PL149944B1 - Sposób uderzeniowego szczelinowania górotworu - Google Patents

Description

OPIS PATENTOWY

149 944

POLSKA

RZECZPOSPOLITA

LUDOWA

URZĄD

PATENTOWY

PRL

Patent dodatkowy do patentu nrZgłoszono: 85 oe 09 /p. 254 944/

Pierwszeństwo —Int. O.⁴ E21C 37/12

Znoszenie ogłoszono: ^{87 03 23} Opis patentowy opublikowano: 90 07 31

Twórcy wynalazku: Tadeusz Dsmel, Stanisław Batko, Alfons Krawiec,

Andrzej Layer, Julian Dorażał, Mieczysław Ryszko,

Hubert Cieszyński, Jan Gąsior

Uprawniany z patentu: Przedsiębiorstwo Eksploatacji Węgla Północ Kopalnia Węgla Kamiennego Lenin, Mysłowice /Polska/

SPOSÓB UDERZENIOWEGO SZCZELINOWANIA GÓROTWORU

Przedmiotem wynalazku jest sposób uderzeniowego szczelinowania górotworu, przeznaczony zwłaszcza do stosowania w kopalniach eksploatujących węgiel w warunkach jednoczesnego występowania zagrożenia metanowego i tąpaniowego. Do największych zagrożeń przy eksploatacji kopalń węgla kamiennego należą po pierwsze wybuchy spowodowane obecnością metanu o odpowiednim stężeniu oraz po drugie zawały wynikające z nacisku górotworu, zwłaszcza w podkładach głębiej zalegających·

Dla przeciwdziałania pierwszemu zagrożeniu konwencjonalnie stosuje się odpowiednia wentylacyjne przewietrzanie wyrobisk oraz wyprzedzające odmetanowanie górotworu na przy-kład według opisu patentowego polskiego nr 143 873 i nr 146 299, przez wykonywanie w górotworze siatki otworów drenażowych o długości około 100 metrów i średnicy około 60 milimetrów. Otwory podłącza się do magistrali odmętanowującej i przez wytworzenie podciśnienia odciąga się metan z górotworu.

Znane jest również szczelinowanie górotworu za pomocą udaru hydraulicznego wywołanego strumieniem sprężonego powietrza przy wykorzystaniu odwrotnego przepływu wody dla wymywania powstałych szczelin z jednoczesnym przepływem metanu do otworu drenażowego, dzięki zastosowaniu nabojnicy. Wadą opisanego sposobu jest mało skuteczny efekt szczelinowania górotworu z uwagi na uzyskiwanie stosunkowo niskich ciśnień, a niedogodnością ruchową, konieczność stosowania złożonego układu do wtłaczania wody w górotwór.

Aby zwiększyć efekt odmetanowania. Zgodnie z opisem patentowym polskim nr 143 873 proponuje się na przykład wtłaczanie wody pod dużym ciśnieniem do części otworów drenażowych aby skuteczniej odzyskać metan z pozostałych otworów. Te znane sposoby zmniejszania zagrożeń wybuchowych od metanu znajdującego si° w górotworze, wprowadzają znaczny postęp, jednak nie likwidują dostatecznie tego zagrożenia, ani też nie zapewniają w sposób maksymalny odzysku metanu do celów gospodarczo-przemysłowych. Ponadto stosowanie tych sposobów odmetanowania, nie likwiduje drugiego typu zagrożeń w górnictwie to jest tąpań pochodzących od nacisku górotworu. ’

149 944

Do klasycznych ingerencyjnych sposobów zapobiegającym tąpaniom, należę sposoby odprężeniowe. polegajęce na przykład na wierceniu w górotworze wyprzedzajęcych otworów wielkośrednicowych tak jak to przedstawiono w polskim opisie patentowym nr 119 505· Sposoby te sę jednak bardzo pracochłonne i kosztowne· Z polskiego opisu patentowego nr 7 323 znany jest sposób szczelinowania górotworu materiałami wybuchowymi· Według tego sposobu w dnie otworu strzałowego umieszcza się materiał wybuchowy, który odgradza się od reszty otworu przegrodę zabezpieczajęcę ten materiał przed zawilgoceniem a następnie wolnę przestrzeń wypełnia się przybitkę wodnę i zamyka korkiem· Podobny sposób szczelinowania proponuje patent polski nr 70 784· Różnica polega na wprowadzeniu przybitki wodnej w postaci pojemnika z wodę· Sposoby te maję przede wszystkim zapobiec wydostawaniu się z otworu płomienia wybuchowego moaęcego zainicjować zapalenie gazów, zwłaszcza metanu· Stosowanie takiej przybitki wodnej nie zostało w znaczęcym zakresie wykorzystane w górnictwie ze wzglądu na małę skuteczność dla odmetanowania i równocześnie dla zapobiegania zagrożeniom tępa, niowym.

Ponadtę. dzisiejsze górnictwo wobec stosowania nowoczesnych zmechanizowanych technik eksploatacyjnych, wymaga przygotowania i zabezpieczenia wyprzedzajęcego bardzo dużych przestrzeni górotworu na przykład do około 100 metrów od frontu ścianowego. Umieszczenie materiału wybuchowego według patentu polskiego nr 7 323 lub 70 784 w dnie otworu strzałowego o przykładowej długości 100-u metrowej, wykonanie odpowiedniej przegrody i wprowadzenie przybitki wodnej do pozostałej około 95-o metrowej długości otworu, spowodowałoby tylko miejscowe i niekorzystne intensywne rozkruszenie górotworu w okolicy dna otworu strzałowego. Natomiast pozostały około 90-o metrowej długości odcinek górotworu zostanie nie wzruszony, a więc nie zmniejszy niebezpieczeństwa z tytułu zagrożeń tępaniowych podczas wybierania węgla na tej długości. Również wskutek braku właściwego szczelinowania górotworu na tym odcinku, nie zmniejszy się tak pożędanej emisji metanu i to z jednej strony dla jego gospodarczego dalszego wykorzystania jak i z drugiej strony dla zmniejszenia zagrożeń od wybuchu metanu gdy wyprzedzajęco dla postępujęcej eksploatacji górotwór nie zostanie dostatecznie odmetanowany.

Sposób według niniejszego wynalazku postawił sobie osięgnięcie jednocześnie dwóch celów, po piersze skuteczniejsze odmetanowanie dużej objętości górotworu wyprzedzajęco do 100 metrów dla optymalnego odzysku metanu do gospodarczego wykorzystania i zarazem dla maksymalnego wyeliminowania niebezpieczeństwa jego wybuchu podczas robót eksploatacyjnych, a po drugie zmniejszenie zagrożeń tępaniowych.

Cele te zostały osięgnięte według wynalazku dzięki temu, że w długim otworze materiał wybuchowy umieszcza si» bezpośrednio w środowisku wodnym w połowie długości otworu strzałowego, natomiast tradycyjna przybitka jest zlokalizowana u wejścia otworu na długości około 1 metra. Istota wynalazku polega więc na tym, że do otworu o głębokości do około 100 metrów, najkorzystniej od 30 do 100 metrów wprowadza się medium płynne, korzystnie wodę a następnie w ośrodku wodnym umieszcza się materiał wybuchowy w ilości od 5 do 20 kg i wykonuje przybitkę stałę z której wyprowadza się lont detonujęcy połęczony z materiałem wybuchowym, następnie odpala się ładunek materiału wybuchowego lontem detonujęcym.

Taka integracja materiału wybuchowego i wody korzystnie w środku długości otworu strzałowego, w momencie wybuchu tworzy zjawisko tłoka hydraulicznego na całej długości otworu którego wysokie uderzeniowe ciśnienie działajęc z jednakowę intensywnościę we wszystkich kierunkach na ścianę otworu, powoduje nieoczekiwanie skutecznę dezintegrację górotworu.

Skala spękań górotworu występujęca na całej długości otworu strzałowego, dochodzi nawet do około 5-u metrów średnicy w odniesieniu do osi otworu. To należy do podstawowych cech i zalet wynalazku, pozwalajęcych na intensywne odmetanowanie złoża na dużej przestrzeni a zarazem optymalne zmniejszenie zagrożeń od tępań, co w sposób stosunkowo prosty i nie kosztowny zapewnia osięgnięcie jednocześnie dwóch postawionych wyżej celów.

149 944

Ponadto tak skuteczne odmetanowanie górotworu ograniczy ilość wyłączeń urządzeń elektrycznych występujących przy przekroczeniu dopuszczalnej zawartości metanu w atmosferze kopalnianej a więc wyeliminowane zostaną lub ograniczone do minimum postoje maszyn i urządzeń elektrycznych w wyrobiskach górniczych. Zwiększy się także bezpieczeństwo pracy w kopalniach metanowych i zagrożonych tąpaniami.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładowym wykonaniu w oparciu o rysunek przedstawiający przekrój górotworu w osi otworu strzałowego. Zgodnie z wynalazkiem, w górotworze od strony ociosu ścianowego lub chodnikowego wykonuje sie kilka długich otworów strzałowych o głębokości od 30 do 100 metrów. W zależności od kąta nachylenia górotworu doprowadza się do otworu 1 medium płynne, korgstnie wodę 2 albo bezpośrednio z przewodu wodnego albo w pojemnikach. Jak uwidoczniono na rysunku, do ośrodka wodnego w połowie długości otworu strzałowego wprowadza się materiał wybuchowy 3 w ilości 5-20 kg. Ostatni odcinek otworu 1 na długości 1 - 2 m wypełnia się przybitką stałą 4, z której jest wyprowadzony lont 5 połączony z materiałem wybuchowym 3. Po zakończeniu wszystkich prac, odpala się materiał wybuchowy 3 za pomocą detonującego lontu 5. Następuje połączenie efektu wybuchu materiału wybuchowego 3 z otaczającą ten materiał wodą przenoszącą wysokoenergetyczne drgania do górotworu, co powoduje uderzeniowe zeszczelinowanie górotworu o dużej intensywności i zasięgu na całej długości otworu 1. Osiągnięte w ten sposób zeszczelinowanie zmniejsza wydatnie naprężenia górotworu na dużym obszarze i w konsekwencji zagrożenia tąpaniowe. Jednocześnie w górotworze metanowym, następuje gwałtowny wypływ metanu do magistrali odmetanowującej, dla optymalnego odzysku metanu dla gospodarczego wykorzystania i/lub dla maksymalnego wyeliminowania jego wybuchu podczas robót eksploatacyjnych w podziemiach kopalni.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób uderzeniowego szczelinowania górotworu polegający na wykonywaniu w górotworze otworów strzałowych w których umieszcza się materiał wybuchowy i przybitkę, znamienny tym, że do otworu strzałowego o głębokości do 100 metrów najkorzystniej od 30 do 100 metrów wprowadza się medium płynne na przykład wodę, a następnie w ośrodku wodnym umieszcza się materiał wybuchowy w ilości od 5 do 20 kg i wykonuje się przybitkę stałą z której wyprowadza się lont detonujący połączony z materiałem wybuchowym, a potem w znany sposób odpala się ten materiał lontem detonującym.