Способ вскрытия выбросоопасного пласта

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения газодинамических явлений при вскрытии пластов горной выработкой. Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности ведения горных работ путем интенсификации разгрузки и дегазации массива. Для этого забой вскрывающей выработки (ВВ) формируют наклонным параллельно плоскости вскрываемого пласта (ВП). Из ВВ бурят дегазационные скважины с пересечением ВП, виброскважины на расстоянии от ВП не более радиуса торцового эффективного влияния и барьерные скважины (БС) параллельно плоскости ВП. Производят в виброскважинах вибровоздействие в течение времени стабилизации максимального уровня смещения. Это время определяют с учетом нарушенности массива и времени, в течение которого смещение достигает половины максимальных смещений. Из БС формируют волново экран путем торпедирования и производят контроль эффективности торпедирования замером давления газа в пласте и сравнением его с критически допустимым по внезапным выбросам угля и газа при вскрытии пласта давлением. Если торпедирование неэффективно, производят разрушение породного целика между БС для формирования щели. Параметры этой щели рассчитывают в зависимости от снижения уровня давления газа в ВВ до критически допустимого максимального уровня смещений, расстояния от забоя ВВ по нормали до наиболее удаленной плоскости ВП, радиуса влияния БС. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4462932/23-03 (22) 20.07.88 (46) 15.11.90. Бюл. № 42 (71) Институт геотехнической механики

АН УССР (72) В. Н. Потураев, В. И. Мякенький и С. П. Минеев (53) 622.832 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1033745, кл. Е 21 С 41/04, Е 21 F 5/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1168734, кл. Е 21 F 5/00, Е 21 С 41/04, 1984. (54) СПОСОБ ВСКРЫТИЯ ВЫБРОСООПАСНОГО ПЛАСТА (57) Изобретение относится к горной промышленности и м. б. использовано для предотвращения газодинамических явлений при вскрытии пластов горной выработкой.

Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности ведения горных работ путем интенсификации разгрузки и дегазации массива. Для этого забой вскрывающей выработки (ВВ) формируют наклонным и параллельно плоскости вскрываемого пласта (ВП) . Из ВВ бурят дегазационные скважины с пересечением ВП, виброскваИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения газодинамических явлений при вскрытии пластов горной выработкой.

Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности ведения горных работ путем интенсификации разгрузки и дегазации массива.

На фиг. 1 схематически поясняется предлагаемый способ, где 1 — забой вскрывающей выработки; 2 — угольный пласт, „.я0„„1606712 (51)5 Е 21 F 5/ОО, Е 21 С 41/18 жины на расстоянии от ВП не более радиуса торцового эффективного влияния и барьерные скважины (БС) параллельно плоскости ВП. Производят в виброскважинах вибровоздействие в течение времени стабилизации максимального уровня смещения. Это время определяют с учетом нарушенности массива и времени, в течение которого смещение достигает половины максимальных смещений. Из БС формируют волновой экран путем торпедирования и производят контроль эффективности торпедирования замером давления газа в пласте и сравнением его с критически допустимым по внезапным выбросам угля и газа при вскрытии пласта давлением. Если торпедирование неэффективно, производят разрушение породного целика между БС для формирования щели. Параметры этой щели рассчитывают в зависимости от снижения уровня давления газа ВВ до критически допустимого максимального уровня смещений, расстояния от забоя ВВ по нормали до наиболее удаленной плоскости ВП, радиуса влияния БС. 1 з. п. ф лы, 3 ил. залегающий под углом (а; 3 — породная пробка; 4, 5, 6 — скважины, буримые на угольный пласт через породную пробку из забоя выработки; 4 — дегазационные скважины; 5 — виброскважины;

6 — барьерные скважины; 7 — источники вибрации; забой выработки а — в, перед вскрытием выполняют в виде в — с; проектное сечение выработки г — д и ж — э; проекция на пласт барьерных скважин г — д; на фиг. 2, 3 — ссютветственно приведены график зависимости U=f(t) и апроксимирующий график t/u=f(t).

1606712

5 о

20 »= ——

100to

Формула изобретения

3

Способ осуществляется следующим образом.

В забой вскрывающей выработки за

3 — 5 м до вибросоопасного пласта через породный целик бурят контрольные скважины и производят измерение давления газа в них. Затем производят оформление забоя вскрывающей пласт выработки, для чего забой с положения а — в перемещают в положение в — с, т. е. забой вскрывающей выработки выполняют наклонным параллельно плоскости угольного пласта.

Этим добиваются относительной равномерности разгрузки пласта. Затем на пласт

1, 2 из забоя выработки 1 через породную пробку 3 бурят группы скважин 4, 5, 6. В начале сооружают дегазационные скважины

4. Длину этих скважин принимают такой, чтобы последние полностью пересекали пласт за ее проектным контуром. Количество скважин принимают из опыта вскрытий крутых пластов, например 6 — 8. Затем бурят виброскважины 5 без внедрения в угольный пласт. Скважины недобуривают до пласта на расстояние, не превышающее радиуса эффективного влияния торцового вибровоздействия по породам пробки.

После этого сооружают барьерные скважины 6 для образования волнового экрана.

При этом проекции д — д и г — г этих скважин на угольный пласт превышают сечение выработки г — д на величину нормативного безопасного превышения, равного

4 м. Составляют паспорт БВР. В барьерных скважинах осуществляют торпедирование массива, чем создают волновой экран.

11осле релаксирования массива от взрывной нагрузки примерно через 3 — 4 ч в виброскважины 5 помещают с жестким расклиниванием или с заполнением скважины несжимаемым раствором, виброисточники 7, например пневматические скважинные, которые создают принудительные колебания с частотой 50 — 100 Гц и амплитудой 0,5 — 1. Ф Г, 1 95

= — — 4 — (1 — — — 1п — — — — — ) У

4 3 5 1002

95Um где Р-- — остаточный уровень давления газа после выполнения способа МПа; (Р ) — критически допустимое по внезапным выбросам угля и газа при вскрытии пластов давление;

РР— давление газа в нетронутом угольном массиве, МПа;

V — максимальный уровень смещений, мм;

R — радиус влияния барьерных скважин, м;

Π— интегральная функция Гаусса;

d и 1 — параметры щели, м;

1 =0,55Z+50; d=0,43Z — 9.

В результате этого пласт в зоне вскрытия увеличивает свой объем, разгружается и дегазируется. Для определения времени воздействия на массив устанавливают продолжительность стабилизации максимального уровня смещений забоя по формуле. Для чего измеряют смещения забоя выработки и время от начала измерений.

По измеренным значениям смещений 0; забоя выработки и времени t; с начала вибрации до моментов измерения смещений строят график в координатных осях (фиг. 2).

Полученное семейство точек апроксимируют прямой линией (фиг. 3). Графически определяют величины отрезков to и b, отсекаемых прямой на осях абсцисс и ординат. По величинам отсекаемых на осях отрезков определяют величину максимального смещения забоя и время вибровоздействия на массив

Осуществляют контроль эффективности применения способа, например, по давлению газа в угольном пласте по известной методике.

В случае, если давление газа превышает допустимую величину (для выбросоопасных угольных пластов (P> ) =1 МПа) или невозможности выполнить виброобработку в течение заданного времени„процессом дегазирования и разгрузки угля управляют путем разрушения породного целика между барьерными скважинами и образования при этом полой щели, подбирают параметры щели — волнового экрана с учетом расстояния до пласта, уровня и времени смещения забоя таким образом, чтобы выполнялось неравенство

E к 5,013

1 5 013 уг - - — -X(2R — d)I — у - — — X (d) (L J Р L J

1. Способ вскрытия выбросоопасного пласта, включающий формирование забоя вскрывающей выработки бурения из этого забоя через породный целик и выбросоопасный пласт дегазационных скважин, бурение в породном целике скважин и установку в них виброисточников, определение параметров вибровоздействия и радиуса торцевого эффективного влияния вибровоздействия, вибровоздействие на массив и дегазацию пласта в процессе этого воздействия, замер давления газа и контроль эффективности его снижения в зоне

1606712 где Р-.

Рпр

Um вскрытия пласта давления до критически допустимого по выбросам угля и газа при вскрытии выбросоопасных пластов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности ведения горных работ путем интенсификации разгрузки и дегазации массива, забой вскрывающей выработки формируют наклонным параллельно плоскости вскрываемого пласта, определяют расстояние по нормали от забоя вскрывающей выработки до наиболее удаленной плоскости вскрываемого пласта, смещение забоя вскрывающей выработки и максимальный уровень этого смещения, и в породный целик из вскрывающей выработки параллельно плоскости вскрываемого пласта 5 бурят барьерные скважины и формируют из этих скважин волновой экран, а виброскважины не добуривают до вскрываемого пласта на расстояние не более радиуса торцового эффективного влияния вибровоздейств ействия и вибровоздействие в этих сква20 жинах производят в течение времени ста— остаточный уровень давления газа после выполнения способа, МПа; — давление газа в нетронутом уголь- ЗО ном масстве, МПа; расстояние от забоя по нормали до наиболее удаленной плоскости вскрываемого пласта; — максимальный уровень смещений, мм; билизации максимального уровня смещения, устанавливаемого по формуле

К008о

1к= — ——

К где Ь вЂ” время, в течение которого величина смещения забоя достигает половины максимальных смещений, ч;

К вЂ” коэффициент учета нарушен ности массива, К=0,8 — 1,2.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что волновой экран формируют торпедированием массива из барьерных скважин и производят контроль эффективности этого торпедирования и при неэффективности торпедирования разрушением породного целика между барьерными скважинами формируют щель и размеры этой щели определяют в зависимости от снижения уровня давления газа во вскрываемой вибросоопасной зоне пласта до критически допусти мого по впнезапным выбросам угля и газа при вскрытии пластов, по формуле ф — интегральная функция Гаусса;

Я радиус влияния барьерных скважин;

d и 1 — параметры щели, м; (P ) — критически допустимое по внеЯ запным выбросам угля и газа при вскрытии пластов давление, МПа:

L = 0,55Z+ 50; d = 0,43Z — 9.

1606712

Фиг. 2

Составитель Г. Васючков

Редактор М. Товтин Техред А. Кравчук Корректор М, Пожо

Заказ 3537 Тираж 380 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретения.: и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !С1