RU2083831C1

RU2083831C1 - Method for treatment of impact-risky seams in difficult mining and geological conditions

Info

Publication number: RU2083831C1
Application number: RU95107529A
Authority: RU
Inventors: Я.А. Бич; Ю.Я. Минин; О.Ю. Андрианов; А.Г. Лукьяненко; В.Н. Монахов
Original assignee: Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU95107529A

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: pilot well is initially drilled and area of influence of contact metamorphism of intrusion is determined according to intensity of vibroseismic signals. This area is marked with boundary in seam foot and lateral working is cut from which injection wells are drilled in seam, and ring of relief wells are drilled in intrusion. Ends of relief wells in ring are located at distance of contact of fissure formation zones from explosion of underground charges with which wells in ring are loaded. Water is delivered through injection wells, water inflow rate is measured at other side of intrusion which is then compared with effective standard level and if water inflow rate is below aforesaid level, it is achieved by repeated drilling of relief wells and exploding underground charges in them. After that, injection wells are again drilled at other side of intrusion, seam is wetted through them, and section of seam before intrusion is mined, then intrusion rock is selectively removed and seam is continuously mined along strike. EFFECT: high efficiency. 1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, а именно угольных пластов на участках внедрения и вклинивания интрузий. The invention relates to underground mining of mineral deposits, namely coal seams at the sites of introduction and wedging of intrusions.

Известен способ полевой подготовки к выемке крутых удароопасных пластов путем заложения выработок вентиляционного и откаточного горизонтов во вмещающих породах [1] По этому способу полевые выработки проходят в почве пласта с оставлением над ними потолочины, а положение выработок определяют устойчивостью и прочностью пород. Пласт отрабатывают сплошной системой разработки с обрушением пород кровли. Способ позволяет сократить число подготовительных выработок, проводимых по удароопасному пласту, и увеличить срок их безремонтного поддержания. Вместе с тем, способ сохраняет возможность проявления горных ударов в сложных тектонических условиях залегания пласта из-за наличия участков повышенной концентрации напряжений и отсутствия противоударных мероприятий. Поэтому использование способа для отработки пласта в сложных горно-геологических условиях на участках внедрения и вклинивания интрузий, где возрастает концентрация напряжений от влияния приконтактного метаморфизма, неэффективно. A known method of field preparation for excavation of steep shock hazardous formations by laying the workings of the ventilation and retreat horizons in the host rocks [1] By this method, field workings pass in the soil of the formation with a ceiling above them, and the position of the workings is determined by the stability and strength of the rocks. The layer is worked out by a continuous development system with the collapse of the roof rocks. The method allows to reduce the number of preparatory workings conducted on the shock-hazardous formation, and to increase the period of their maintenance-free maintenance. However, the method retains the possibility of the manifestation of mountain impacts in difficult tectonic conditions of occurrence of the reservoir due to the presence of areas of increased stress concentration and the absence of shockproof measures. Therefore, the use of the method for working out the formation in difficult geological conditions at the sites of introduction and wedging of intrusions, where the stress concentration increases due to the influence of contact metamorphism, is inefficient.

Известен способ разработки удароопасного угольного пласта в районах распространения интрузий магматических пород путем регламентации очистных работ в увязке с зонами влияния интрузий [2]
По этому способу устанавливают границы зоны влияния интрузий на угольный пласт по выходу летучих веществ и одновременной стабилизации прочности угля. Разрезную печь, от которой начинают очистную выемку, проходят за границей зоны влияния интрузии, при этом выемку угля ведут в сторону стабилизации содержания летучих веществ в угле, а участок пласта в зоне влияния интрузии отрабатывают с применением локальных мер предотвращения горных ударов. При обнаружении границы зоны влияния интрузии за пределами выемочного участка разрезную печь проходят в самой зоне в месте начала нарастания летучих веществ и выемку угля ведут в направлении повышения их содержания с частичным применением противоударных мероприятий, а полное их применение осуществляют на участке с наименьшим содержанием летучих веществ. Способ позволяет вести планомерную отработку пласта с применением противоударных мероприятий. Однако выполнение способа связано с погрешностью при измерении выхода летучих веществ, и соответственно ошибочным заложением разрезной печи. Кроме того, отработка участка пласта в зоне влияния интрузии с применением локальных противоударных мероприятий сопряжена с периодической остановкой забоя на их проведение. Поэтому применение способа в сложных горно-геологических условиях на участках внедрения и выклинивания интрузий неэффективно.There is a method of developing a shock hazardous coal seam in areas of distribution of igneous rock intrusions by regulating treatment works in conjunction with zones of influence of intrusions [2]
By this method, the boundaries of the zone of influence of intrusions on the coal seam are determined by the release of volatile substances and the simultaneous stabilization of the strength of coal. The split furnace, from which the cleaning notch starts, pass outside the zone of influence of intrusion, while the coal is mined towards stabilizing the content of volatile substances in coal, and the section of the formation in the zone of influence of intrusion is worked out using local measures to prevent rock blows. Upon detection of the boundary of the zone of influence of intrusion outside the excavation section, a cutting furnace passes in the zone itself at the place where volatile substances began to grow and coal is mined in the direction of increasing their content with partial use of shockproof measures, and their full application is carried out in the area with the lowest content of volatile substances. The method allows for systematic mining of the formation using shockproof measures. However, the implementation of the method is associated with an error in measuring the yield of volatile substances, and accordingly the erroneous laying of a split furnace. In addition, the development of the reservoir in the zone of influence of the intrusion using local shock-absorbing measures is associated with a periodic stop of the face for their implementation. Therefore, the application of the method in difficult geological conditions at the sites of introduction and pinching out of intrusions is inefficient.

Наиболее близким по технической сущности является способ региональной гидрообработки угольного пласта [3] По этому способу из полевых выработок до кровли крутопадающего пласта под углом к напластованию бурят нагнетательные скважины. Количество нагнетательных скважин по восстановлению и простиранию пласта определяют по установленному радиусу эффективного увлажнения, расстоянию между скважинами и необходимому размеру зоны гидрообработки. Параметры заложения нагнетательных скважин определяют по взаимному расположению опасного пласта и выработок, из которых проводят бурение. Устья нагнетательных скважин герметизируют. Сначала проводят первичное нагнетание увлажняющей жидкости под начальным давлением невысокой ступени, которое затем доводят до требуемой оптимальной величины. Оценку эффективности проведенной гидрообработки осуществляют измерением влажности проб угля, отобранных при бурении контрольных шпуров. После такой гидрообработки участок ударо- и выбросоопасного пласта отрабатывают потолкоуступным забоем по простиранию или щитовой лавой по падению. Выпуск угля производят на полевые выработки. Способ позволяет осуществлять безопасную очистную выемку ударо- и выбросоопасного крутопадающего пласта. Однако при применении способа на участках структурной изменчивости пласта сохраняется вероятность проявлений горных ударов из-за неравномерности увлажнения угля или его отсутствия по причине наличия препятствий на пути фильтрации жидкости. Поэтому применение способа в сложных горно-геологических условиях залегания пласта на участках внедрения и вклинивания интрузий неэффективно. The closest in technical essence is the method of regional hydroprocessing of a coal seam [3] According to this method, injection wells are drilled from field workings to the roof of a steeply falling seam at an angle to the bedding. The number of injection wells for restoration and strike of the formation is determined by the established radius of effective hydration, the distance between the wells and the required size of the hydroprocessing zone. The parameters of the injection wells are determined by the relative position of the hazardous formation and the workings from which drilling is carried out. The mouths of injection wells are sealed. First, a primary injection of the moisturizing liquid is carried out under an initial pressure of a low stage, which is then adjusted to the required optimum value. The evaluation of the effectiveness of the hydrotreatment is carried out by measuring the moisture content of coal samples taken during the drilling of control holes. After such hydroprocessing, the section of the shock and outburst formation is worked out by the ceilings along the strike or shield lava along the dip. Coal is produced in field workings. The method allows for a safe treatment excavation of an impact and outburst steeply falling formation. However, when applying the method in areas of structural variation of the formation, the occurrence of rock shocks is still possible due to the unevenness of coal moistening or its absence due to the presence of obstacles to the liquid filtration. Therefore, the application of the method in difficult mining and geological conditions of bedding in the areas of introduction and wedging of intrusions is inefficient.

Предлагаемое техническое решение позволяет вести безопасную и эффективную отработку угольного пласта в сложных горно-геологических условиях. Для этого в сторону интрузии бурят контрольную скважину, поинтервально измеряют интенсивность вибросейсмических сигналов, и ее возрастание принимают за границу зоны влияния приконтактного метаморфизма, от которой измеряют расстояние до интрузии, и на этом расстоянии от крайней точки выклинивания отстраивают эту границу в почве пласта параллельно напластованию, проходят по контакту с отстроенной зоной полевую выработку и из нее в пласт до интрузии бурят нагнетательные скважины, а в интрузию до кровли пласта бурят веер разгрузочных скважин, заряжают разгрузочные скважины камуфлетными зарядами и взрывают их с замедлением, затем через нагнетательные скважины до интрузии под давлением подают воду, а по другую сторону интрузии измеряют величину водопритока в выработку, сравнивают его с эталонным значением, соответствующим безопасной и эффективной гидрообработке пласта и при значении ниже эталонного операции по бурению веера разгрузочных скважин и взрыванию камуфлетных зарядов повторяют до его достижения, затем по другую сторону интрузии снова бурят нагнетательные скважины, через которые под давлением подают воду в оставшуюся часть пласта, отрабатывают участок пласта до интрузии с выпуском угля на конвейерный штрек, затем селективно извлекают породы интрузии, перемещают их в полевую выработку и продолжают непрерывную отработку пласта по простиранию. The proposed technical solution allows for safe and efficient mining of a coal seam in difficult mining and geological conditions. For this purpose, a control well is drilled towards the intrusion, the intensity of the vibroseismic signals is measured at intervals, and its increase is taken outside the boundary of the contact metamorphism influence zone, from which the distance to the intrusion is measured, and at this distance from the wedging point, this boundary is built up in the formation soil parallel to the bedding, field production takes place at the contact with the rebuilt zone, and injection wells are drilled from it into the formation prior to intrusion, and a fan of unloading wells is drilled into the intrusion to the roof of the formation azhin, charge the unloading wells with camouflage charges and detonate them with a slowdown, then feed water through the injection wells before pressure injection, and on the other side of the intrusion measure the amount of water inflow into the production, compare it with a reference value corresponding to safe and effective hydraulic treatment of the formation and at below the reference operation for drilling a fan of discharge wells and blasting camouflage charges, repeat until it is reached, then on the other side of the intrusion injection wells are again drilled Azhinov through which pressurized water is fed in the remainder of the reservoir, the reservoir portion to fulfill intrusion with the release of coal onto the conveyor drift, then selectively removed rock intrusions, move them into the field generation and refinement continue uninterrupted layer along the strike.

Концы разгрузочных скважин располагают на расстоянии друг от друга, равном двум радиусам зон трещинообразования от взрывания камуфлетным зарядом, мощность которых определяют по прочности породы интрузии и наведению в ней трещин в зажатой среде. The ends of the unloading wells are located at a distance from each other equal to two radii of the zones of crack formation from blasting with a camouflage charge, the power of which is determined by the strength of the intrusion rock and the induction of cracks in it in a clamped medium.

Способ отработки угольного пласта в сложных горно-геологических условиях на участках внедрения и выклинивания интрузий с предотвращением динамических явлений и повышением эффективности региональных профилактических мероприятий базируется на эффективном проникновении в подвергаемые гидрообработке участки пласта увлажняющей жидкости через наведенные трещины во внедрившиеся в пласт интрузии магматических пород. The method of mining a coal seam in difficult geological conditions at the sites of intrusion injection and wedging out with the prevention of dynamic phenomena and increasing the effectiveness of regional preventive measures is based on the effective penetration of moisturizing liquid into the hydrotreated sections of the formation through induced cracks into the intrusion of igneous rocks.

Определение зоны влияния интрузии магматических пород посредством измерения интенсивности вибросейсмических импульсов, возникающих при бурении контрольной скважины, обеспечивает место заложения полевой выработки по контакту с зоной приконтактного метаморфизма. Такое заложение полевой выработки уменьшает опасность динамического проявления горного давления со стороны пород, подвергшихся метаморфизму, и сокращает глубину бурения скважин для размещения камуфлетных зарядов. Назначение расстояния между концами скважин, равным двум радиусам зоны трещинообразования, обусловлено созданием непрерывной искусственно наведенной трещиноватости для достаточного проникновения в пласт увлажняющей жидкости через интрузию. Подача под давлением воды в угольный пласт через нагнетательные скважины до интрузии и последующая регистрация за ней величины водопритока, сравниваемого с эталонной величиной, соответствующей противоударной гидрообработке пласта, позволяют оценить эффективность обеспечения водопроницаемости интрузии от проведения в ней камуфлетного взрывания. Повторное обуривание и последующее взрывание зарядов в месте выклинивания интрузии предназначено для повышения ее проницаемости и для достижения поступления в пласт по другую от нее сторону достаточного для предотвращения горных ударов количества увлажняющей жидкости. The determination of the zone of influence of intrusion of igneous rocks by measuring the intensity of vibroseismic impulses that occur during the drilling of a control well provides a place for the laying of field workings in contact with the zone of contact metamorphism. Such a laying of field development reduces the risk of dynamic manifestation of rock pressure from the rocks subjected to metamorphism, and reduces the depth of drilling for placement of camouflage charges. The purpose of the distance between the ends of the wells, equal to two radii of the zone of fracture formation, is due to the creation of a continuous artificially induced fracture for sufficient penetration of a moisturizing liquid into the formation through intrusion. The supply of water to a coal seam under pressure through injection wells prior to intrusion and the subsequent recording of water inflow rates for it, compared with the reference value corresponding to shockproof hydrotreatment of the seam, make it possible to evaluate the effectiveness of ensuring water permeability of the intrusion from camouflage blasting. Repeated drilling and subsequent blasting of charges at the site of wedging out of the intrusion is intended to increase its permeability and to achieve sufficient amount of moisturizing liquid to prevent rock impacts into the formation on the other side of it.

На фиг. 1 представлено расположение контрольной скважины и веера разгрузочных скважин для взрывания камуфлетных зарядов на участках внедрения и выклинивания интрузий; на фиг. 2 расположение нагнетательных скважин вкрест простирания пласта; на фиг. 3 схема проведения профилактических мероприятий на участках внедрения и выклинивания интрузий по простиранию пласта. In FIG. 1 shows the location of a control well and a fan of discharge wells for blasting camouflage charges in the areas of intrusion introduction and pinching out; in FIG. 2 location of injection wells across the strike of the formation; in FIG. 3 scheme of preventive measures at the sites of introduction and pinching out of intrusions along the strike of the formation.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

В районе внедрения и выклинивания интрузий 1 в угольном пласте 2 из примыкающего к ней вентиляционного штрека 3 в сторону контакта бурят контрольную скважину 4. С помощью геофизической аппаратуры при бурении контрольной скважины 4 поинтервально измеряют величину интенсивности вибросейсмических сигналов. Место регистрации повышенной интенсивности принимают за границу 5 зоны влияния приконтактного метаморфизма. Измеряют расстояние L от границы 5 этой зоны до интрузии 1. От крайней точки выклинивания интрузии 1 в почве пласта 2 до конвейерного штрека 6 на этом же расстоянии L отстраивают границу 5 зоны влияния приконтактного метаморфизма. По контакту с отстроенной зоной проходят полевую выработку 7, из которой по углю перед интрузией 1 бурят нагнетательные скважины 8 с образованием створа по простиранию и падению пласта 2. Концы скважин 8 по высоте этажа размещают равномерно. На участке выклинивания интрузии 1 до кровли пласта 2 бурят веер разгрузочных скважин 9 для размещения камуфлетных зарядов 10. Расстояние между концами разгрузочных скважин 9 в веере задают равным двум радиусам R зон трещинообразования от взрывания рассчитанных камуфлетных зарядов 10. Расчет мощности зарядов 10 ведут по измеренной прочности породы интрузии 1 и принудительному наведению в ней трещин в зажатой породной среде внутри пласта 2. заряжают разгрузочные скважины 9 этими зарядами 10 и взрывают их сериями в режиме коротко-замедленного взрывания. Затем в угольный пласт 2 до интрузии 1 нагнетают воду по направлениям 11. На конвейерном штреке 6 по другую сторону интрузии 1 измеряют величину водопритока, проникающего через образованные взрывом трещины в интрузии 1. Сравнивают измеренную величину водопритока с эталонной, которую устанавливают экспериментально по достаточному противоударному насыщению угля увлажняющей жидкостью. Если измеренная величина водопотока менее эталонной, то из полевой выработки 7 снова бурят веер разгрузочных камер 9 на участке внедрения и выклинивания интрузии 1, заряжают их рассчитанными камуфлетными зарядами 10 и взрывают. Операции по бурению таких разгрузочных скважин 9, заряжанию их рассчитанными камуфлетными зарядами 10 и последующему взрыванию повторяют до достижения водопритоком уровня не менее эталонного, соответствующего эффективной противоударной гидрообработке пласта 2. После достижения такого уровня водопритока из полевой выработки 7 по другую сторону интрузии 1 снова бурят нагнетательные скважины 8 в оставшуюся часть пласта 2 и нагнетают через них воду под давлением. По окончании гидрообработки отрабатывают участок пласта 2 до интрузии 1 с выпуском угля на конвейерный штрек 6, а разрыхленную взрыванием камуфлетными зарядами 10 породу интрузии 1 извлекают селективно, перемещают ее в полевую выработку 7 и продолжают непрерывную отработку пласта 2 по простиранию. In the area of introduction and pinching out of intrusions 1 in a coal seam 2, a control well 4 is drilled from the adjacent drift 3 towards the contact side. Using geophysical equipment, while drilling a control well 4, the intensity of vibroseismic signals is measured at intervals. The place of registration of increased intensity is taken outside the 5th zone of the influence of contact metamorphism. Measure the distance L from the boundary 5 of this zone to the intrusion 1. From the extreme point of pinching out of the intrusion 1 in the soil of the formation 2 to the conveyor drift 6 at the same distance L, the boundary 5 of the zone of influence of the contact metamorphism is rebuilt. At the contact with the detuned zone, field work 7 passes, from which injection wells 8 are drilled through coal before intrusion 1 with the formation of an alignment along the strike and dip of formation 2. The ends of the wells 8 are evenly distributed along the height of the floor. At the site of pinching of the intrusion 1 to the top of the formation 2, a fan of unloading wells 9 is drilled to accommodate camouflage charges 10. The distance between the ends of the unloading wells 9 in the fan is set equal to the two radii R of the cracking zones from the explosion of the calculated camouflage charges 10. The calculation of the power of charges 10 is carried out according to the measured strength rocks of intrusion 1 and forced induction of cracks in it in a clamped rock environment inside the formation 2. charge unloading wells 9 with these charges 10 and blast them in series in the mode of short-delayed jerking. Then, water is injected into the coal seam 2 before intrusion 1 in directions 11. On the conveyor drift 6 on the other side of intrusion 1, the amount of water inflow penetrating through the cracks created by the explosion in intrusion 1 is measured. The measured amount of water inflow is compared with the reference value, which is established experimentally by sufficient shockproof saturation coal moisturizing liquid. If the measured value of the water flow is less than the reference, then a fan of discharge chambers 9 is again drilled from the field working 7 at the site of introduction and pinching out of the intrusion 1, they are charged with calculated camouflage charges 10 and blown up. Drilling operations of such unloading wells 9, charging them with calculated camouflage charges 10 and subsequent blasting are repeated until the water inflow reaches a level no less than the reference level corresponding to effective shock-proof hydrotreatment of formation 2. After reaching this level of water inflow from field production 7 on the other side of intrusion 1, injection wells are drilled again wells 8 into the remainder of the formation 2 and pump water through them under pressure. At the end of hydroprocessing, the section of formation 2 is worked out before intrusion 1 with coal release onto the conveyor drift 6, and the intrusion 1, loosened by blasting with camouflage charges 10, is selectively removed, it is moved to field output 7 and the continuous development of formation 2 is continued along strike.

Такое выполнение способа повышает эффективность применение противоударных мер в пласте в сложных горно-геологических условиях на участках внедрения интрузий магматических пород. По сравнению с прототипом заявляемый способ позволяет исключить неравномерное и недостаточное увлажнение пласта из-за изменения его структуры, обеспечить эффективную противоударную гидрообработку пласта и вести непрерывную безопасную его выемку без оставления в потери целиков угля и с предотвращением опасности проявления горных ударов в местах внедрения и выклинивания интрузий. This embodiment of the method improves the efficiency of application of shockproof measures in the formation in difficult geological conditions at the sites of intrusion of igneous rocks. Compared with the prototype of the claimed method allows to eliminate uneven and insufficient hydration of the formation due to changes in its structure, to provide effective shock-proof hydrotreatment of the formation and to conduct its continuous safe excavation without leaving the pillars of coal in the loss and preventing the risk of mountain bumps at the sites of introduction and pinching out of intrusions .

Claims

1. A method of working out shock-hazardous formations in difficult geological conditions, including carrying out preparatory and field workings at the sites of introduction and pinching out of igneous rock intrusions, preventive shock-proof hydroprocessing of the formation, characterized in that a control well is drilled towards the intrusion, the intensity of vibroseismic signals and its increase is taken beyond the boundary of the zone of influence of contact metamorphism, from which the distance to the intrusion is measured, and at this distance The lines from the extreme point of wedging out build this boundary in the soil of the formation parallel to the bedding, pass field production in contact with the built-up zone, and injection wells are drilled into the formation before intrusion, and fans of discharge wells are drilled into the formation intrusion to the roof of the formation, the discharge wells are charged with camouflage charges and they are blown up with a deceleration, then water is pumped through injection wells prior to intrusion under pressure, and on the other side of the intrusion, the amount of water inflow into the production is measured, it is compared with a reference Achen corresponding safe and effective hydroprocessing reservoir, and at a value lower than the reference operation for drilling boreholes and discharging fan kamufletnyh blasting charges is repeated to achieve it. Then, on the other side of the intrusion, injection wells are drilled again, through which water is supplied under pressure to the remainder of the formation, the section of the formation is worked out prior to intrusion with the release of coal onto the conveyor drift, then the intrusion rocks are selectively extracted, transferred to the field and continued to continuously develop the formation along stretch.

2. The method according to p. 1, characterized in that the ends of the discharge wells are located at a distance from each other equal to two radii of the cracking zone from the explosion of camouflage charges, the power of which is determined by the strength of the rock intrusion and inducing cracks in it in a clamped medium.