Способ определения выбросоопасныхучастков горного массива b призабойнойчасти горной выработки

Способ определения выбросоопасныхучастков горного массива b призабойнойчасти горной выработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Q Il M С A Н И Е и 848687

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистических

Ресттублик (6l ) Дополнительное н авт. свид-ву (22) Заявлено 17,07.79 (21) 2798013/22-03 (5 I ) М. Кл. с присоединением заявки М

E 21Р 5/00

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 23.07.81. Бюллетень йй 27 по делам изобретений и открытий (53 ) Уд К 6 22. 831, .622.834 (088,8) Дата опубликования описания 23,07.81

О. И. Чернов, Б. Н. Югай, Г. Ф. Бобров, С. Q,ÔåàÂËèÍ, A. П. Куликов и H. И. Попов

J !

° . 1, ". к : . 1

Инстигтт горного иене Сибирского отаенении AH СССР

I и1;; Ф -.:.; 1 (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНЫХ

УЧАСТКОВ ГОРНОГО МАССИВА B ПРИЗАБОЙНОЙ

ЧACТИ ГОРНОЙ ВЫPAБОТКИ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для определения выбросоопасных участков гор ного массива.

Известен способ прогноза выбросоопасности угольных пластов в подготовительных и очистных выработках по сейсьоакустической активности пласта $1).

Способ основан на регистращти, предшествующих внезапным выбросам угля и газа, сейсмракустических сигналов, проявление которых во времени и пространстве носит сложный характер, обладает недостаточной надежнОстью прогноза.

Известен способ определения выбросоопасных участков горного массива в призабойной части горной выработки, включаютпий поинтегральное бурение шпура в .. горный массив, измерение физических ха- рактеристик горного массива и оиенку 2О выбросоопасностп его участков (2 .

Недостатком лепного спссоба является его относительная неточность из-за больших пот рошяостр и изме..рения начата ной скорости газовыделения и сложность в определении выбросоопасности.

Пель изобретения — повышение точнос- ти прот ноза выбросоопасных участков,горного массива путем измерения его физт ческих характеристик, более полно характеризующих природу внезапных выбросов, и сокращение времени определения выбросоопасности.

Поставленная иель достигается тем, что при бурении шпура непрерывно производят измерение и запись усилий подачи на буровой инструмент с помощью дина;. мографа, измеряют время бурения интервала шпура, определяют на каждом интерва- . ле среднее усилие подачи и вычисляют средний тобпульс сил подачи, а опенку выбросоопасности ведут по величине сред него импульса сил подачи, при этом к выбросоопасному относят тот участок, горного массива, на котором при бурении шпура хотя бы на одном его интервале средний импульс сил подачи имеет отри дательное значение, причем к более выбро87 4 штанги. Но, с другой стороны, при вращении штанги возникает сила реакции, приложенная к буровому инструменту и ориентированная по направлению бурения. Вращающаяся винтовая штанга, отталкиваясь от штыба, движется вперед. Если скорость бурения значительна, то выход штыба увеличивается настолько, что зажимает буровой инструмент, и шпур оказывается недобуренным.

Чтобы не допустить этого, буровой рабочий неизбежно ограничивает скорость бурения, создавая отрицательное усилие подачи (он не давит на инструмент, а тянет его на себя). Увеличение глубины шпура при отрицательном усилии на буровой инструмент является характерным признаком того, что в горном массиве идет процесс разрушения горного массива в результате действующих в нем сил. Таким образом, чем больше величина отрицательных усилий, подачи и чем больше m длительность, тем больше выбросоопасность участка горного массива.

8486

Экспериментальная проверка спосооа на шахте Северная в Кузбассе подтвердила его надежность и эффективность, Бурение шпуров производили с помощью ручного бурового сверла на глубину

5,5 м с интервалами бурения, равными

1 м. Усилия подачи при бурении записыва лись на диаграммную ленту с помощью динамографа, закрепленного на корпусе бурового сверла. На чертеже приведе- ны динамограммы в невыбросоопасной зоне пласта Кемеровского, и в, выбросоопасной зоне пласта Владимирского, По этим динамограммам на каждом интервале бурения вычислялись средние усилия подачи, время бурения и средние импульсы сил подачи. Полученные данные приведены в таблице средних усилий подачи, времени бу рения и средних импульсов сил подачи по интервалам бурения.

Невыбросоопасная зона пласта

Кемеровского

Интервал бур ния, м

Средние усилия подачи, Средние ус илия подачи кгс. Время бурения, с

Средние импульсы сил подачи, кгсес

Средние импульсы сил подачи, кгс. с

Время бурения с

6,7

0,5-1,5

1,5-2,5

1536

24

382

3,8

110 2475

22,5

338 соопасному относят тот участок горного массива, на котором абсолютные значе. ния среднего импульса сил подачи имеют сравнительно большие значения.

На фиг. 1 приведена динамограмма невыбросоопасной зоны; на фиг. 2 — динамограмма выбросоопасной зоны.

Способ осуществляют следующим образом.

B направлении проведения выработки в горный массив поинтегрально бурят шпур. При бурении шпура производят неп» рерывное измерение и запись усилий подачи бурового инструмента на диаграм— мную ленту с помощью динамографа. При этом окончание бурения каждого контрольного интервала на ленте отмечается вертикальной чертой.

После окончания бурения шпура полу. 10 ченная запись. усилий подачи (динамограмма) обрабатыв ается следующим образом. Время бурения каждого интервала вычисляют, деля длину соответствующего участка динамограммы на скорость про5 тяжки ленты. Среднее усилие подачи на каждом интервале определяют планометрированием динамограммы. Затем, умножая средние усилия подачи на время бурения по каждому интервалу, определяют средние импульсы сил подачи. Призабойную часть горного массива считают выбросоопасной, если при бурении в ней шпура хотя бы на одном интервале бурения. средние импульсы сил подачи принимают отрицательное значение.

Способ основан на том, что при бурении шпуров в выбросоопасных зонах горный массив бурно реагирует на внедрение в него бурового инструмента, что проявляется в толчках, зажиме бурового инструмента и т.п. Горное давление и давление газа

1 активно разрушают массив в виде микровыбросов породы и газа, шпур быстро заполняется разрушенным штыбом, удаление которого производится вращением винтовой

Выбросоопасная зона пласта

Владймирс кого

Продолжение табл.

848687

Невыбросоопасная зона пласта

Кемеровского

Интервал бурения, м

Средние усилия подачи, C редине Время усилия, бурения, подачи, с

Средине импульсы сил подаВремя бурений, с

Средние импульсы сил подачи, кгс с чи, кгс с

-1 8,4

«20, 7

120 2160

2, 5-3,5

3, 5-4,.5

4,5-5,5 — 1711

-1884 — 1980

91

95 .

950

-16,1

120 1560

123

13 части горной выработки, включаю»» ий поинтервальное бурение шпура в горный мас-. сив, измерение физических характеристик горного массива и оценку выбросоопасности его.участков, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ ности прогноза выбросоопасных участков горного массива путем измерения его физических характеристик,i более полно характеризующих природу внезапных выбросов, и сокращения времени определения выбросоопасности, при бурении шнура непрерывно производят измерение и запись усилий подачи на буровой инструмент с помоtb»o динамографа, измеряют время бурения интервала шнура, определяют на каждом интервале среднее усилие подачи и вычисляют средний импульс сил подачи, а оценку выбросоопасности ведут по величине среднего импульса сил подачи, при эт»м к выбросоопасному относят тот участок горного ассива, на котором при бурении .шпура хотя бы на одном его интервале средний импульс сил подачи им» ет отрицательное значение, причем к более выбросоопасному относят тот участок, горного массюа, на котором абсолкляые значения среднего импульса сил подачи имеют сравнительно большие значения., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных

z внезапным выбросам угля, породы и газа. М, юНедра 1977, с. 26-29 2. Авторское свидетельство СССР

N 588389, кл. Е 21F 5/ОО, 1974е Из таблицы видно, что средние импуль-. сы сил подачи в выбросоопасной зоне зна- 2р чительно ниже чем в невыбросоопасной, а на трех последних интервалах бурения они принимают отрицательные значения. Су щественное различие показателей выбросоопасности в опасной и неопасной зонах 25 обуславливает хорошую надежность прогноза, что неизбежно отражается на повышении эффективности ведения горных работ на выбросоопасных пластах.

Технико-экономический эффект за счет 30 повышения надежности прогноза выбросоопасности зависит от тех мероприятий, которые могут быть проведены или не проведены в связи с полученным прогне зом, и может быть рассчитан только 35 для конкретных условий.

Кроме того, способ позволяет снизить затраты рабочего времени при определении выбросоопасности в призабойной части пласта за счет исключения опе- 4р раций герметизации шпура и замеров скоростей газовыделения и выхода бурового штыба из шпурсв, что подтверждае1 ся хронометражом всех проводимых операций. Так, определение выбросоопасности с 45 помощью известного способа занимает в среднем 120-150 мин при глубине буре ния шпура 5,5 м и при условии, что всю работу производят два человека.

В то же время определение выбросо- 50 опасности с помощью предлагаемого спо соба при тех же условиях и той же численности работающих занимает 4С 50 мин, т.е. производительность труда возрастает в 2-3 раза. 55 формула изобрете.ния

Способ определения выбросоопасных участков горного массива в призабойной

Выбросоопасная зона пласта

Владимирского

Ф-ъ Ч О

H ИГО la ас

1 м и паруси anvngp Ls ф .э С:

Ц % % ф г ь ас

pnqyu unawed 3 м сс

ИП ИИ П! Закттэ 6036/37 Тираж 463 Подписнот;

Фттлттатт Tll ll l Па1ент", г. Ужгород, ул. Проекгттая, 1