RU2396429C1

RU2396429C1 - Procedure for weakening marginal massif of mine workings at development of coal beds

Info

Publication number: RU2396429C1
Application number: RU2009126371/03A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Осипов (RU); Анатолий Николаевич Осипов; Лев Митрофанович Гусельников (RU); Лев Митрофанович Гусельников; Александр Александрович Подосенов (RU); Александр Александрович Подосенов; Василий Владимирович Козулин (RU); Василий Владимирович Козулин; Александр Анатольевич Вьюников (RU); Александр Анатольевич Вьюников; Андрей Олегович Коваль (RU); Андрей Олегович Коваль
Original assignee: Анатолий Николаевич Осипов; Лев Митрофанович Гусельников; Александр Александрович Подосенов; Василий Владимирович Козулин; Александр Анатольевич Вьюников; Андрей Олегович Коваль
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2010-08-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention refers to mining, particularly to development of coal beds with hard-to cave roofs and can be implemented for weakening marginal massif of mine workings at coupled preparation of extraction pillar. The procedure consists in drilling a system of relief holes in front of a breakage face beyond an abutment zone from a conveyor way to a zone of concentration of tensile stresses in plane of natural angle of cave, and in forming initial fissures by means of depositing and exploding a cumulative charge of explosive substance (ES) in each borehole, cumulative excavation of which is oriented along axis of the conveyor way. Further the procedure consists in sealing boreholes and in pressurising fluid into them under the mode of hydro-break of main roof rock. Upon drilling couples of approaching boreholes and boreholes above a coal massif at the next weakened section and simultaneously with formation of initial fissures in the relief boreholes of the first system oriented along axis of the conveyor way there are formed initial fissures by means of depositing and exploding cumulative charges of ES in the relief boreholes of the second system, cumulative excavations of which are directed to the main system of fissures of main roof rock.

EFFECT: facilitating operational condition of coupled workings at moment of main roof squeeze and correspondingly safe conditions of extraction pillars preparation.

2 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к разработке угольных пластов с труднообрушаемыми кровлями, и может быть использовано для разупрочнения приконтурного массива горных выработок при парной схеме подготовки выемочных столбов.The invention relates to mining, and in particular to the development of coal seams with hard-to-collapse roofs, and can be used to soften the near-edge array of mine workings with a paired scheme for the preparation of mining columns.

Известен способ управления труднообрушаемой кровлей при разработке угольных пластов, включающий бурение скважин в породы труднообрушаемой кровли из выработок впереди очистного забоя, образование в них зародышевых трещин над угольным массивом путем прорезания изнутри каждой скважины щелей, герметизацию каждой щели в скважине и нагнетание в скважины жидкости до гидроразрыва пород, при этом нагнетание жидкости производят последовательно, начиная от щели со стороны устья скважины к щели со стороны забоя скважины, осуществляя послойный гидроразрыв (1).A known method of managing a hard-to-collapse roof during the development of coal seams, including drilling wells into hard-to-collapse roof rocks from workings ahead of the working face, the formation of germ cracks in them over the coal mass by cutting openings from each well in the well, sealing each gap in the well and injecting fluid into the well before fracturing rocks, while the injection of fluid is carried out sequentially, starting from the slit from the side of the wellhead to the slit from the bottom of the well, idrorazryv (1).

Недостатком известного способа является то, что несмотря на возможность создания нескольких плоскостей ослабления толщи пород основной кровли, которые затем обрушаются послойно в выработанном пространстве очистного забоя, однако послойного ослабления пород основной кровли в приконтурном массиве выработки не может произойти, так как зародышевые (начальные) трещины ориентированы на ослабление всей толщи пород основной кровли над угольным массивом впереди очистного забоя, а приконтурный массив остается нетронутым, то есть неразупрочненным, поскольку данный способ не предусматривает образование зародышевых трещин, влияющих на ослабление приконтурного массива выработки.The disadvantage of this method is that despite the possibility of creating several planes for weakening the thickness of the rocks of the main roof, which then collapse layer by layer in the worked out space of the working face, however, layer-by-layer weakening of the rocks of the main roof in the edge array of the excavation cannot occur, since germinal (initial) cracks They are oriented towards weakening the entire thickness of the rocks of the main roof over the coal mass in front of the face, while the marginal mass remains intact, i.e., unstable nnym, because this method does not provide for the formation of embryonic cracks affecting the marginal weakening of the array output.

В результате чего сохраняются повышенные нагрузки в приконтурном массиве выработки, что не исключает возможность деформации крепи выработки, ухудшая ее эксплуатационное состояние.As a result, increased loads are preserved in the near-edge array of the mine, which does not exclude the possibility of deformation of the mine support, worsening its operational condition.

Причем для реализации известного способа требуются значительные трудовые и временные затраты для образования зародышевых трещин и нагнетания в скважины жидкости в режиме гидроразрыва, поскольку упомянутые операции повторяют по нескольку раз по длине скважины, начиная со стороны устья скважины и далее в направлении в сторону забоя скважины.Moreover, the implementation of the known method requires significant labor and time costs for the formation of germ cracks and injection of fluid into the wells in the hydraulic fracturing mode, since the above operations are repeated several times along the length of the well, starting from the side of the wellhead and further towards the bottom of the well.

Из изложенного следует, что данный способ малоэффективен и не решает вопроса снижения повышенных напряжений в приконтурном массиве выработки и, соответственно, динамических проявлений при осадках основной кровли.It follows from the foregoing that this method is ineffective and does not solve the issue of reducing increased stresses in the near-surface array of production and, accordingly, dynamic manifestations during precipitation of the main roof.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ разгрузки приконтурного массива горных выработок, включающий бурение системы разгрузочных скважин впереди очистного забоя из повторно сохраняемой выработки (то есть из конвейерной выработки отрабатываемого выемочного столба) над угольным массивом в зону концентрации растягивающих напряжений в плоскости естественного угла обрушения, образование начальных трещин путем размещения и взрывания в каждой скважине кумулятивного заряда взрывчатого вещества, кумулятивную выемку которого ориентируют вдоль продольной оси выработки в направлении подвигания очистного забоя, герметизацию скважин и нагнетание в них жидкости в режимах гидроразрыва пород основной кровли (2).Closest to the technical nature of the claimed invention is a method of unloading a near-edge array of mine workings, including drilling a system of unloading wells in front of a working face from a re-maintained mine (i.e., from a conveyor mine working out of an excavated mining column) above a coal mass into a zone of concentration of tensile stresses in the plane of the natural angle collapse, the formation of initial cracks by placing and blasting in each well a cumulative explosive charge and, cumulative recess which is oriented along the longitudinal axis in the direction of production podviganiya stope, sealing the wells and injecting therein a liquid in a fracturing rocks modes main roof (2).

Недостаток известного способа заключается в том, что хотя и образуются поверхности разрушения вследствие гидроразрыва пород основной кровли по начальным трещинам, ориентированные вдоль продольной оси повторно сохраняемой выработки и по которым в дальнейшем происходит отсечение части приконтурного массива упомянутой выработки от нетронутого породного массива, однако отсечению этой части приконтурного массива предшествует образование зависающей консоли за очистным забоем по мере его подвигания, которая обрушается единым монолитным блоком по трещинам естественной блочности, поскольку данный способ не предусматривает образование систем трещин в монолитном блоке отсекаемой части.The disadvantage of this method is that although fracture surfaces are formed due to hydraulic fracturing of the rocks of the main roof along the initial cracks, oriented along the longitudinal axis of the re-maintained excavation and along which part of the near-edge massif of the said generation is cut off from the intact rock mass, however, this part is cut off the edge of the array is preceded by the formation of a hanging console behind the working face as it moves, which collapses in a single monolithic a block of natural fractures deblocking since this method does not provide for the formation of cracks in the monolithic systems of the block cut-off portion.

Несмотря на то что задачей известного способа является снятие высокой концентрации напряжений в породах приконтурного массива повторно сохраняемой выработки за очистным забоем, однако из-за образования зависающей консоли в выработанном пространстве остаются повышенные напряжения в приконтурном массиве этой выработки, приводящие к повышенному давлению на крепь и пучению почвы и, соответственно, к деформации крепи и уменьшению проектного сечения выработки.Despite the fact that the objective of the known method is to relieve a high concentration of stresses in the rocks of the marginal massif of the re-maintained excavation behind the working face, however, due to the formation of a hanging console in the mined space, increased stresses remain in the marginal mass of this excavation, leading to increased pressure on the lining and heaving soil and, accordingly, to deformation of the lining and a decrease in the design section of the development.

Причем известный способ предназначен для разгрузки от повышенного горного давления повторно сохраняемой выработки и может быть использован только при бесцеликовой схеме подготовки выемочного столба. Однако вследствие наличия в этом способе отмеченного выше недостатка эффективность разгрузки остается довольно низкой, особенно при отработке следующего выемочного столба, так как повторно сохраняемая выработка, кроме влияния на нее упомянутых выше повышенных напряжений, будет подвержена влиянию повышенных напряжений со стороны выработанного пространства отработанного выемочного столба, что еще более ухудшит эксплуатационное состояние этой выработки возможно вплоть до необходимости проведения ее заново. Исходя из изложенного следует, что это существенно ограничивает применение данного способа в случае подготовки выемочных столбов по парной схеме, поскольку в нем не предусмотрены меры, которые позволили бы снизить повышенные напряжения в приконтурном массиве парных (конвейерной и вентиляционной) выработок.Moreover, the known method is designed for unloading from high rock pressure of the re-stored output and can be used only with the aimless design of the excavation column. However, due to the disadvantage noted above in this method, the discharge efficiency remains rather low, especially when mining the next extraction column, since the re-stored output, in addition to the influence of the above-mentioned increased stresses on it, will be affected by increased stresses from the worked out space of the spent extraction column, which will further worsen the operational state of this development is possible right up to the need to conduct it again. Based on the foregoing, it follows that this significantly limits the application of this method in the case of the preparation of excavation columns according to the paired circuit, since it does not provide measures that would reduce the increased voltage in the near-side array of paired (conveyor and ventilation) workings.

Другим существенным недостатком известного способ является то, что хотя бурение разгрузочных скважин осуществляют вне зоны опорного давления очистного забоя, но не исключена возможность, что процесс бурения может оказаться в зоне влияния опорного давления очистного забоя, поскольку не регламентировано расстояние, на котором должны вестись работы по бурению скважин от очистного забоя по мере его подвигания. В случае возникновения описанной ситуации это может привести к деформации скважин и невозможности выполнения комплекса последующих операций по разгрузке пород приконтурного массива повторно сохраняемой выработки.Another significant drawback of the known method is that although the drilling of unloading wells is carried out outside the zone of the reference pressure of the working face, it is possible that the drilling process may be in the zone of influence of the reference pressure of the working face, since the distance at which the work is to be carried out is not regulated drilling of wells from the face as it moves. In the event of the described situation, this can lead to deformation of the wells and the inability to perform a set of subsequent operations for unloading the rocks of the near-edge array of the re-stored production.

Указанные недостатки снижают эффективность использования известного способа.These disadvantages reduce the efficiency of using the known method.

Таким образом, изложенное явилось предпосылкой создания заявляемого изобретения.Thus, the foregoing was a prerequisite for the creation of the claimed invention.

В основу изобретения поставлена задача создать способ разупрочнения приконтурного массива горных выработок, который бы мог быть эффективно использован при парной подготовке выемочных столбов за счет снижения повышенных напряжений в приконтурном массиве парных выработок за очистным забоем путем образования систем трещин в отсекаемой части приконтурного массива конвейерной выработки до подхода очистного забоя с последующим обрушением ее в выработанном пространстве отдельными блоками без образования зависающей консоли в приконтурном массиве поддерживаемой за очистным забоем части этой выработки, а также путем создания полостей ослаблений в породах приконтурного массива вентиляционной выработки подлежащего отработке выемочного столба с возможностью их расширения в сторону выработанного пространства за очистным забоем.The basis of the invention is the task to create a method of softening the edge of the mine workings, which could be effectively used in pair preparation of excavation columns by reducing high stresses in the side of the mine workings behind the mine face by the formation of cracks in the cut-off part of the near-edge array of conveyor workings before approach face with its subsequent collapse in the worked-out space by separate blocks without the formation of a hanging console in the contour part of this mine supported behind the mine face, as well as by creating cavities of attenuation in the rocks of the near-side array of the ventilation mine to be mined out by the extraction column with the possibility of their expansion towards the mined space behind the mine face.

Технический результат от решения поставленной задачи выражается в обеспечении возможности сохранения парных выработок в эксплуатационном состоянии за счет ослабления динамических проявлений при осадках труднообрушаемых кровель, а за счет этого создание безопасных условий отработки выемочных столбов.The technical result from the solution of the problem is expressed in ensuring the possibility of maintaining paired workings in operational condition due to the weakening of the dynamic manifestations during precipitation of hard-to-collapse roofs, and due to this the creation of safe conditions for working out excavation columns.

Для достижения поставленной задачи с заявляемым техническим результатом в способе разупрочнения приконтурного массива горных выработок при разработке угольных пластов, преимущественно при парной подготовке выемочных столбов, включающем бурение системы разгрузочных скважин впереди очистного забоя вне зоны опорного давления из конвейерной выработки над угольным массивом в зону концентрации растягивающих напряжений в плоскости естественного угла обрушения, размещение в каждой скважине кумулятивного заряда взрывчатого вещества, кумулятивную выемку которого ориентируют вдоль продольной оси конвейерной выработки в направлении подвигания очистного забоя, образование начальных трещин путем взрывания в каждой скважине кумулятивного заряда взрывчатого вещества, герметизацию скважин и нагнетание в них жидкости в режиме гидроразрыва пород основной кровли, согласно заявляемому изобретению первоначально определяют направление основной системы трещиноватости пород основной кровли, причем бурение первой системы разгрузочных скважин из конвейерной выработки осуществляют по ее длине отдельными участками, являющимися участками разупрочнения приконтурного массива этой выработки и на каждом из которых дополнительно бурят из конвейерной выработки вторую систему разгрузочных скважин, каждую из этих скважин располагают со стороны очистного забоя относительно каждой разгрузочной скважины первой системы и параллельно ей с возможностью образования из нее и каждой разгрузочной скважины первой системы пары сближенных скважин, расстояние между скважинами в каждой паре сближенных скважин определяют из выражения:To achieve the task with the claimed technical result in a method of softening the near-edge array of mine workings in the development of coal seams, mainly in pair preparation of excavation columns, including drilling a system of discharge wells in front of the working face outside the reference pressure zone from the conveyor mine above the coal mass into the tensile stress concentration zone in the plane of the natural angle of collapse, placement in each well of a cumulative explosive charge, ku the hollow recess of which is oriented along the longitudinal axis of the conveyor mine in the direction of the face moving, the formation of initial cracks by blasting a cumulative explosive charge in each well, the sealing of wells and the injection of fluid into them in the hydraulic fracturing mode of the main roof, according to the claimed invention, the direction of the main system is initially determined fracturing of rocks of the main roof, and drilling the first system of discharge wells from conveyor production length along its length in separate sections, which are sections of softening of the near-edge massif of this mine and on each of which an additional drilling system is drilled from a conveyor mine, each of these wells is located on the treatment side relative to each discharge well of the first system and parallel to it with the possibility of formation from it and each discharge well of the first system of a pair of proximal wells, the distance between the wells in each pair of proximal wells is determined from CONTROL:

, м,

, m

где l_c - расстояние между скважинами в каждой паре сближенных скважин, м;where l _c is the distance between the wells in each pair of related wells, m;

Q - величина эквивалентного заряда взрывчатого вещества, равная суммарной величине кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в паре сближенных скважин, кг;Q is the equivalent explosive charge equal to the total cumulative explosive charges in a pair of close wells, kg;

σ_р - предел прочности пород основной кровли на растяжение, МПа,σ _p - tensile strength of the rocks of the main roof in tension, MPa,

а расстояние между парами сближенных скважин рассчитывают по формуле:and the distance between pairs of adjacent wells is calculated by the formula:

а=3,8 К_г·К_сб·К_гк·R_э, м,and K _r = 3.8 · K · K _sa _rk · R _e, m,

где а - расстояние между парами сближенных скважин, м;where a is the distance between pairs of adjacent wells, m;

К_г - коэффициент, учитывающий влияние увлажненности массива пород основной кровли и равный 1,6;To _g - coefficient taking into account the effect of moisture in the rock mass of the main roof and equal to 1.6;

К_сб - коэффициент, учитывающий взаимное действие кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в каждой паре сближенных скважин на промежуток между рядом расположенными парами сближенных скважин и равный 1,7;To _sat - a coefficient that takes into account the mutual effect of the cumulative explosive charges in each pair of close wells on the gap between adjacent pairs of close wells and equal to 1.7;

К_гк - коэффициент, учитывающий действие кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в каждой паре сближенных скважин в направлении кумулятивных выемок и равный 2,0;K _gk - coefficient taking into account the effect of cumulative explosive charges in each pair of close wells in the direction of cumulative recesses and equal to 2.0;

R_э - радиус трещинообразования от взрывания эквивалентного заряда взрывчатого вещества, м, определяемый по формуле:R _{e the} radius of cracking from the explosion of the equivalent explosive charge, m, determined by the formula:

, м

, m

где Q - величина эквивалентного заряда взрывчатого вещества, равная суммарной величине кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в рядом расположенных парах сближенных скважин, кг;where Q is the equivalent explosive charge equal to the total cumulative explosive charges in adjacent pairs of adjacent wells, kg;

σ_р - предел прочности пород основной кровли на растяжение, МПа, причем протяженность каждого участка разупрочнения приконтурного массива конвейерной выработки, на котором бурят пары сближенных скважин из конвейерной выработки, принимают из расчета расположения на этом участке не более пяти пар сближенных скважин, при этом в процессе бурения пар сближенных скважин бурят разгрузочные скважины в породный массив над податливым угольным целиком из вентиляционной выработки подлежащего отработке выемочного столба отдельными участками, являющимися участками разупрочнения приконтурного массива этой выработки, каждый из которых соотносится с аналогичным участком разупрочнения приконтурного массива конвейерной выработки, на котором пробурены пары сближенных скважин, после этого по мере размещения кумулятивного заряда взрывчатого вещества в каждой разгрузочной скважине первой системы размещают кумулятивный заряд взрывчатого вещества в каждую разгрузочную скважину второй системы, кумулятивную выемку которого ориентируют в направлении основной системы трещиноватости пород основной кровли, затем одновременно с образованием начальных трещин взрыванием кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в разгрузочных скважинах первой системы, ориентированных вдоль продольной оси конвейерной выработки, образуют начальные трещины взрыванием кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в разгрузочных скважинах второй системы, ориентированные в направлении основной системы трещиноватости пород основной кровли, а одновременно с нагнетанием жидкости в режиме гидроразрыва пород основной кровли в разгрузочные скважины первой системы производят нагнетание жидкости в режиме гидроразрыва пород основной кровли в разгрузочные скважины второй системы, по завершении которого в каждую разгрузочную скважину, пробуренную над податливым угольным целиком, размещают кумулятивный заряд взрывчатого вещества с двумя диаметрально расположенными кумулятивными выемками, которые ориентируют вдоль продольной оси вентиляционной выработки, после чего взрыванием кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в разгрузочных скважинах над податливым угольным целиком образуют начальные трещины, ориентированные вдоль продольной оси вентиляционной выработки, и производят нагнетание жидкости в эти разгрузочные скважины в режиме гидроразрыва пород основной кровли, после этого, как только очистной забой в процессе его подвигания окажется от очередного разупрочненного участка приконтурного массива конвейерной выработки на расстоянии, равном длине его зоны опорного давления, повторяют цикл разупрочнения пород приконтурного массива конвейерной и вентиляционной выработок на следующих участках разупрочнения, при этом бурение разгрузочных скважин из вентиляционной выработки над податливым угольным целиком осуществляют под таким углом наклона, чтобы при размещении кумулятивного заряда взрывчатого вещества в каждой скважине он находился над центром податливого угольного целика в зоне максимума опорного давления, причем при бурении упомянутых разгрузочных скважин каждую из них смещают относительно пар сближенных скважин, пробуренных из конвейерной выработки, на расстояние, равное половине расстояния между парами сближенных скважин.σ _p is the tensile strength of the rocks of the main roof in tension, MPa, and the length of each section of softening of the near-edge array of conveyor production, on which pairs of closely spaced wells are drilled from the conveyor production, is taken from the calculation of the location of no more than five pairs of closely spaced wells in this section, while During the process of drilling pairs of closely spaced wells, unloading wells are drilled into the rock mass above a compliant coal mine from the ventilation excavation of the extraction column to be worked out in separate sections, the expanding sections of the softening of the near-edge array of this mine, each of which corresponds to a similar section of softening of the near-edge array of the conveyor working, where pairs of close wells are drilled, after which, as the cumulative charge of explosive is placed in each discharge well of the first system, a cumulative charge of explosive is placed in each unloading well of the second system, the cumulative recess of which is oriented in the direction of the main fracturing system rocks of the main roof, then simultaneously with the formation of initial cracks by blasting of cumulative explosive charges in the unloading wells of the first system, oriented along the longitudinal axis of the conveyor production, form initial cracks by blasting of cumulative explosive charges in the unloading wells of the second system, oriented in the direction of the main fracturing system of the rocks roof, and simultaneously with the injection of fluid in the mode of hydraulic fracturing of the rocks of the main roof in unloading with the importants of the first system pump fluid in the mode of hydraulic fracturing of the rocks of the main roof into the discharge wells of the second system, at the end of which a cumulative explosive charge with two diametrically located cumulative recesses, which are oriented along the longitudinal axis of the ventilation duct, is placed in each discharge well drilled over the compliant coal production, after which by blasting cumulative explosive charges in discharge wells over a malleable coal pillar They form initial cracks oriented along the longitudinal axis of the ventilation opening, and inject liquid into these unloading wells in the hydraulic fracturing mode of the main roof, after which, once the face in the process of moving it is out of the next weakened section of the near-edge array of conveyor production at a distance, equal to the length of its zone of reference pressure, repeat the cycle of softening the rocks of the marginal mass of the conveyor and ventilation workings in the following sections while drilling unloading wells from a ventilation mine over a compliant coal whole are carried out at such an angle so that when placing a cumulative explosive charge in each well, it is above the center of the compliant coal pillar in the zone of maximum reference pressure, and each time when drilling the said unloading wells of them are displaced relative to pairs of adjacent wells drilled from the conveyor output by a distance equal to half the distance between pairs of related wells in.

Согласно признакам пункта 2 в каждой паре сближенных скважин кумулятивный заряд взрывчатого вещества в разгрузочной скважине второй системы смещают по ее длине относительно кумулятивного заряда взрывчатого вещества в разгрузочной скважине первой системы на величину, равную длине кумулятивного заряда взрывчатого вещества в разгрузочной скважине первой системы.According to the characteristics of paragraph 2, in each pair of related wells, the cumulative explosive charge in the discharge well of the second system is shifted along its length relative to the cumulative explosive charge in the discharge well of the first system by an amount equal to the length of the cumulative explosive charge in the discharge well of the first system.

Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе не имеется сведений о технологических предложениях по разработке способов разупрочнения приконтурного массива горных выработок при разработке угольных пластов по парной схеме подготовки выемочных столбов, которые характеризовались бы той же совокупностью существенных признаков, что и патентуемая технология.Patent studies have shown that neither the patent nor the scientific and technical literature contain information on technological proposals for the development of ways to soften the near-edge array of mine workings in the development of coal seams according to the paired scheme for the preparation of excavation columns that would have the same set of essential features, as patented technology.

Поэтому из этого следует, что она отвечает критерию патентоспособности изобретения - «новизна».Therefore, it follows from this that it meets the criterion of patentability of an invention - “novelty”.

Поставленная задача в заявляемом способе решена нижеизложенной совокупностью его существенных признаков.The problem in the claimed method is solved by the following set of its essential features.

Признак - «первоначально определяют направление основной системы трещиноватости пород основной кровли» - имеет очевидную полезность, поскольку заранее упреждает возможность реализации процесса образования начальных трещин в разгрузочных скважинах второй системы в указанном направлении с целью создания систем трещин в отсекаемой части приконтурного массива конвейерной выработки.The sign - “initially determine the direction of the main system of fracturing of rocks of the main roof” - is of obvious utility, since it pre-empts the possibility of implementing the process of formation of initial cracks in the discharge wells of the second system in this direction in order to create crack systems in the cut-off part of the near-edge array of conveyor production.

Признак - «причем бурение первой системы разгрузочных скважин из конвейерной выработки осуществляют по ее длине отдельными участками, являющимися участками разупрочнения приконтурного массива этой выработки и на каждом из которых дополнительно бурят из конвейерной выработки вторую систему разгрузочных скважин, каждую из этих скважин располагают со стороны очистного забоя относительно каждой разгрузочной скважины первой системы и параллельно ей с возможностью образования из нее и каждой разгрузочной скважины первой системы пары сближенных скважин» - является основополагающим и характеризует последовательность образования пар разгрузочных скважин на каждом участке разупрочнения приконтурного массива конвейерной выработки за счет совместного использования для этого разгрузочных скважин первой системы, известных из прототипа (2), и дополнительно пробуриваемых разгрузочных скважины второй системы. То есть данный признак позволяет обеспечить условия, согласно которым расширяются технологические возможности процесса разупрочнения приконтурного массива конвейерной выработки по сравнению с прототипом (2) за счет обеспечения возможности разрыва сплошности пород отсекаемой части приконтурного массива этой выработки через разгрузочные скважины второй системы с последующим обрушением ее отдельными блоками за очистным забоем по мере его подвигания в пределах естественной блочности.The sign - “moreover, the drilling of the first system of unloading wells from the conveyor mine is carried out along its length in separate sections, which are sites of softening the near-edge array of this mine and on each of which an additional second system of unloading wells is drilled from the conveyor mine, each of these wells is located on the side of the working face relative to each discharge well of the first system and parallel to it with the possibility of formation from it and each discharge well of the first system of a pair of sat izhennyh wells "- is fundamental and characteristic sequence of pair unloading wells at each site of marginal softening array conveyor generation by sharing this discharge holes of the first system, known from the prior art (2), and further a second borehole drilled unloading system. That is, this feature allows you to provide conditions according to which expand the technological capabilities of the process of softening the edge array of the conveyor mine in comparison with the prototype (2) by providing the possibility of breaking the continuity of rocks of the cut-off part of the edge array of this mine through unloading wells of the second system with subsequent collapse of its individual blocks behind the slaughter as it moves within the limits of natural blocking.

Признак - «расстояние между скважинами в каждой паре сближенных скважин определяют из выражения:Sign - "the distance between the wells in each pair of related wells is determined from the expression:

, м,

, m

σ_p - предел прочности пород основной кровли на растяжение, МПа» - характеризует один из параметров заложения пар сближенных скважин, а именно расстояние между скважинами в каждой паре.σ _p is the tensile strength of the rocks of the main roof, MPa ”- characterizes one of the parameters for laying pairs of closely spaced wells, namely the distance between the wells in each pair.

Указанная формула выведена авторами изобретения на основе экспериментальных данных проверки отдельных положений заявляемого способа в натурных условиях и выполненных по ним аналитических расчетов с учетом строения пород и их физико-механических свойств, позволивших определить оптимальное расстояние между скважинами в паре в конкретных горно-геологических условиях ведения очистных работ.The specified formula was deduced by the inventors on the basis of experimental data on verification of certain provisions of the proposed method in natural conditions and the analytical calculations performed on them taking into account the structure of the rocks and their physico-mechanical properties, which allowed to determine the optimal distance between the wells in a pair in specific mining and geological conditions of treatment works.

Признак - «а расстояние между парами сближенных скважин рассчитывают по формуле:The sign is “and the distance between pairs of adjacent wells is calculated by the formula:

a=3,8 К_г·К_cб·К_гк·R_э, м,a = 3,8 _g · K K K _{~ Sat} · _rg · R _e, m,

, м,

, m

σ_р - предел прочности пород основной кровли на растяжение, МПа» - установлен авторами изобретения математическим путем с использованием сведений из геомеханики. Расстояние, рассчитанное по указанной формуле, позволяет реализовать возможность гарантированного развития зон трещинообразования между парами скважин, а именно развитие зон трещинообразования в межскважинном промежутке от взрывания кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в скважинах первой и второй систем рядом расположенных пар скважин и от нагнетания в них жидкости под высоким давлением.σ _p - tensile strength of the rocks of the main roof in tension, MPa "- established by the inventors mathematically using information from geomechanics. The distance calculated by the indicated formula allows realizing the possibility of guaranteed development of fracture zones between pairs of wells, namely the development of fracture zones in the inter-well gap from the explosion of cumulative explosive charges in the wells of the first and second systems of adjacent pairs of wells and from injection of high liquid in them pressure.

Признак - «причем протяженность каждого участка разупрочнения приконтурного массива конвейерной выработки, на котором бурят пары сближенных скважин из конвейерной выработки, принимают из расчета расположения на этом участке не более пяти пар сближенных скважин» - регламентирует выбор наиболее оптимальной величины протяженности участка разупрочнения, которую принимают исходя из условия взрывания предусмотренного правилами безопасности при взрывных работах нормативного количества взрывчатого вещества за один прием, обеспечивая тем самым надежный по условию безопасности подход к выбору данной величины протяженности участка разупрочнения.The sign - “and the length of each section of softening of the near-edge array of conveyor production, on which pairs of adjacent wells are drilled from the pipeline production, is taken from the calculation of the location of no more than five pairs of related wells in this section” - regulates the selection of the most optimal value of the length of the softening section, which is taken based on from the blasting conditions stipulated by the safety rules for blasting the normative quantity of explosives in one go, ensuring that the most reliable, in terms of safety, approach to choosing a given length of the softening area.

Признак - «при этом в процессе бурения пар сближенных скважин бурят разгрузочные скважины в породный массив над податливым угольным целиком из вентиляционной выработки подлежащего отработке выемочного столба отдельными участками, являющимися участками разупрочнения приконтурного массива этой выработки, каждый из которых соотносится с аналогичным участком разупрочнения приконтурного массива конвейерной выработки, на котором пробурены пары сближенных скважин» - является новым и определяет порядок бурения разгрузочных скважин из парных выработок по их длине отдельными участками разупрочнения, которые соотносятся между собой. При таком условии соотнесения указанных участков разупрочнения не возможен проход очистного забоя относительно неразупрочненного участка приконтурного массива вентиляционной выработки, что позволит в дальнейшем реализовать возможность одновременной разгрузки приконтурного массива парных выработок после прохода очистным забоем очередного участка разупрочнения.The sign - “at the same time, while drilling pairs of closely spaced wells, drill unloading wells are drilled into the rock mass above the compliant coal from the ventilation output of the extraction column to be mined in separate sections, which are sections of softening the contour array of this development, each of which corresponds to a similar section of softening of the contour array of conveyor workings on which pairs of close wells are drilled ”- is new and determines the order of drilling of unloading wells from pa GOVERNMENTAL openings along their length softening separate portions which correspond to each other. Under such a condition of correlation of the indicated softening sections, it is not possible to pass the working face relative to the unstressed section of the near-side array of ventilation workings, which will allow us to further realize the possibility of simultaneously unloading the near-side array of paired workings after the next face of the softening passes through the working face.

Признак - «после этого по мере размещения кумулятивного заряда взрывчатого вещества в каждой разгрузочной скважине первой системы размещают кумулятивный заряд взрывчатого вещества в каждую разгрузочную скважину второй системы, кумулятивную выемку которого ориентируют в направлении основной системы трещиноватости пород основной кровли» -характеризует последовательность выполнения операций по размещению кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в паре сближенных скважин, причем ориентирование кумулятивной выемки в каждой разгрузочной скважине второй системы в направлении основной системы трещиноватости пород предопределяет направление действия кумулятивного заряда взрывчатого вещества и, соответственно, место образования начальной трещины в каждой скважине в указанном направлении.The sign - “after that, as the cumulative explosive charge is placed in each discharge well of the first system, a cumulative explosive charge is placed in each discharge well of the second system, the cumulative excavation of which is oriented in the direction of the main fracturing system of the rocks of the main roof” - describes the sequence of operations for placement cumulative explosive charges in a pair of closely spaced wells, with the orientation of the cumulative recess in each discharge full-time well of the second system in the direction of the main system of fracturing of rocks determines the direction of action of the cumulative charge of the explosive and, accordingly, the place of formation of the initial crack in each well in the specified direction.

Признак - «затем одновременно с образованием начальных трещин взрыванием кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в разгрузочных скважинах первой системы, ориентированных вдоль продольной оси конвейерной выработки, образуют начальные трещины взрыванием кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в разгрузочных скважинах второй системы, ориентированных в направлении основной системы трещиноватости пород основной кровли» - является основополагающим и указывает на образование начальных трещин в направлении основной системы трещиноватости пород основной кровли, создавая тем самым условия для развития из них в дальнейшем систем трещин в пределах естественной блочности пород. Кроме этого, взрывание кумулятивных зарядов взрывчатого вещества влияет на образование дополнительных трещин вокруг каждой скважины в паре, а это в дальнейшем позволит расширить зону трещинообразования в породах приконтурного массива конвейерной выработки. Причем данный признак совместно с вышеупомянутым признаком характеризует начальный этап процесса разупрочнения приконтурного массива конвейерной выработки.The sign - “then, simultaneously with the formation of initial cracks by blasting of cumulative explosive charges in the unloading wells of the first system, oriented along the longitudinal axis of the conveyor production, they form initial cracks by blasting of cumulative explosive charges in the unloading wells of the second system, oriented in the direction of the main fracture system of the main roof rocks "- is fundamental and indicates the formation of initial cracks in the direction of the main crack system the porosity of the rocks of the main roof, thereby creating conditions for the development of further fracture systems from them within the natural blocking of rocks. In addition, the explosion of cumulative explosive charges affects the formation of additional cracks around each well in a pair, and this will further expand the crack formation zone in the rocks of the near-edge array of conveyor production. Moreover, this feature, together with the aforementioned feature, characterizes the initial stage of the process of softening the edge array of conveyor production.

Признак - «а одновременно с нагнетанием жидкости в режиме гидроразрыва пород основной кровли в разгрузочные скважины первой системы производят нагнетание жидкости в режиме гидроразрыва пород основной кровли в разгрузочные скважины второй системы» - совместно с вышеуказанным признаком является основополагающим и характеризует завершающий этап процесса разупрочнения приконтурного массива конвейерной выработки. Этот признак позволяет создать в отсекаемой части приконтурного массива этой выработки, образованной под влиянием поверхностей разрушения, как в прототипе (2), системы трещин расслоений в направлении основной системы трещиноватости пород вследствие разрыва сплошности пород отсекаемой части после гидроразрыва. А поэтому, как только участок разупрочнения окажется в зоне опорного давления очистного забоя, происходит интенсивное развитие систем трещин с разрушением монолитных блоков в отсекаемой части приконтурного массива конвейерной выработки и, соответственно, ее полное обрушение непосредственно за очистным забоем в выработанном пространстве отрабатываемого выемочного столба. А это, в свою очередь, способствует снижению повышенных напряжений в приконтурном массиве поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки по сравнению с прототипом (2), который не решает вопроса образования систем трещин в отсекаемой части приконтурного массива повторно сохраняемой выработки. Достижение отмеченного выше технического эффекта позволяет избежать деформации крепи части конвейерной выработки, поддерживаемой за очистным забоем до ближайшей вентиляционной сбойки, и, соответственно, улучшить условия проветривания очистного забоя, обеспечивая тем самым безопасные условия ведения очистных работ при разработке угольных пластов.The sign - “and simultaneously with the injection of fluid in the hydraulic fracturing mode of the main roof rocks into the unloading wells of the first system, the injection of fluid in the hydraulic fracturing mode of the main roof rocks into the unloading wells of the second system” - together with the above sign is fundamental and characterizes the final stage of the process of softening the contour of the conveyor working out. This feature allows you to create in the cut-off part of the near-edge array of this mine, formed under the influence of fracture surfaces, as in the prototype (2), bundle crack systems in the direction of the main system of rock fracturing due to fracture of the rock continuity of the cut-off part after hydraulic fracturing. And therefore, as soon as the softening site is in the zone of the reference pressure of the working face, an intensive development of crack systems occurs with the destruction of monolithic blocks in the cut-off part of the near-edge array of the conveyor mine and, accordingly, its complete collapse directly behind the face in the mined-out space of the excavated mining column. And this, in turn, helps to reduce high stresses in the near-edge array of the part of the conveyor output supported behind the slope as compared with the prototype (2), which does not solve the problem of the formation of cracks in the cut-off part of the near-edge array of the re-stored output. Achieving the technical effect noted above allows avoiding the deformation of the support part of the conveyor output supported behind the face to the nearest ventilation malfunction, and, accordingly, improving the conditions for venting the face, thereby ensuring safe conditions for the treatment operations when developing coal seams.

Признак - «по завершении которого (нагнетания жидкости в разгрузочные скважины первой и второй систем) в каждую разгрузочную скважину, пробуренную над податливым угольным целиком, размещают кумулятивный заряд взрывчатого вещества с двумя диаметрально расположенными выемками, которые ориентируют вдоль продольной оси вентиляционной выработки» - характеризует начальный этап разупрочнения приконтурного массива вентиляционной выработки и предопределяет направление действия кумулятивного заряда взрывчатого вещества вдоль продольной оси вентиляционной выработки не только в направлении подвигания очистного забоя, но и встречно ему, обеспечивая заранее предпосылки для образования начальных трещин встречно друг к другу в промежутке между смежными скважинами.The sign - “upon completion of which (injection of liquid into the unloading wells of the first and second systems), a cumulative explosive charge with two diametrically located recesses that are oriented along the longitudinal axis of the ventilation output” is placed in each unloading hole drilled over the compliant coal whole ”- characterizes the initial the stage of softening of the near-side array of the ventilation output and determines the direction of action of the cumulative charge of the explosive along the longitudinal ventilation production not only in the direction of movement of the face, but also counter to it, providing in advance the prerequisites for the formation of initial cracks facing each other in the interval between adjacent wells.

Признак - «после чего взрыванием кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в разгрузочных скважинах над податливым угольным целиком образуют начальные трещины, ориентированные вдоль продольной оси вентиляционной выработки, и производят нагнетание в эти разгрузочные скважины жидкости в режиме гидроразрыва пород основной кровли» - характеризует завершение процесса разупрочнения приконтурного массива вентиляционной выработки, при котором образуются полости ослаблений в породах приконтурного массива с возможностью их расширения в сторону выработанного пространства за очистным забоем, что позволит снизить повышенные динамические нагрузки на крепь выработки, а это является надежной предпосылкой сохранения этой выработки в эксплуатационном состоянии на время отработки нижележащего выемочного столба.The sign - “after which, by blasting the cumulative charges of the explosive in the discharge wells above the compliant coal, they form the initial cracks oriented along the longitudinal axis of the ventilation mine and inject liquid into these discharge wells in the hydraulic fracturing mode of the main roof” - characterizes the completion of the softening process of the contour massif ventilation workings, in which cavities of attenuation are formed in the rocks of the marginal massif with the possibility of their expansion in Oron-out space for the production face, which will reduce the higher dynamic loads on the supports production, which is a prerequisite for reliable preservation of this generation in the operational state at the time of processing the underlying extraction pillar.

Признак - «после этого (то есть когда процесс разупрочнения завершен на очередном участке конвейерной и вентиляционной выработок), как только очистной забой в процессе его подвигания окажется от очередного разупрочненного участка приконтурного массива конвейерной выработки на расстоянии, равном длине его зоны опорного давления, повторяют цикл разупрочнения пород приконтурного массива конвейерной и вентиляционной выработок на следующих участках разупрочнения» - предусматривает возобновление работ по разупрочнению пород на следующих участках парных выработок при условии соблюдения указанного оптимального расстояния между очистным забоем и очередным разупрочненным участком приконтурного массива конвейерной выработки. Такое условие исключает возможность попадания выполняемых операций по разупрочнению приконтурного массива конвейерной и вентиляционной выработок на следующем участке под влияние зоны опорного давления очистного забоя по мере его подвигания, предотвращая таким образом возможность деформации стенок разгрузочных скважин и обеспечивая тем самым безопасные условия выполнения всего комплекса операций по разупрочнению.The sign is “after this (that is, when the softening process is completed at the next section of the conveyor and ventilation openings), as soon as the working face in the process of moving it turns out from the next softened section of the near-edge array of the conveyor working at a distance equal to the length of its reference pressure zone, repeat the cycle softening the rocks of the near-edge array of conveyor and ventilation workings in the following softening sites ”- provides for the resumption of work on softening the rocks for the following paired openings at sites subject to the distance between said optimum production face and another softening the marginal portion of the array produce conveyor. This condition excludes the possibility of getting the operations performed on softening the near-edge array of conveyor and ventilation openings in the next section under the influence of the pressure zone of the working face as it moves, thereby preventing the possibility of deformation of the walls of the discharge wells and thereby ensuring safe conditions for the entire complex of softening operations .

Признак - «при этом бурение разгрузочных скважин из вентиляционной выработки над податливым угольным целиком осуществляют под таким углом наклона, чтобы при размещении кумулятивного заряда взрывчатого вещества в каждой разгрузочной скважине он находился над центром податливого угольного целика в зоне максимума опорного давления» - совместно с вышеуказанным признаком, обеспечивающим образование полостей ослаблений в приконтурном массиве вентиляционной выработки, снижает повышенную концентрацию напряжений в зоне опорного давления, формирующейся в плоскости пласта впереди очистного забоя (см. источник 3, с.28-36, где на рис.7а показана эпюра опорного давления, максимум которого расположен над центром угольного целика), вследствие перераспределения повышенных напряжений в зоне опорного давления, чем и достигается технический эффект - снижение динамических нагрузок на приконтурный массив вентиляционной выработки в момент осадок (разлома) основной кровли.The sign - “at the same time, the drilling of unloading wells from the ventilation mine over the compliant coal is carried out at an angle so that when placing the cumulative charge of the explosive in each discharge well, it was above the center of the compliant coal pillar in the zone of maximum reference pressure” - together with the above sign , providing the formation of cavities of attenuation in the near-side array of ventilation workings, reduces the increased concentration of stresses in the zone of reference pressure, formed in the plane of the formation in front of the face (see source 3, p. 28-36, where Fig. 7a shows the reference pressure diagram, the maximum of which is located above the center of the coal pillar), due to the redistribution of increased stresses in the zone of reference pressure, which is achieved technical effect - reducing dynamic loads on the side array of ventilation production at the moment of sediment (fault) of the main roof.

Признак - «причем при бурении упомянутых разгрузочных скважин каждую из них смещают относительно пар сближенных скважин, пробуренных из конвейерной выработки, на расстояние, равное половине расстояния между парами сближенных скважин» - поясняет принятую схему расположения разгрузочных скважин, последовательно используемых для образования в них начальных трещин, из них - систем трещин в приконтурном массиве парных выработок. Причем данный признак исключает возможность оставления в отдельных местах приконтурного массива вентиляционной выработки неразупрочненного участка, а поэтому реализация этого признака обеспечивает равномерное разупрочнение приконтурного массива этой выработки на каждом его участке.The sign - “moreover, when drilling the aforementioned unloading wells, each of them is displaced relative to the pairs of closely spaced wells drilled from the conveyor output by a distance equal to half the distance between the pairs of contiguous wells” - explains the accepted layout of the unloading wells used to form initial cracks in them , of which - systems of cracks in the marginal array of paired workings. Moreover, this symptom excludes the possibility of leaving in some places of the edge array of the ventilation development of an unstressed area, and therefore the implementation of this attribute provides uniform softening of the edge array of this generation in each section.

Признак (пункт 2 формулы) - «в каждой паре сближенных скважин кумулятивный заряд взрывчатого вещества в разгрузочной скважине второй системы смещают по ее длине относительно кумулятивного заряда взрывчатого вещества в разгрузочной скважине первой системы на величину, равную длине кумулятивного заряда взрывчатого вещества в разгрузочной скважине первой системы» - позволяет получить дополнительный технический эффект, заключающийся в создании дополнительных зон повышенной трещиноватости в межскважинном промежутке в местах расположения кумулятивных зарядов взрывчатого вещества за счет взаимного экранирования энергии взрыва в паре сближенных скважин. Причем упомянутые зоны увеличиваются при производстве гидроразрыва, обеспечивая тем самым расширение зоны разупрочнения пород основной кровли.The sign (paragraph 2 of the formula) - “in each pair of related wells, the cumulative explosive charge in the discharge well of the second system is shifted along its length relative to the cumulative explosive charge in the discharge well of the first system by an amount equal to the length of the cumulative explosive charge in the discharge well of the first system "- allows you to get an additional technical effect, which consists in creating additional zones of increased fracturing in the inter-well gap in places I cumulative explosive charges due to the mutual shielding of the explosion energy in a pair of adjacent wells. Moreover, these zones are increased in the production of fracturing, thereby expanding the zone of softening of rocks of the main roof.

Таким образом, совокупность существенных признаков, характеризующая сущность заявляемого способа, позволяет использовать заявляемый способ при парной схеме подготовки выемочных столбов с обеспечением безопасных условий отработки выемочных столбов за счет снижения повышенных напряжений в приконтурном массиве парных выработок за очистным забоем и, соответственно, ослабления влияния динамических проявлений при первичных и последующих осадках труднообрушаемых кровель.Thus, the set of essential features characterizing the essence of the proposed method allows you to use the inventive method in a pair design for the extraction of mining columns to ensure safe conditions for mining mining columns by reducing high stresses in the near-side array of paired workings behind a mining face and, accordingly, weakening the influence of dynamic manifestations with primary and subsequent precipitation of hard-to-collapse roofs.

Все перечисленные технические эффекты позволяют решить поставленную задачу, а именно эффективное использование заявляемого способа при парной подготовке выемочных столбов.All these technical effects allow us to solve the problem, namely the effective use of the proposed method in pair preparation of extraction columns.

Из изложенного следует, что существенные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом и из уровня техники в данной области не очевидны явным образом для специалиста, что характеризует «изобретательский уровень» заявляемого технического решения.It follows from the foregoing that the essential features of the claimed invention are in a causal relationship with the achieved technical result and from the prior art in this field are not obvious to a specialist, which characterizes the "inventive step" of the claimed technical solution.

Промышленная применимость заявляемого изобретения обосновывается ниже приведенным описанием изобретения и чертежами к нему.The industrial applicability of the claimed invention is justified by the following description of the invention and the drawings thereto.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 показаны: а) технологическая схема разупрочнения пород приконтурного массива парных выработок отдельными участками разупрочнения (момент ведения очистных работ на ранее разупрочненных участках и положение разгрузочных скважин в приконтурном массиве парных выработок на очередном участке разупрочнения; пунктиром показан следующий участок разупрочнения), вид в плане; б) диаграмма основной системы трещиноватости пород (позиция 10) совместно с второстепенной трещиноватостью;- Fig. 1 shows: a) the flow chart of softening the rocks of the near-edge array of paired openings in separate sections of softening (the moment of cleaning operations at previously softened sections and the position of discharge wells in the near-edge array of paired openings in the next softening section; the dotted line shows the next softening section), plan view; b) a diagram of the main system of fracturing of rocks (position 10) together with secondary fracturing;

- на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1 (разгрузочные скважины в приконтурном массиве парных выработок с кумулятивным зарядом взрывчатого вещества в каждой из них);- figure 2 is a section along aa of figure 1 (unloading wells in the contour array of paired workings with a cumulative explosive charge in each of them);

- на фиг.3 - вид пары сближенных скважин в плоскости их расположения с кумулятивным зарядом взрывчатого вещества в каждой из них;- figure 3 is a view of a pair of closely spaced wells in the plane of their location with a cumulative explosive charge in each of them;

- на фиг.4 - вид разгрузочных скважин, пробуренных над угольным целиком, в плоскости их расположения с кумулятивным зарядом взрывчатого вещества в каждой из них;- figure 4 is a view of discharge wells drilled over the whole coal, in the plane of their location with a cumulative charge of explosive in each of them;

- на фиг.5 - разрез по Б-Б фиг.3 (поперечный разрез пары сближенных скважин, где справа показана скважина с кумулятивным зарядом взрывчатого вещества, кумулятивная выемка которого ориентирована вдоль продольной оси конвейерной выработки, а слева - скважина с кумулятивным зарядом взрывчатого вещества, кумулятивная выемка которого ориентирована в направлении основной системы трещиноватости пород основной кровли);- Fig.5 is a section along BB-B of Fig.3 (cross section of a pair of closely spaced wells, where the well with a cumulative charge of explosive is shown on the right, the cumulative recess of which is oriented along the longitudinal axis of the conveyor output, and on the left is a well with a cumulative charge of explosive , the cumulative excavation of which is oriented in the direction of the main fracturing system of the rocks of the main roof);

- на фиг.6 - разрез по В-В фиг.4 (поперечный разрез разгрузочной скважины, пробуренной над угольным целиком, с кумулятивным зарядом взрывчатого вещества, кумулятивные выемки которого ориентированы вдоль продольной оси вентиляционной выработки);- Fig.6 is a section along BB-4, (a cross section of a discharge well drilled over the whole coal, with a cumulative charge of explosives, cumulative recesses of which are oriented along the longitudinal axis of the ventilation output);

- на фиг.7 - схема образования начальных трещин взрыванием кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в паре сближенных скважин, где справа показана начальная трещина, ориентированная вдоль продольной оси конвейерной выработки, а слева - начальная трещина, ориентированная в направлении основной системы трещиноватости пород основной кровли;- Fig.7 is a diagram of the formation of initial cracks by blasting of cumulative explosive charges in a pair of close wells, where on the right is shown the initial crack, oriented along the longitudinal axis of the conveyor output, and on the left is the initial crack, oriented in the direction of the main fracturing system of the rocks of the main roof;

- на фиг.8 - схема образования начальных трещин взрыванием кумулятивного заряда взрывчатого вещества в разгрузочной скважине, пробуренной над угольным целиком, ориентированных вдоль продольной оси вентиляционной выработки;- Fig. 8 is a diagram of the formation of initial cracks by blasting of a cumulative explosive charge in a discharge well drilled over a whole coal, oriented along the longitudinal axis of the ventilation opening;

- на фиг.9 - расположение поверхностей разрушения, трещин расслоений и полостей ослаблений, образованных гидроразрывом, на одном из участков разупрочнения приконтурного массива парных выработок, вид в плане.- figure 9 - the location of the fracture surfaces, delamination cracks and cavities of the weakening formed by hydraulic fracturing, in one of the areas of softening of the near-edge array of paired workings, plan view.

Способ разупрочнения приконтурного массива горных выработок при разработке угольных пластов, преимущественно при парной схеме подготовки выемочных столбов, осуществляют следующим образом.The method of softening the near-edge array of mine workings during the development of coal seams, mainly with a paired scheme for the preparation of mining columns, is as follows.

Выемочный столб 1 подготавливают проведением конвейерной выработки 2 отрабатываемого выемочного столба 1 и вентиляционной выработки 3 подлежащего отработке выемочного столба 4 с оставлением между ними угольного целика 5. В период проведения выработок 2 и 3 периодически их соединяют вентиляционными сбойками 6. После оконтуривания выемочного столба 1 приступают к его отработке очистным забоем 7.The extraction column 1 is prepared by carrying out conveyor excavation 2 of the worked excavation column 1 and ventilation excavation 3 of the excavation column 4 to be mined, leaving a coal pillar 5 between them. During the excavations 2 and 3, they are periodically connected by ventilation failures 6. After contouring the excavation column 1, proceed to its development by the face 7.

Проветривание очистного забоя 7 осуществляют подачей свежего воздуха по вентиляционной выработке отрабатываемого выемочного столба 1, а исходящую с подсвежением по конвейерной выработке 2 отводят в исходящую выемочного участка по поддерживаемой за очистным забоем 7 части 8 конвейерной выработки 2 и ближайшей от него вентиляционной сбойке 6.Aeration of the working face 7 is carried out by supplying fresh air through the ventilation development of the worked out extraction column 1, and outgoing with the refreshment along the conveyor working 2 is taken to the outgoing excavation section along the conveyor working part 2 supported behind the working face 7 and the ventilation fault 6 closest to it.

Предварительно до начала отработки угольного пласта 9 определяют направление основной системы трещиноватости 10 пород основной кровли 11 на основе инструментальных замеров геологических служб угольного предприятия. На фиг.16 показан один из вариантов расположения основной системы трещиноватости 10 по отношению к линии «б» очистного забоя 7, когда угол встречи основной системы трещиноватости 10 с линией «б» очистного забоя 7 равен нулю, то есть основная система трещиноватости 10 параллельна линии «б» очистного забоя 7 (штриховой линией показано положение линии «б» очистного забоя 7).Prior to the start of mining the coal seam 9, the direction of the main fracturing system 10 of the rocks of the main roof 11 is determined based on instrumental measurements of the geological services of the coal enterprise. On Fig shows one of the location options of the main fracturing system 10 with respect to the line "b" of the face 7, when the angle of the main fracture system 10 with the line "b" of the face 7 is zero, that is, the main system of fracture 10 is parallel to the line "B" of the face 7 (dashed line shows the position of the line "b" of the face 7).

Сущность способа рассмотрена применительно к упомянутому варианту.The essence of the method is considered in relation to the aforementioned option.

Разупрочнение приконтурного массива парных выработок 2 и 3 осуществляют отдельными участками, являющимися участками разупрочнения приконтурного массива выработок 2 и 3, по всей длине выемочного столба 1 в следующей последовательности на каждом из них.The softening of the near-edge array of paired workings 2 and 3 is carried out in separate sections, which are the areas of softening of the near-edge array of workings 2 and 3, along the entire length of the extraction column 1 in the following sequence on each of them.

Рассмотрим сущность упомянутого процесса разупрочнения в ситуации, когда очистные работы ведут на ранее разупрочненных участках. Как показано на фиг.1а, в процессе дальнейшей отработки выемочного столба 1 впереди очистного забоя 7 вне зоны опорного давления осуществляют бурение первой системы разгрузочных скважин 12 из конвейерной выработки 2 по ее длине на очередном участке разупрочнения «М» протяженностью «l_раз», которую регламентируют описанным далее условием. В свою очередь, бурение разгрузочных скважин 12 из конвейерной выработки 2 осуществляют над угольным массивом в зону концентрации растягивающих напряжений, расположенную выше нейтральной оси породной изгибаемой балки, в плоскости естественного угла обрушения θ₁ (фиг.2).Consider the essence of the mentioned process of softening in a situation where the treatment work is carried out in previously softened areas. As shown in figa, during the further development of the extraction column 1 in front of the face 7 outside the zone of reference pressure, the first system of unloading wells 12 is drilled from the conveyor mine 2 along its length in the next softening section “M” with a length of “l _times ”, which governed by the condition described below. In turn, the drilling of unloading wells 12 from the conveyor mine 2 is carried out over the coal mass into the zone of concentration of tensile stresses located above the neutral axis of the rocky bending beam, in the plane of the natural angle of collapse θ ₁ (figure 2).

Одновременно с бурением первой системы разгрузочных скважин 12 на очередном участке разупрочнения «М» протяженностью «l_раз» дополнительно бурят вторую систему разгрузочных скважин 13, параметры заложения каждой из которых аналогичны параметрам заложения каждой разгрузочной скважины 12 первой системы.Simultaneously with the drilling of the first system of unloading wells 12 at the next section of softening “M” of length “l _times ”, a second system of unloading wells 13 is additionally drilled, the laying parameters of each of which are similar to those of each unloading well 12 of the first system.

При этом каждую разгрузочную скважину 13 второй системы располагают со стороны очистного забоя 7 относительно каждой разгрузочной скважины 12 первой системы и параллельно ей с возможностью образования из нее и каждой разгрузочной скважины 12 пары сближенных скважин 12 и 13.Moreover, each unloading well 13 of the second system is located on the side of the working face 7 relative to each unloading well 12 of the first system and parallel to it with the possibility of forming from it and each unloading well 12 a pair of adjacent wells 12 and 13.

Расстояние между разгрузочными скважинами 12 и 13 в каждой паре сближенных скважин определяют из выражения:The distance between the discharge wells 12 and 13 in each pair of related wells is determined from the expression:

, м,

, m

σ_p - предел прочности пород основной кровли на растяжение, МПа.σ _p - tensile strength of the rocks of the main roof in tension, MPa.

Причем пары сближенных скважин 12 и 13 бурят относительно друг друга на расстоянии, определяемом из формулы:Moreover, pairs of adjacent wells 12 and 13 are drilled relative to each other at a distance determined from the formula:

a=3,8 К_г·К_сб·К_гк·R_э, м,a = 3.8 K _g · K _sb · K _gk · R _e , m,

К_гк - коэффициент, учитывающий взаимное действие кумулятивных зарядов взрывчатого вещества в каждой паре сближенных скважин в направлении кумулятивных выемок и равный 2,0;K _gk - coefficient taking into account the mutual effect of the cumulative explosive charges in each pair of close wells in the direction of the cumulative recesses and equal to 2.0;

, м,

, m

σ_р - предел прочности пород основной кровли на растяжение, МПа.σ _p - tensile strength of the rocks of the main roof in tension, MPa.

Протяженность «l_раз» как очередного участка разупрочнения «М», на котором бурят пары сближенных скважин 12 и 13 из конвейерной выработки 2, так и следующих участков разупрочнения принимают из расчета расположения на каждом из них не более пяти пар сближенных скважин 12 и 13. Такой регламент обусловлен взрыванием предусмотренного правилами безопасности при ведении взрывных работ нормативного количества взрывчатого вещества за один прием.The length "l _times " as the next section of softening "M", on which pairs of closely spaced wells 12 and 13 are drilled from the conveyor output 2, and the following softening sections are taken based on the location on each of them no more than five pairs of tightened wells 12 and 13. Such a regulation is caused by the explosion of the normative quantity of explosives provided for by safety rules during blasting operations in one go.

Одновременно в процессе бурения пар сближенных скважин 12 и 13 из конвейерной выработки 2 бурят разгрузочные скважины 14 в породный массив над податливым угольным целиком 5 из вентиляционной выработки 3 подлежащего отработке выемочного столба 4.At the same time, during the drilling of pairs of closely spaced wells 12 and 13, conveyor openings 2 drill unloading wells 14 into the rock mass above a compliant coal whole 5 from ventilation workings 3 of the excavation column 4 to be worked out.

Причем разгрузочные скважины 14 бурят из вентиляционной выработки 3 по ее длине на участке разупрочнения «М¹» протяженностью «l_раз», который соотносится с аналогичным участком разупрочнения «М» протяженностью «l_раз» приконтурного массива конвейерной выработки 2, на котором пробурены пары сближенных скважин 12 и 13. Такой порядок бурения разгрузочных скважин 12,13 и 14 на соотносимых между собой участках разупрочнения приконтурного массива парных выработок 2 и 3 обеспечивает в дальнейшем одновременную разгрузку породного массива вдоль выработок 2 и 3 (фиг.1a).Moreover, the unloading wells 14 are drilled from the ventilation excavation 3 along its length in the softening section “M ¹ ” with a length of “l _times ”, which corresponds to a similar softening section “M” with a length of “l _times ” of the edge array of the conveyor working 2, on which pairs of adjoining drilled wells 12 and 13. This order of drilling of unloading wells 12,13 and 14 in the interconnected areas of softening of the near-edge massif of paired workings 2 and 3 ensures further simultaneous unloading of the rock mass along the outpost botok 2 and 3 (Figure 1a).

В свою очередь, бурение разгрузочных скважин 14 из вентиляционной выработки 3 осуществляют под таким углом наклона θ₂, чтобы забой каждой из них находился над центром угольного целика 5 в зоне максимума опорного давления. Такой подход к выбору угла наклона θ₂ позволяет в дальнейшем расположить кумулятивный заряд взрывчатого вещества над центром угольного целика 5 в упомянутой зоне.In turn, the drilling of unloading wells 14 from the ventilation workings 3 is carried out at such an angle of inclination θ ₂ so that the bottom of each of them is above the center of the coal pillar 5 in the zone of maximum reference pressure. This approach to the selection of the angle of inclination θ ₂ allows you to further place the cumulative charge of the explosive over the center of the coal pillar 5 in the said zone.

Кроме того, при бурении разгрузочных скважин 14 каждую из них смещают относительно пар сближенных скважин 12 и 13, пробуренных из конвейерной выработки 2, на расстояние, равное половине расстояния между парами сближенных скважин 12 и 13, то есть на расстояние, равное а/2 (фиг.1а, 2). Такая схема смещения разгрузочных скважин 14 относительно разгрузочных скважин 12 и 13 обеспечит в дальнейшем равномерное разупрочнение пород основной кровли вдоль вентиляционной выработки 3 на каждом ее участке.In addition, when drilling unloading wells 14, each of them is displaced relative to the pairs of proximal wells 12 and 13 drilled from the conveyor output 2 by a distance equal to half the distance between pairs of proximal wells 12 and 13, i.e., by a distance equal to a / 2 ( figa, 2). Such a displacement pattern of the discharge wells 14 relative to the discharge wells 12 and 13 will provide further uniform softening of the rocks of the main roof along the ventilation excavation 3 in each of its sections.

После бурения пар сближенных скважин 12 и 13 и разгрузочных скважин 14 над угольным целиком 5 в каждую разгрузочную скважину 12 и 13 досылают специальные продольные кумулятивные заряды взрывчатого вещества (ВВ) 15 и 16. Причем в каждой паре сближенных скважин 12 и 13 кумулятивный заряд ВВ 16 в разгрузочной скважине 13 второй системы смещают по ее длине относительно кумулятивного заряда ВВ 15 разгрузочной скважины 12 первой системы на величину «h», равную длине кумулятивного заряда ВВ 15 в разгрузочной скважине 12 (фиг.3).After drilling pairs of adjacent wells 12 and 13 and unloading holes 14 over the whole coal 5, special longitudinal cumulative explosive (BB) charges 15 and 16 are sent to each unloading hole 12 and 13. Moreover, in each pair of related wells 12 and 13, a cumulative charge of explosive 16 in the discharge well 13 of the second system, it is displaced along its length relative to the cumulative charge of explosive 15 of the discharge system 12 of the first system by an amount “h” equal to the length of the cumulative charge of explosive 15 in the discharge well 12 (FIG. 3).

Каждый кумулятивный заряд ВВ 15 и 16 имеет соответственно кумулятивную выемку 17 и 18. Причем кумулятивную выемку 17 кумулятивного заряда ВВ 15 в разгрузочной скважине 12 ориентируют вдоль продольной оси конвейерной выработки 2 и в направлении подвигания очистного забоя 7, а кумулятивную выемку 18 кумулятивного заряда ВВ 16 в разгрузочной скважине 13 ориентируют в направлении основной системы трещиноватости 10 пород основной кровли 11, то есть параллельно линии «б» очистного забоя 7 (фиг.1а, 5).Each cumulative charge of explosives 15 and 16 has a cumulative recess 17 and 18, respectively. Moreover, the cumulative recess 17 of the cumulative charge of explosives 15 in the discharge well 12 is oriented along the longitudinal axis of the conveyor output 2 and in the direction of movement of the face 7, and the cumulative recess 18 of the cumulative charge of 16 in the unloading well 13, they are oriented in the direction of the main fracturing system 10 of the rocks of the main roof 11, that is, parallel to the line "b" of the face 7 (figa, 5).

Далее приступают к одновременному взрыванию кумулятивных зарядов ВВ 15 и 16 на участке разупрочнения «М» протяженностью «l_раз», при этом после взрывания кумулятивных зарядов ВВ 15 в разгрузочных скважинах 12 первой системы образуются начальные трещины 19, ориентированные вдоль продольной оси конвейерной выработки 2 (фиг.7, стрелка «Д» показывает направление продольной оси конвейерной выработки 2), а после взрывания кумулятивных зарядов ВВ 16 в разгрузочных скважинах 13 образуются начальные трещины 20, ориентированные в направлении основной системы трещиноватости 10 пород основной кровли 11 (фиг.7, стрелка «Е» показывает направление основной системы трещиноватости 10).Next, they begin to simultaneously explode the cumulative explosive charges 15 and 16 in the softening section “M” with a length of “l _times ”, and after the cumulative explosive charges 15 are blown in the unloading wells 12 of the first system, initial cracks 19 are formed, oriented along the longitudinal axis of the conveyor belt 2 ( 7, the arrow "D" shows the direction of the longitudinal axis of the conveyor output 2), and after the explosion of the cumulative charges BB 16 in the discharge wells 13, initial cracks 20 are formed, oriented in the direction of the main s 10 threads fracture rocks main roof 11 (Figure 7, arrow "E" shows the direction of the primary fracture system 10).

При этом от взрывания кумулятивных зарядов ВВ 15 и 16 в разгрузочных скважинах 12 и 13, кроме начальных трещин 19 и 20, образуются дополнительные трещины (не показаны) вокруг каждой скважины 12 и 13 в паре скважин, а также образуется дополнительная зона повышенной трещиноватости в межскважинном промежутке (не показана) за счет смещения кумулятивных зарядов ВВ 15 и 16 относительно друг друга (как указано выше), обусловливающего взаимное экранирование энергии взрыва в каждой паре сближенных скважин 12 и 13.In this case, from the explosion of cumulative explosives 15 and 16 in unloading wells 12 and 13, in addition to the initial cracks 19 and 20, additional cracks (not shown) are formed around each well 12 and 13 in a pair of wells, and an additional zone of increased fracturing in the interwell is formed interval (not shown) due to the displacement of the cumulative explosive charges 15 and 16 relative to each other (as indicated above), causing mutual screening of the explosion energy in each pair of adjacent wells 12 and 13.

После образования начальных трещин 19 и 20 соответственно в разгрузочных скважинах 12 и 13 эти скважины герметизируют и производят нагнетание жидкости в них в режиме гидроразрыва пород основной кровли. При этом по начальным трещинам 19 происходит гидроразрыв пород основной кровли в приконтурном массиве конвейерной выработки 2 и образуются поверхности разрушения 21 вдоль продольной оси этой выработки 2, по которым в дальнейшем происходит отсечение части 22 приконтурного массива выработки 2 от нетронутого породного массива 23. По начальным трещинам 20 происходит гидроразрыв пород основной кровли и образуются трещины расслоений 24 в отсекаемой части 22 в направлении основной системы трещиноватости 10 пород основной кровли 11, то есть происходит разрушение монолитного блока, которым является отсекаемая часть 22 приконтурного массива выработки 2, на более мелкие блоки по трещинам расслоений 24 (фиг.9, показаны проекции поверхностей разрушения 21 и трещин расслоений 24).After the formation of initial cracks 19 and 20, respectively, in unloading wells 12 and 13, these wells are sealed and fluid is injected into them in the hydraulic fracturing mode of the main roof rocks. At the same time, along the initial cracks 19, hydraulic fracturing of the rocks of the main roof occurs in the marginal mass of the conveyor mine 2 and fracture surfaces 21 are formed along the longitudinal axis of this mine 2, along which later part 22 of the marginal mass of the mine 2 from the pristine rock mass 23 is cut off. According to the initial cracks 20, fracturing of the rocks of the main roof occurs and cracks of bundles 24 are formed in the cut-off part 22 in the direction of the main fracturing system 10 of the rocks of the main roof 11, that is, the destruction of the monolithic block, which is the cut-off part 22 of the near-edge array of the working 2, into smaller blocks along the cracks of the bundles 24 (Fig. 9, projections of the fracture surfaces 21 and the cracks of the bundles 24 are shown).

Причем на данном этапе разупрочнения приконтурного массива конвейерной выработки 2 при производстве гидроразрыва развиваются дополнительные зоны трещинообразования как в межскважинном промежутке, так и вокруг каждой скважины 12 и 13 в паре скважин, обеспечивая тем самым расширение зоны разупрочнения пород приконтурного массива этой выработки 2.Moreover, at this stage of softening of the near-edge array of the conveyor mine 2, additional fracturing zones develop both in the inter-well interval and around each well 12 and 13 in a pair of wells during hydraulic fracturing, thereby expanding the softening zone of the rocks of the near-edge array of this working 2.

Далее по окончании выполнения вышеперечисленных работ по разупрочнению приконтурного массива конвейерной выработки 2 на очередном участке «М» протяженностью «l_раз» приступают к процессу разупрочнения приконтурного массива вентиляционной выработки 3 по ее длине на участке разупрочнения «М¹» протяженностью «l_раз», который соотносится с участком разупрочнения «М» приконтурного массива конвейерной выработки 2 протяженностью «l_раз». Для чего в каждой разгрузочной скважине 14 размещают кумулятивный заряд ВВ 25 с двумя диаметрально расположенными кумулятивными выемками 26, из которых одну выемку ориентируют вдоль продольной оси вентиляционной выработки 3 в направлении подвигания очистного забоя 7, а другую - встречно ему (фиг.4, 6).Then, upon completion of the abovementioned work on softening the edge array of the conveyor mine 2 in the next section “M” with a length of “l _times ”, we begin the process of softening the edge array of the ventilation mine 3 along its length in the softening section “M ¹ ” with a length of “l _times ”, which correlates with the site of softening "M" of the near-edge array of conveyor output 2 with a length of "l _times ". Why, in each discharge well 14, a cumulative charge of BB 25 is placed with two diametrically located cumulative recesses 26, of which one recess is oriented along the longitudinal axis of the ventilation excavation 3 in the direction of moving the face 7, and the other is opposite to it (Figs. 4, 6) .

Причем кумулятивный заряд ВВ 25 в разгрузочной скважине 14 размещают над центром угольного целика 5, поскольку угол наклона θ₂ бурения каждой скважины 14 определен исходя из расположения ее забоя над центром угольного целика 5 в зоне максимума опорного давления. После взрывания кумулятивных зарядов ВВ 25 в разгрузочных скважинах 14, пробуренных над угольным целиком 5, и образования начальных трещин 27, ориентированных в противоположных направлениях вдоль продольной оси вентиляционной выработки 3, производят нагнетание жидкости в эти скважины 14 в режиме гидроразрыва пород основной кровли (фиг.8, стрелки «Ж» и «З» показывают соответственно направление подвигания очистного забоя 7 и встречное ему направление). При этом по начальным трещинам 27 происходит гидроразрыв пород основной кровли в приконтурном массиве вентиляционной выработки 3 над угольным целиком 5 и образуются над ним полости ослаблений (макротрещины) 28 вдоль продольной оси вентиляционной выработки 3, то есть происходит разрыв сплошности приконтурного массива выработки 3 (фиг.9, показаны проекции полостей ослаблений 28).Moreover, the cumulative charge of BB 25 in the discharge well 14 is placed above the center of the coal pillar 5, since the inclination angle θ _{2 of the} drilling of each well 14 is determined based on the location of its face above the center of the coal pillar 5 in the zone of maximum reference pressure. After the cumulative explosive charges BB 25 are blown up in the unloading wells 14 drilled over the whole coal 5 and the formation of initial cracks 27 oriented in opposite directions along the longitudinal axis of the ventilation mine 3, fluid is injected into these wells 14 in the hydraulic fracturing mode of the main roof (Fig. 8, arrows "G" and "Z" respectively show the direction of advancement of the face 7 and the direction opposite to it). At the same time, along the initial cracks 27 there is a hydraulic fracturing of the rocks of the main roof in the near-edge array of the ventilation mine 3 above the coal 5 whole and weakening cavities (macrocracks) 28 are formed above it along the longitudinal axis of the ventilation mine 3, that is, the continuity of the near-edge array of mine 3 is broken (Fig. 9 shows projections of attenuation cavities 28).

По завершению полного цикла работ по разупрочнению приконтурного массива парных выработок 2 и 3 на их участках разупрочнения «М» и «М¹» протяженностью «l_раз» возобновляют работы по разупрочнению приконтурного массива конвейерной 2 и вентиляционной 3 выработок по их длине на следующих участках разупрочнения, каждый из которых имеет протяженность «l_раз» (фиг.1а, пунктиром показан следующий участок разупрочнения), но при условии, как только очистной забой 7 окажется от очередного разупрочненного участка «М» на расстоянии, равном длине его зоны опорного давления.Upon completion of the full cycle of work on softening the near-edge array of paired workings 2 and 3 in their softening areas “M” and “M ¹ ” with a length of “l _times ”, work on softening the near-edge array of conveyor 2 and ventilation 3 workings along their length in the following softening areas is resumed each of which has a length of "l _times " (figa, the dotted line shows the next softening section), but provided that as soon as the face 7 is from the next softened section "M" at a distance equal to its length reference pressure zones.

После подвигания очистного забоя 7 на указанное расстояние его зона опорного давления переместится на участки разупрочнения «М» и «М¹», на которых произведено разупрочнение пород приконтурного массива парных выработок 2 и 3, однако его динамические проявления на этих участках так же, как и на предыдущих участках разупрочнения в момент попадания их под действие опорного давления, по-прежнему остаются ослабленными (эпюра опорного давления, имевшая максимум, выполаживается вследствие перераспределения повышенных напряжений в этой зоне) по сравнению с динамическими проявлениями опорного давления без выполнения профилактических мероприятий. Сохранение такой тенденции изменения динамики опорного давления как на предыдущих участках разупрочнения, так и на рассматриваемых участках разупрочнения «М» и «М¹» обеспечивается за счет образования трещин расслоений 24 в приконтурном массиве выработки 2 и полостей ослаблений 28 в приконтурном массиве выработки 3, а также за счет развития после гидроразрыва дополнительных зон повышенной трещиноватости в межскважинном промежутке и дополнительных трещин вокруг каждой скважины 12 и 13 в паре скважин, поскольку они расширяют зону разупрочнения пород основной кровли.After moving the face 7 to the specified distance, its reference pressure zone will move to the softening areas “M” and “M ¹ ”, on which the softening of the rocks of the near-edge massif of the paired workings 2 and 3 is made, however, its dynamic manifestations in these areas are the same as in the previous softening areas, at the moment they fall under the influence of the reference pressure, they remain weakened (the reference pressure diagram, which had a maximum, flattens due to the redistribution of increased stresses in this zone) Compared with dynamic displays of basic pressure without performing preventive measures. Maintaining such a tendency for changes in the dynamics of the reference pressure both in the previous softening areas and in the considered softening areas “M” and “M ¹ ” is ensured by the formation of cracks of bundles 24 in the marginal array of generation 2 and the cavities of weakening 28 in the marginal array of generation 3, and also due to the development after hydraulic fracturing of additional zones of increased fracturing in the inter-borehole interval and additional cracks around each well 12 and 13 in a pair of wells, since they expand the softened zone enya rocks of the main roof.

Однако несмотря на ослабление динамических проявлений опорного давления на участках разупрочнения «М» и «М¹» напряжения в приконтурном массиве выработок 2 и 3 остаются повышенными, под влиянием которых происходит интенсивное развитие соответственно трещин расслоений 24 и полостей ослаблений 28 в породах основной кровли приконтурного массива парных выработок 2 и 3, что впоследствии улучшит условия обрушения отсекаемой части 22 за очистным забоем 7 и ослабления приконтурного массива вентиляционной выработки 3.However, despite the weakening of the dynamic manifestations of the reference pressure in the softening areas “M” and “M ¹ ”, the stresses in the near-edge array of the workings 2 and 3 remain increased, under the influence of which intensive development of bundle cracks 24 and weakening cavities 28 respectively occur in the rocks of the main roof of the near-edge array paired workings 2 and 3, which will subsequently improve the conditions for collapse of the cut-off part 22 behind the working face 7 and weakening of the marginal array of ventilation workings 3.

Затем непосредственно за очистным забоем 7 при его подвигании по разупрочненному участку «М» происходит обрушение ослабленной по трещинам расслоений 24 отсекаемой части 22 в выработанном пространстве без образования зависающей консоли в приконтурном массиве поддерживаемой за очистным забоем 7 части 8 конвейерной выработки 2, поскольку обрушение происходит более мелкими блоками. Это, в свою очередь, способствует снижению динамических нагрузок на поддерживаемую часть 8 конвейерной выработки 2 в момент осадки основной кровли, сохраняя таким образом ее в эксплуатационном состоянии.Then, immediately after the working face 7, when it moves along the weakened section “M”, the cut-off part 22, weakened by cracks of the bundles 24, collapses in the worked-out space without forming a hanging console in the edge array supported by the working face 7 of part 8 of the conveyor production 2, since the collapse occurs more in small blocks. This, in turn, helps to reduce dynamic loads on the supported part 8 of the conveyor output 2 at the time of the settlement of the main roof, thus maintaining it in operational condition.

Причем одновременно с обрушением отсекаемой части 22 приконтурного массива выработки 2 за очистным забоем 7 происходит дальнейшее расширение полостей ослаблений 28 в сторону зоны обрушения за счет сдвижения пород в выработанном пространстве отрабатываемого столба 1.Moreover, simultaneously with the collapse of the cut-off part 22 of the near-edge array of the mine 2 behind the working face 7, the weakening cavities 28 expand further towards the collapse zone due to the displacement of the rocks in the worked-out space of the worked column 1.

Это способствует снижению динамических нагрузок на крепь выработки 3, предотвращая тем самым деформацию крепи и пучение почвы и, соответственно, сохраняя вентиляционную выработку 3 в эксплуатационном состоянии на время отработки нижележащего столба 4.This helps to reduce dynamic loads on the lining of the excavation 3, thereby preventing deformation of the lining and heaving of the soil and, accordingly, keeping the ventilation excavation 3 in operational condition for the duration of mining of the underlying column 4.

Причем при ведении очистных работ улучшаются условия проветривания очистного забоя 7 за счет сохранения рабочего пространства поддерживаемой части 8 конвейерной выработки 2 за очистным забоем 7 в эксплуатационном состоянии, по которой отводят исходящую струю в исходящую выемочного участка.Moreover, when conducting cleaning operations, the ventilation conditions of the working face 7 are improved due to the preservation of the working space of the supported part 8 of the conveyor working 2 behind the working face 7 in the operational state, along which the outgoing stream is diverted to the outgoing excavation section.

В дальнейшем по мере приближения очистного забоя 7 к следующему участку разупрочнения (на фиг.1а показан пунктиром) на расстояние, равное длине его зоны опорного давления, все вышеописанные процессы в породах основной кровли повторяются на каждом последующем участке разупрочнения.Subsequently, as the working face 7 approaches the next softening section (shown by a dashed line in FIG. 1a) by a distance equal to the length of its reference pressure zone, all the above processes in the rocks of the main roof are repeated on each subsequent softening section.

Поскольку обрушение отсекаемой части 22 приконтурного массива конвейерной выработки 2 за очистным забоем 7 происходит мелкими блоками на каждом участке разупрочнения, это способствует значительному уменьшению пролета естественной консоли основной кровли и, соответственно, ослаблению динамических проявлений опорного давления по сравнению с тем, если бы описанные выше профилактические мероприятия не производились (см. источник 3, с.35, рис.9б, на котором показан характер обрушения пород основной кровли с образованием зависающих консолей). Поэтому конвейерная выработка 2 на участке ее поддержания за очистным забоем и вентиляционная выработка 3 по всей длине отрабатываемого столба 1 находятся в эксплуатационном состоянии, то есть достигается поставленный заявителем технический результат.Since the collapse of the cut-off part 22 of the near-edge array of the conveyor mine 2 behind the working face 7 occurs in small blocks in each softening section, this contributes to a significant reduction in the span of the natural console of the main roof and, accordingly, weakening of the dynamic manifestations of the reference pressure as compared to the preventive measures described above no measures were taken (see source 3, p. 35, fig. 9b, which shows the nature of the collapse of the rocks of the main roof with the formation of hanging consoles). Therefore, the conveyor output 2 at the site of its maintenance behind the slope and the ventilation output 3 along the entire length of the worked column 1 are in operational condition, that is, the technical result set by the applicant is achieved.

Заявляемый способ разупрочнения рассмотрен на примере, когда угол встречи основной системы трещиноватости 10 пород основной кровли 11 с линией «б» очистного забоя 7 равен нулю. Однако возможен вариант (см. источник 4, с.119-123), когда угол встречи основной системы трещиноватости не совпадает с линией «б» очистного забоя 7, тогда в этом случае после поэтапного выполнения действий по разупрочнению приконтурного массива конвейерной выработки 2 трещины расслоений 24 будут ориентированы под углом встречи с линией «б» очистного забоя 7, которые также нарушат сплошность монолитного естественного блока и, соответственно, обеспечат ослабление пород по указанным трещинам в отсекаемой части 22 приконтурного массива конвейерной выработки 2 с последующим ее обрушением в выработанном пространстве за очистным забоем, то есть независимо от значения угла встречи основной системы трещиноватости 10 с линией «б» очистного забоя 7 обеспечивается реализация заявляемого способа.The inventive method of softening is considered as an example when the angle of the main fracture system 10 of the rocks of the main roof 11 with the line "b" of the face 7 is equal to zero. However, a variant is possible (see source 4, pp. 119-123), when the angle of intersection of the main fracturing system does not coincide with the line “b” of the face 7, then in this case, after the phased implementation of the steps to soften the edge array of the conveyor belt, 2 stratification cracks 24 will be oriented at an angle of intersection with line “b” of the face 7, which will also violate the continuity of the monolithic natural block and, accordingly, will provide weakening of the rocks along the indicated cracks in the cut-off part 22 of the contour massif conveyor development 2 with its subsequent collapse in the worked out space behind the face, that is, regardless of the angle of the main fracture system 10 with line "b" of the face 7 provides the implementation of the proposed method.

Таким образом, использование заявляемого способа за счет снижения повышенных напряжений в приконтурном массиве парных выработок, обусловленного образованием систем трещин в отсекаемой части приконтурного массива конвейерной выработки с последующим обрушением ее в выработанном пространстве мелкими блоками на участке ее поддержания за очистным забоем и созданием полостей ослаблений в приконтурном массиве вентиляционной выработки над угольным целиком с возможностью их расширения в сторону выработанного пространства, позволит значительно эффективно и безопасно разрабатывать угольные пласты при парной схеме подготовки выемочных столбов.Thus, the use of the proposed method due to the reduction of increased stresses in the near-side array of paired workings, caused by the formation of cracks in the cut-off part of the near-side array of conveyor working with its subsequent collapse in small blocks in the area of its maintenance behind the working face and the creation of cavities of attenuation in the near-side an array of ventilation openings over the whole coal with the possibility of their expansion in the direction of the worked out space, will allow significant It is efficient and safe to develop coal seams with a paired design for the preparation of mining columns.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР №825962, кл. E21C 41/04, 1979 г.1. USSR copyright certificate No. 825962, cl. E21C 41/04, 1979

2. Патент Российской Федерации №2078927, кл. E21C 41/18, F42D 3/04, 1994 г. (прототип).2. Patent of the Russian Federation No. 2078927, cl. E21C 41/18, F42D 3/04, 1994 (prototype).

3. Борисов А.А. и др. Управление горным давлением. / А.А.Борисов, В.И.Матанцев, Б.П.Овчаренко, Ф.Н.Воскобоев. - М.: Недра, 1983, с.28-36.3. Borisov A.A. et al. Mountain pressure management. / A.A. Borisov, V.I. Matantsev, B.P. Ovcharenko, F.N. Voskoboev. - M .: Nedra, 1983, p. 28-36.

4. Технология добычи и обогащения углей в Печорском бассейне. - М.: Недра, 1977, 119-123.4. The technology of coal mining and concentration in the Pechora basin. - M .: Nedra, 1977, 119-123.

Claims

1. The method of softening the near-edge array of mine workings during the development of coal seams, mainly with a paired scheme for the preparation of mining columns, including drilling a system of discharge wells in front of the working face outside the reference pressure zone from the conveyor working above the coal mass into the concentration zone of tensile stresses in the plane of the natural angle of collapse, placement in each well of a cumulative explosive charge, the cumulative recess of which is oriented along the longitudinal axis of the conveyor development in the direction of moving the face, the formation of initial cracks by blasting a cumulative explosive charge in each well, sealing the wells and injecting fluid into them during hydraulic fracturing of the main roof, characterized in that they initially determine the direction of the main fracture system of the main roof, drilling of the first system of unloading wells from conveyor workings is carried out along its length in separate sections, which are sections of softening prik a natural array of this mine and on each of which an additional drilling system is drilled from the conveyor mine, each of these wells is located on the side of the working face relative to each discharge well of the first system and parallel to it with the possibility of forming from it and each discharge well of the first system a pair of adjoining wells, the distance between the wells in each pair of related wells is determined from the expression:

,
where l _c is the distance between the wells in each pair of related wells, m;
Q is the equivalent explosive charge equal to the total cumulative explosive charges in a pair of close wells, kg;
σ _p - tensile strength of the rocks of the main roof in tension, MPa, and the distance between pairs of close wells is calculated by the formula:
and K _r = 3.8 · K · K _sa _rk · R _e, m,
where a is the distance between pairs of adjacent wells, m;
To _g - coefficient taking into account the effect of moisture in the rock mass of the main roof and equal to 1.6;
To _sb is a coefficient taking into account the mutual effect of the cumulative explosive charges in each pair of close wells on the gap between adjacent pairs of close wells and equal to 1.7;
K _gk - coefficient taking into account the effect of cumulative explosive charges in each pair of close wells in the direction of cumulative recesses and equal to 2.0;
R _{e the} radius of cracking from the explosion of the equivalent explosive charge, m, determined by the formula:

,
where Q is the equivalent explosive charge equal to the total cumulative explosive charges in adjacent pairs of adjacent wells, kg;
σ _p - tensile strength of the rocks of the main roof in tension, MPa,
moreover, the length of each section of softening of the near-edge array of conveyor production, on which pairs of closely spaced wells are drilled from the conveyor production, is taken from the calculation of the location of no more than five pairs of close wells in this section, while during the drilling of pairs of close wells, drilling unloading wells are drilled into the rock mass above compliant coal entirely from the ventilation excavation of the extraction column to be mined in separate sections, which are sections of softening of the near-edge array of this Mines, each of which corresponds to a similar area of softening of the near-edge array of conveyor production, on which pairs of close wells are drilled, after which, as the cumulative charge of explosive is placed in each discharge well of the first system, a cumulative charge of explosive is placed in each discharge well of the second system, cumulative the recess of which is oriented in the direction of the main fracturing system of the rocks of the main roof, then simultaneously with the formation of the beginnings Initial cracks by blasting of cumulative explosive charges in the unloading wells of the first system, oriented along the longitudinal axis of the conveyor production, form initial cracks by blasting of cumulative explosive charges in the unloading wells of the second system, oriented in the direction of the main fracturing system of the rocks of the main roof, and at the same time as liquid is injected into mode of hydraulic fracturing of rocks of the main roof in the discharge wells of the first system produce fluid injection in the mode fracturing of rocks of the main roof in the discharge wells of the second system, after which a discharge charge of explosive with two diametrically located cumulative recesses, which are oriented along the longitudinal axis of the ventilation output, is placed in each discharge hole drilled over a compliant coal whole, followed by the explosion of the cumulative explosive charges substances in unloading wells above the compliant coal wholly form initial cracks oriented along the longitudinal th axis of the ventilation outlet, and fluid is injected into these unloading wells in the hydraulic fracturing mode of the main roof, after which, as soon as the face in the process of moving it, it turns out from the next weakened section of the near-edge array of the conveyor outlet at a distance equal to the length of its reference pressure zone, repeat the cycle of softening rocks of the near-edge array of conveyor and ventilation openings in the following softening areas, while drilling discharge wells from the ventilation development over a compliant coal mine is carried out at such an angle that, when the cumulative charge of the explosive is placed in each well, it is located above the center of the compliant coal pillar in the zone of maximum reference pressure, and when drilling the said unloading wells, each of them is displaced relative to pairs of related wells, drilled from conveyor workings, at a distance equal to half the distance between pairs of adjacent wells.

2. The method according to claim 1, characterized in that in each pair of adjacent wells, the cumulative explosive charge in the discharge well of the second system is displaced along its length relative to the cumulative explosive charge of the discharge well of the first system by an amount equal to the length of the cumulative explosive charge in the discharge well of the first system.