SU1557335A1 - Способ локализации выбросов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и может быть использовано при проведении горных выработок по выбросоопасным породам буровзрывным способом. Цель изобретени  - повышение надежности локализации выброса и снижение его динамического воздействи . Дл  этого предварительно в забое выработки отбирают пробы породы и определ ют модуль упругости, коэффициент Пуассона, пористость пласта и давление газа в нем. В направлении проведени  выработки бур т скважину и определ ют длину L_з.р зоны разгрузки в призабойной части выбросоопасного пласта. По величине L_з.р и длине L_БВР шпуров дл  буровзрывных работ определ ют рассто ние L от забо  выработки до установки заградительной перемычки: L = 1,5 L_БВР - L_з.р (м). Перемычка не дает развиватьс  выбросу и локализирует его в начальной стадии. К каждой гибкой св зи заградительной перемычки присоедин ют упругий элемент с установленной по приведенной математической зависимости жесткостью по данным физико-механических свойств угл , давлени  газа, пористости, числа гибких св зей, диаметра выработки, глубины заполнени  выработки, пористости и показател  адиабаты. Упругий элемент с определенной жесткостью позвол ет локализовать объем разрушени  выбросоопасной породы и гасит кинетическую энергию движущейс  массы. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к горному делу и может быть использовано дл  снижени  интенсивности выбросов при проведении горных выработок по выбро соопасным породам буровзрывным способом .

Цель изобретени  - повышение надежности локализации выброса и снижение его динамического воздействи .

На фиг. 1 и 2 представлены поперечный и продольные разрезы выработки с установленной перемычкой до произведени  взрыва, (разрез А-А на фиг.1); на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1, положение после провоцировани  выброса.

На фиг. 1-3 прин ты следующие обозначени : шпуры 1 дл  установки

анкера, анкер 2, кольцо 3, гибка  св зь 4 (цепь), упругий элемент 5 с жесткостью К, центральное крепежное кольцо 6, рассто ние L от забо  до перемычки, длина ЬБвр шпуров дл  буровзрывных работ, .длина Ьэ«. зоны разгрузки , угол рб установки анкеров в массив по отношению к плоскости забо  разрушена  при выбросе поро- да 7.

Способ осуществл ют следующим образом .

Предварительно в забое выработки отбирают пробы породы, изготавливают образцы и по известным методикам определ ют модуль упругости Е , коэффициент Пуассона щ , пористость горных пород п и давление газа. Установленные значени модул  упругости, коэффициента Луасс.она, пористости и давлени  газа принимают за пластовые значени . Затем в направлении проведени  выработки бур т скважину и определ ют зону разгрузки (L,. ) в призабойной части выбросоопасного породного пласта. Зону разгрузки в призабойной части выбросоопасного породного пласта можно определить по рассто нию от забо  выработки до ин- тервала бурени , на котором отмечаетс  образование блоков при бурении ке новой скважины.

По полученным знгчени м величины зоны разгрузки (L э« ) и длине шпуров дл  БВР (L6ep) устанавливают место расположени  перемычки,

L - 1,5Lgep - . , м, котора  не дает развиватьс  выбросу и локализует его в начальной стадии.

Указанное рассто ние выбираетс  из следующих условий.

Коэффициент разрыхлени  горных пород в невыбросоопасных зонах сое- тавл ет пор дка 1,5, а коэффициент разрыхлени  пород, разрушаемых при выбросах, достигает 2,5. Таким образом, объем разрушенной горной массы при заданном посто нном сечени выработки S будет составл ть

V - ,5L,f.+ 2,5(L66p - L,p) - S(2,5L6Bp - .), м3.

Откуда длина выработки, засыпанна  разрушенной породой

L g мр м

а окончательно с учетом подвигани  рабо  на LB6P рассто ние установки перемычки от забо 

L - 2,5L5BP - Ц

5L.Bep- Ц.р.

В месте установки перемычки под углом 100-1 05° к оси выработки в направлении ее проведени  по контуру выработки бур т шпуры 1 через определенные интервалы. В них устанавливают анкеры 2, которые закрепл ют в массиве быстротвердею- щей смесью. К анкерам, с нарезанной на конце резьбой, навинчивают кольца 3, к которым диаметрально креп т гибкие св зи 4. К каждой гибкой св зи параллельно ей присоедин ют упругий элемент 5, выбирающий избыток ее длины по отношению к диаметру d выработки и обеспечивающей ее предварительное нат жение. Жесткость упругого элемента с учетом глубины проведени  выработки от поверхности определ ют по зависимости

320 2

N бес

-т )Гоа

2Е

- 4

где d - диаметр выработки;

L - рассто ние до места установки перемычки, м; L tn« длина шпуров дл  взрывных

ЬВг

работ;

п - пористость породы;

Р - давление газа в пласте, Па;

tn - показатель адиабаты дл  газа;3

У - плотность породы, кг/м ;

Н - глубина залегани , м;

Е - модуль упругости породы, Па;

-коэффициент Пуассона;

-число гибких св зей. Указанна  зависимость получена на

основании следующих предпосылок. Так как условие установки перемычки на рассто нии от забо  предопредел ет объем разрушени  выбросоопасной породы при сечении выработки S, равный

V, Б6р - L},p. ),

то разрушение породы в выбросоопасно слое породы сопровождаетс  выделение энергии упругого деформировани  породы и газа, которые определ ют кинетическую энергию разрушенной массы

С

породы, с которой она воздействует на перемычку, т.е.

-- Е Ор + Е гаъа ,

де

т( - масса разрушенной породы; V - скорость движени  разрушенной массы породы;

-упруга  энерги  объема породы;

-энерги  в поровом объеме песчанника газа при адиабатическом расширении

V Чвр-Чр -|г

и

газа

Г, 1 -М

де S - сечение выработки;

GT| - компоненты напр жени ; Е - модуль упругости; IU - коэффициент Пуассона.

т, w-

газа

РГ V,

1

1 - ч

т

Р. - давление газа в выбросоопасном массиве; РЛ конечное давление газа

при его расширении; т - показатель адиабаты

дл  газа , Яп)„- объем газа в выбросо г .

опасном песчаннике с

пористостьнз п;

с учетом приведенного можно что

(х - длина рассто ни  упругой составл ющей перемычки). Откуда

2-S(L

К,

66 Р L.p )

х

г

о,,, cv

г-(1 -Т-Г) + --Г

1 Р

п- 1

1 - (™)

так как S 7.d (d - диаметр выработ- ки), а х 1 - d, где 1 - длина гиб- кой св зи, котора  определ етс  из зависимости 1 d + 0,14 м. Окончательно получим выражение дл  суммарной жесткости перемычки в виде:

20

К, 320d (L6Bp -L,.p

&

2(u4

n-P.

hi

w(t-7-) М-(В-)

2Е

1-|U

ш- 1

Принима , что G, J H (у - объемный вес породы, Н - глубина проведени  выработки, м), в Р 0,01 (H 100MHaj и Р 0,1 МПа можно получить:

Кд 320d(L6ep - Цр.)

(JH)12рг 4 0,01-п(Н - 100)

Г-

Г2 11

1 - (о,1(н - юо) m К .

Если перемычка состоит из N канатов, на каждом из которых находитс  один упругий элемент, то жесткость одного упругого элемента на гибкой св зи должна составл ть

так как по условию локализации выбросов кинетическа  энерги  движущейс  массы должна гаситьс  упругими элементами перемычки, суммарна  жесткость К( которых определ етс  из управне- ни 

m,V K,x

n

2Ј ч 66Р IjHГг22IU1 ,

п Р,

+;--т

,- (Г)

Р гг. пГ

К

KI

Claims (1)

1. Формула изобретени .

   50

   Способ локализации выбросов, включающий установку заградительной перемычки в забое выработки, определение модул  упругости, коэффициента Пуас- сона, пористости пласта и давлени  газа в нем, буровзрывную отбойку, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности локализации выброса и снижени  его динамического воздействи , в призабойной части пласта определ ют длину зоны разгрузки, а заградительную перемычку устанавливают на рассто нии не бо- с

   лее

   L 1,5L

   ббр

   - L

   .р.

   м;

   где ЬБвр- длина шпуров

   - длина зоны разгрузки, м, от забо  выработки, при этом к каждой гибкой св зи заградительной перемычки присоедин ют упругий элемент с жесткостью К не менее, чем

   К - 22«dV

   N ыг

   - Ц,р.)

   5

   где

   фО 2Ё(1

   N d у

   н Е - Р m-t

   рг

   ri Ptf Л

   +-m-ii -(p;

   число гибких св зей; диаметр выработки, м; объемный вес горных пород, кг/м3;

   глубина заложени  выработки от поверхности, м; модуль упругости, Па; коэффициент Пуассона; пористость породы; показатель адиабаты газа; начальное и конечное давление газа в массиве, Па,

   Р11 -1СГ Па).

   Фие.1

   А-А

   фиг.З