RU2053369C1

RU2053369C1 - Method for weakening of coal massif

Info

Publication number: RU2053369C1
Authority: RU
Inventors: Оскар Акимович Эдельштейн; Андрей Евгеньевич Кусов; Александр Валентинович Астахов; Анатолий Владимирович Джигрин; Вадим Александрович Полухин; Юрий Александрович Семенов; Фридон Аквсентьевич Чакветадзе; Дмитрий Иванович Адамидзе
Original assignee: Оскар Акимович Эдельштейн; Андрей Евгеньевич Кусов; Александр Валентинович Астахов; Анатолий Владимирович Джигрин; Вадим Александрович Полухин; Юрий Александрович Семенов; Фридон Аквсентьевич Чакветадзе; Дмитрий Иванович Адамидзе
Priority date: 1991-12-28
Filing date: 1991-12-28
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: mining. SUBSTANCE: method for weakening of coal massif includes drilling of holes for injection of carbon dioxide into coal massif. Drilled between holes for injection of carbon dioxide are additional holes in which camouflet blasting is accomplished after completion of coal dispersion. Injection of CO₂ into holes is continued until dispersion zones from neighboring holes join each other. Blasting of charges of explosives in holes are carried out until zones of cracking of neighboring holes join each other. Blast cracking round the holes may be effected also by blasting gas dynamic cartridges in them. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для ослабления массива и повышения устойчивости подземных сооружений. The invention relates to the coal industry and can be used to weaken the array and increase the stability of underground structures.

Известен способ поддержания горных выработок на удароопасных пластах, позволяющий снизить напряжения в зоне максимума опорных нагрузок путем бурения в краевой части пласта разгрузочных скважин на ширину зоны отжима и заполнение их закладочным материалом [1]
Недостатком способа является отсутствие сплошной разгруженной зоны вдоль выработки, оставшиеся между скважинами нетронутые участки угля могут послужить причиной локальных выбросов.A known method of maintaining mine workings on shock-hazardous formations, which allows to reduce stresses in the zone of maximum support loads by drilling in the edge of the formation of unloading wells to the width of the extraction zone and filling them with filling material [1]
The disadvantage of this method is the absence of a continuous unloaded zone along the mine; the untouched sections of coal remaining between the wells can cause local emissions.

Известен способ разупрочнения угольного пласта, позволяющий снизить прочностные свойства угля путем бурения скважин в угольном пласте, подачи в них диоксида углерода (СО₂) и диспергирования угля [2]
Недостатком способа является то, что обработка диоксидом углерода снижает прочностные свойства угольного массива, но не разрушает его, таким образом частично сохраняется несущая способность пласта и возможность горных ударов, внезапных выбросов и др. опасных проявлений горного давления.A known method of softening a coal seam, which allows to reduce the strength properties of coal by drilling wells in a coal seam, feeding them carbon dioxide (CO ₂ ) and dispersing coal [2]
The disadvantage of this method is that the treatment with carbon dioxide reduces the strength properties of the coal mass, but does not destroy it, thus partially maintaining the bearing capacity of the formation and the possibility of rock blows, sudden emissions and other dangerous manifestations of rock pressure.

Цель изобретения повышение эффективности разупрочнения угольного массива. The purpose of the invention is to increase the efficiency of softening of the coal mass.

Цель достигается тем, что в способе разупрочнения угольного пласта, включающем бурение скважин в угольном пласте, подачу в них диоксида углерода под давлением, равным или больше порогового, выдерживание скважин при этом давлении до установления режима равновесия и диспергирование угля вокруг каждой скважины, в отличии от прототипа, между скважинами для нагнетания диоксида углерода располагают дополнительные скважины с зарядами взрывчатых веществ, производят их взрывание в режиме полного камуфлета и создают тем самым зоны взрывного трещинообразования. При этом взрывание скважин производят после окончания диспергирования угля, причем нагнетание диоксида углерода в скважины производят до соединения зон диспергирования вокруг соседних скважин между собой, а взрывание зарядов взрывчатых веществ производят до соединения между собой зон взрывного трещинообразования вокруг соседних взрывных скважин. The goal is achieved in that in a method of softening a coal seam, including drilling wells in a coal seam, supplying carbon dioxide to them at a pressure equal to or greater than a threshold, keeping the wells at this pressure until an equilibrium is established and dispersing the coal around each well, in contrast to of the prototype, between wells for injection of carbon dioxide have additional wells with explosive charges, they explode in full camouflage mode and thereby create zones of explosive schinoobrazovaniya. In this case, the blasting of the wells is carried out after the dispersion of coal, and the injection of carbon dioxide into the wells is carried out before the dispersion zones around adjacent wells are connected to each other, and the explosive charges are blown up before the explosive cracking zones are joined around the neighboring blast holes.

На фиг. 1 показана принципиальная схема расположения скважин для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 зоны разупрочнения угольного массива вокруг скважин, разрез Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the location of wells for implementing the proposed method; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 zones of softening of the coal mass around the wells, section BB in FIG. 1.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

По обеим сторонам выработки 1, в зоне неупругих деформаций перпендикулярно продольной оси выработки, в угольном пласте 2 бурятся скважины (шпуры) 3 диаметром 43-45 мм. Длина шпуров составляет порядка 4 м. Расстояние между скважинами 3 для нагнетания диоксида углерода (СО₂) выбирают из расчета перекрытия (соединения) зон диспергирования 4 (фиг. 3) вокруг соседних скважин. Экспериментальным путем установлено, что радиус зоны диспергирования угля вокруг скважин при нагнетании СО₂ в типичных условиях (например, Донецкого бассейна) при давлении газа 25-60 атм составляет порядка 1 м. Таким образом, расстояние между нагнетательными скважинами 3 принимают 2 м. В пробуренную скважину досылается на глубину 2-2,5 м от устья газовый затвор, соединенный армированными шлангами с баллонами диоксида углерода (не показаны). Подача СО₂ в скважины производится под давлением, равным или больше разупрочняющего порогового 25-60 атм до установления режима равновесия (не менее 30 мин) и диспергирования угля. После сброса избыточного давления, нагнетающее оборудование вынимают из скважины и переходят к следующей.On both sides of the mine 1, in the zone of inelastic deformations perpendicular to the longitudinal axis of the mine, wells (bore holes) 3 with a diameter of 43-45 mm are drilled in the coal seam 2. The length of the holes is about 4 m. The distance between the wells 3 for injection of carbon dioxide (CO ₂ ) is selected based on the overlap (connection) of the dispersion zones 4 (Fig. 3) around adjacent wells. It was established experimentally that the radius of the coal dispersion zones around the wells by injecting _CO2 under typical conditions (e.g., Donetsk pool) at a gas pressure of 25-60 atm is about 1 m. Thus, the spacing between injectors 3 receive 2 m. The drilled the well is sent to a depth of 2-2.5 m from the mouth of the gas shutter connected by reinforced hoses to carbon dioxide cylinders (not shown). The supply of CO ₂ into the wells is carried out at a pressure equal to or greater than the softening threshold 25-60 atm until the equilibrium regime is established (at least 30 minutes) and coal is dispersed. After the overpressure is released, the injection equipment is removed from the well and proceed to the next.

Между скважинами 3 после диспергирования угольного пласта 2 бурят дополнительные скважины (шпуры) 5 для взрыва заряда взрывчатого вещества (ВВ). Диаметр взрывных скважин также 40-45 мм, длина 4 м, расстояние между скважинами 2 м (фиг. 1). После монтажа взрывной сети производят взрыв скважин 5. Соединение зон взрывного разупрочнения 6 от соседних скважин 5 (фиг. 3) достигается изменением веса заряда ВВ. Для типичных условий применения способа (крепость угля 1,5-1,8) и расстоянии между скважинами 2 м, вес заряда ВВ составляет 1,2 кг (аммонит Т-19). Between the wells 3 after dispersing the coal seam 2, additional wells (bore holes) 5 are drilled to explode the explosive charge. The diameter of blast holes is also 40-45 mm, length 4 m, the distance between the wells 2 m (Fig. 1). After installation of the blast network, a blast of wells is produced 5. The connection of the zones of explosive softening 6 from neighboring wells 5 (Fig. 3) is achieved by changing the weight of the explosive charge. For typical conditions of application of the method (coal strength is 1.5-1.8) and the distance between the wells is 2 m, the explosive charge weight is 1.2 kg (T-19 ammonite).

Режим полного камуфлета при взрыве зарядов ВВ скважинах 5 достигается применением соответствующих забоечных материалов на основе ингибиторов взрывоподавления. Режим полного камуфлета позволяет повысить эффективность разгрузки угольного массива 2, а также исключает возможность нарушения крепи горной выработки 1. The mode of full camouflage in the explosion of explosive charges in wells 5 is achieved by using the corresponding drilling materials based on explosion suppression inhibitors. The full camouflage mode allows you to increase the efficiency of unloading coal mass 2, and also eliminates the possibility of violation of the lining of the mine working 1.

Применение предлагаемого способа разупрочнения массива угля чередование взрывных и нагнетательных скважин, является более эффективным, чем применение каждого из этих видов разупрочнения по отдельности. Это объясняется тем, что в некоторых случаях каждый из данных видов разупрочнения может оказаться малоэффективным, что влечет за собой разрыв зоны разупрочнения вдоль выработки, появление зон локальной концентрации напряжений и, следовательно, повышенной опасности горных ударов и других опасных явлений в данных местах. Например, при наличии областей в массиве со слоевой структурой, диоксид углерода при нагнетании может прорываться по контактам слоев в массив, не обеспечивая образования равномерной зоны диспергирования угля вокруг нагнетательной скважины. The application of the proposed method of softening an array of coal alternating blast and injection wells is more effective than using each of these types of softening separately. This is due to the fact that in some cases each of these types of softening can be ineffective, which entails the breaking of the softening zone along the mine, the appearance of zones of local stress concentration and, consequently, increased danger of rock impacts and other dangerous phenomena in these places. For example, if there are areas in the array with a layer structure, carbon dioxide during injection can break through the contacts of the layers into the array, without providing a uniform dispersion zone of coal around the injection well.

Данный способ разупрочнения позволяет также уменьшить количество взрывных скважин, поскольку при взрыве заряда ВВ в заранее ослабленном диспергированием массиве угля, размер зоны взрывного разупрочнения возрастает. This method of softening also allows you to reduce the number of blast holes, since when the explosive charge is blown in a coal mass previously weakened by dispersion, the size of the explosive softening zone increases.

Зону взрывного трещинообразования вокруг дополнительных скважин 5 можно создать также путем взрыва в них не зарядов ВВ, а газодинамических патронов, работающих на энергии сжатого воздуха (Адамидзе Д.И. Разупрочнение пород и углей сжатым воздухом. М. Наука, 1978, с. 120). В этом случае вместо взрывной сети монтируется компрессор и сеть трубопроводов для подачи в газодинамические патроны воздуха под давлением 30-70 МПа. Изменение размера зоны взрывного разупрочнения вокруг дополнительных скважин достигается изменением давления воздуха, подаваемого в патроны. An explosive crack formation zone around additional wells 5 can also be created by exploding in them not explosive charges, but gas-dynamic cartridges operating on the energy of compressed air (Adamidze DI Softening of rocks and coal with compressed air. M. Nauka, 1978, p. 120) . In this case, instead of an explosive network, a compressor and a network of pipelines are mounted to supply air to gas-dynamic cartridges under a pressure of 30-70 MPa. Changing the size of the explosive softening zone around additional wells is achieved by changing the air pressure supplied to the cartridges.

Применение предлагаемого способа разупрочнения угольного пласта позволяет получить сплошную зону разупрочнения угля для охраны подземных сооружений и уменьшить тем самым затраты на их поддержание и перекрепление. The application of the proposed method of softening a coal seam allows to obtain a continuous zone of softening of coal to protect underground structures and thereby reduce the cost of maintaining and restructuring them.

Claims

1. METHOD OF UNDERFORGING COAL ARRAY, including drilling a system of wells in a coal mass, supplying carbon dioxide to them at a pressure equal to or greater than a threshold pressure, keeping the wells at this pressure until an equilibrium regime is established, and dispersing coal around each well, characterized in that, with In order to increase the efficiency of softening the coal mass, additional wells with explosive charges are located between the wells for injection of carbon dioxide, they are blown up in full amulet and create around them zones of explosive cracking, and additional wells are blown up after the dispersion of coal, while carbon dioxide is injected into the wells before the dispersion zones around adjacent wells are joined together.

2. The method according to p. 1, characterized in that the zone of explosive cracking around additional wells is created by the explosion of gas-dynamic cartridges in them.