Способ управления горным давлением

Способ управления горным давлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: изобретение позволяет управлять состоянием и свойствами удароопасного горного массива. Сущность изобретения: в горный массив бурят скважины. В скважинах размещают невзрывные пневматические источники колебаний, которые соединяют с компрессором высокого давления . Определяют максимальное и минимальное направления действия векторов главных напряжений. Работу группы источников колебаний синхронизируют в реальноммасштабевремени . Вибровоздействуют на массив в совокупности с нагнетанием в породы воды с добавкой 1-2% ПАВ в течение времени смены деформаций сжатия деформациями растяжения. Затем вибровоздействуют частотой, рзв.юй частоте собственных колебаний локального участка горного массива, и нагнетают скрепляющий раствор. 1 э.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Е 21 С 41/20, 41/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4734812/03 (22) 02.08,89 (46) 07.09.92-. Бюл. N- 33 (75) В.Н. Бакулин и А.B. Бакулин (56) Авторское свидетельство СССР N. 834352, кл. Е 2! F 5/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 1647157, кл. Е 21 С 41/28, 1989. (54) СПОСОБ УПРАЬЛЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ . (57) Использование: изобретение позволяет управлять состоянием и свойствами удароопасного горного массива. Сущность изобретения: в горный массив бурят скважины.

В скважинах размещают невзрывные пневИзобретение относится к горному делу и может быть использовано для управления состоянием и свойствами горного массива.

Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности работ по разгрузке горного массива от напряжений.

На чертеже приведена схема реализации способа.

На схеме показаны невзрывные пневматические источники 1, размещенные в скважинах 2 и заполненные упруговязким телом 3, компрессор 4 высокого давления

ЭУ-5 или ЭУ-7, электронный пульт 5 управления для синхронизации работы группы источников колебаний, датчики 6 давления горных пород, блок 7 согласования, микроЭВМ 8, модуль 9 памяти, пультовый терминал 10, цифропечатающее устройство 11., Ы„„1760115 А1 матические источники колебаний, которые соединяютс компрессором высокого давле- . ния. Определяют максимальное и минимальное направления действия векторов главных напряжений. Работу группы источников колебаний синхронизируют в реальном масштабе времени.

Вибровоздействуют на массив в совокупности с нагнетанием в породы воды с добавкой

1 — 27ь ПАВ втечение времени смены деформаций сжатия деформациями растяжения.

Затем вибровоздействуют частотой, равной частоте собственных колебаний локального участка горного массива, и нагнетают скрепляющий раствор. 1 з,п. ф-лы, 1 1л.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью датчиков давления горных пород, устанавливаемых в контрольную скважину, определяют поле напряжений и главные векторы в породном массиве, в котором требуется ослабить напряжения. На удалении в несколько длин волн основной частоты, генерируемой в массиве, в параллельно, расположенной горной выработке на том же горизонте бурят скважины 2 и размещают в них невзрывные пневматические источники 1 в один ряд, причем направление действия указанных источников ориентируют с одним из глзвных векторов напряжений в породном массиве, т.е. источники устанавливают в плоскости, проходя1760115 щей через линию действия максимального главного напряжения, Максимальный диаметр 300-500 мм и глубину скважин 10(5:-12) и для размещения невзрывных пневматических источников выбирают исходя из оптимальных условий возбуждения сейсмических колебаний на частотах 60 — 400 Гц, при которых имеет место "максимальная" закачка упругой энергии в теле горной выработки, составляющая .от 3 до 9, энергии, поступающей в невзрывной пневматический источник от ком: прессора и-высокого давления, до 300 атм.

Глубина скважины оптимальна величине давления, обеспечивающегося водным столбом упруговязкого тела З, заполняющего скважину, и составляет для диапазона частот 60-400 Гц, 5 — 12 м (атмосфер), Скважины бурят на расстоянии 3-5 длин волн от локального участка горного массива, в котором нужно ослабить напряженил, Бремя воздействия — время синхронной работы группы невзрывных пневматических источников колебаний до приведения массива в неудароопасное состояние регулируют посредством электронного пульта 5 управления, блока согласования и микропроцессорного блока в зависимости от обводненности пород и напряженно-деформированного состояния горного массива.

При синхронной работе группы невзрывных пневматических источников амплитуду поднимают от минимального до максимального уровня, определяемого уровнем достижения деформаций горных пород в массиве, при котором деформации сжатия сменят деформации растяжения, чтобы не. вызвать динамических проявлений горного давления. Колебаниями вибраций вызывают в породном мас иве относительную подвижку структурных элементов, перераспределяют напряжение на пути распространения колебаний и уменьшают динамику проявления горного давления.

Для избежания динамических проявлений горного давления во.время вибровоздействия контролируют напряженное деформированное состояние горного массива геофизическими и геомеханическими методами исследований.

Воздействуя на массив вибрационными нагрузками, измеряют его напряженное деформированное состояние и при дости>кении в Нем напряжений, примерно равных

0,5 от разрушающих, начинают нагнетат.. в горные породы упрочняющие растворы либо полимерные композиции либо осуществляют набрызг цементных растворов на поверхность горных выработок, при этом амплитуду знакопеременного давления в упругой волне выбира.от близкой по величине к горному давлению из условия (т,н =аt.ä, где сг,н — давление в первой полуволне, его,д — геостатическое давление веса вышележащих пород.

Таким образом, горный массив обрабатывают мощными вибрационными нагруз10 ками в диапазоне 60-400 Гц, что способствует повышению устойчивости горной выработки и эффективности способа.

По истечении необходимого времени навзрывные пневматические источники вы15 ключают и перемещают на новое место или оставляют на старом, если сохраняется возможность повторного воздействия на передний MàññèB в дости>кении в нем необходимого эффекта.

20 Бозмо>кна дополнительная установка анкеров перед нагнетанием в массив скрепляющих растворов.

Б зависимости от степени обводненности массива и прочности пород нагнетают.

25 сначала разупрочняющие растворы воду с добавкой 1-27ь ПАВ), а затем после приведения горного массива в неударно-опасное состояние, нагнетают скрепляющие. раство-. ры и вибровоздействия в этом случае произЗ0 водят на частоте колебаний, равной собственным частотам горного массива.

Это улучшает гидро- и аэродинамические связи горных пород в массиве и способствует более полному раскрытию пор и трещин

З5 в массиве.

Приборы для осуществления способа работают в следующей последовательности.

40 С помощью датчиков 6 давления горных пород определяют поле напряжений и главные векторы. Ориентируют невзрывные пневматические источники в направлении действия максимального главного напряже45 ния и подают импульс давления сжатого воздуха от компрессора в невзрывные источники. Б последние встроены тензодатчики, которые преобразуют импульс сжатОго под давлением воздуха в электрический сиг50 нал, подаваемый на вход электронного пульта управления. Этот сигнал сравнивается в нем с заранее заданными сигналами для определенных давлений. С целью автоматизации процесса и корректировки пара55 метров невзрывных источников частот, интенсивностей и длительностей во время вибровоздействия на массив информация с электронного пульта управления и датчиков горного давления вводится в информацион1760115

1ДЛ

Составитель С.Сопилко

Редактор M.Ñòðåëüíèêîâà Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А.Долинич

Заказ 3167 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ный вычислительный комплекс, включающий блок согласования, микроЭВМ, модуль памяти, пультовый терминал и цифропеча- . тающее устройство.

Формула изобретения 5

1. Способ управления горным давлением, включающий бурение в горном массиве скважин, размещение в них невзрывных пневматических источников колебаний, последовательно соединенных с компрессо- 10 ром высокого давления, определение максимального и минимального направлений действия векторов главных напряжений, ориентирование невзрывных пневматических источников колебаний в на- 15 правлении максимального действия плавного напряжения, возбуждения колебаний в горном массиве группой невзрывных пневматических источников. регулирование параметров вибровоздействия невэрывных 20 пневматических источников, поэтапное воздействие на горный массив вначале частотой в диапазоне от 6 до 1500 Гц, а затем частотой, равной частоте собственных коле. баний горного массива, в течение времени, 25 необходимого для достижения напряжений, равных 0 5 от разрушающих, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности работ по разгрузке горного массива от напряжений, работу группы невзрывных пневматических источников колебаний синхронизируют в реальном масштабе времени, а вибровоздействие на горный массив ведут в совокупности с нагнетанием в породы воды с добавкой 1-2 ПАВ в течение времени, обусловленного сменой деформаций сжатия деформациями растяжения, затем при вибровоздействии частотой, равной частоте собственных колебаний локального участка горного массива, в породы нагнетают скрепляющий раствор.

2. Способ по и. 1, о тл ич а ю щи и с я тем, что, с целью увеличения зоны разгрузки горного массива, амплитуду знакопеременного давления в упругой волне устанавливают из соотношения СЪ (7ã.д, где сгзн— давление в первой полуволне, о<.д — геостатическое давление веса вышележащих пород.