Способ проведения выработок по выбросоопасным пластам

(2009.01), 21 9/14 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ 1. Способ проведения выработок по выбросоопасным пластам, включающий ведение проходческих работ, непрерывное воздействие на пласт искусственными колебаниями, отличающийся тем, что в процессе ведения проходческих работ производят обработку забоя искусственными регулируемыми колебаниями в точках соприкосновения исполнительного органа с забоем с изменяющимися амплитудой,частотой,скважностью, формой импульса с параллельным анализом отраженных от тектонических нарушений сигналов и постоянной поднастройкой под эффективную частоту и скважность. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение амплитуды силы колебаний осуществляют за счет изменения давления гидропривода. Технический результат изобретения - повышение скорости проведения выработок и безопасности работ.(72) Смирнов Юрий Михайлович Кенжин Болат Маулетович Саттаров Сапар Слямиянович Стюков Сергей Витальевич Журунова Майраш Ахмедиевна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Карагандинский государственный технический университет Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТОК ПО ВЫБРОСООПАСНЫМ ПЛАСТАМ(57) Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при отработке выбросоопасных пластов, а также при проведении геофизических исследований по выявлению тектонических нарушений в угольных пластах. Задачей предполагаемого изобретения является разработка эффективного способа проведения выработок по выбросоопасным угольным пластам. 22928 Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при отработке выбросоопасных пластов, а также при проведении геофизических исследований по выявлению тектонических нарушений в угольных пластах. Известен способ определения безопасных зон выемки в призабойной части выбросоопасного угольного пласта, включающий воздействие на породы массива создаваемых вибратором импульсов с частотой, равной частоте собственных колебаний массива. При этом перед воздействием на массив виброимпульсами устанавливают гидростойку, и фиксируют координату безопасной зоны выемки, резонансную частоту горного массива и величину начального статического давления на гидростойку. Затем вибратором создают динамические колебания с определенной расчетной амплитудой до достижения минимального возможного статического давления на гидростойке. После этого виброобработка прерывается и фиксируется частота резонанса горного массива с последующей повторной виброобработкой на вновь полученной резонансной частоте. Далее повторяют аналогичные операции и строят графические зависимости, согласно которых определяется ширина зоны безопасной выемки при последующих циклах проходки (А.с. СССР 1328547, МКИ Е 215/00, 1987). Недостатком известного способа является существенная длительность работ по составлению графических зависимостей, что существенно снижается производительность основного технологического цикла. Кроме того, в процессе проходки собственная частота массива, как и его резонансная частота, меняются и должны вноситься оперативные коррективы в построенные зависимости. Это вносит определенную долю погрешностей и значительно снижает эффективность способа. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ проведения выработок по выбросоопасным пластам,заключающийся в том, что в процессе проведения проходческих работ непрерывно воздействуют на пласт искусственными колебаниями на частоте спектрального максимума акустической эмиссии(АЭ). При этом в процессе проходки первых метров определяют безопасную частоту спектрального максимума и возбуждают в пласте колебания с частотой, равной текущей частоте АЭ. При смещении частоты спектрального максимума АЭ в низкую область работы останавливаются и продолжают обработку забоя колебаниями до момента приближения частоты АЭ к безопасной частоте спектрального максимума. После этого работы продолжаются (А.с. СССР 1615387, МКИ Е 215/00, 1990). Недостатком известного способа является то, что технологический цикл проходки включает остановку работ на некоторое время, в течение которого частота акустической эмиссии 2 приближается к безопасной частоте спектрального максимума. Это значительно снижает производительность работ и, соответственно,экономическую эффективность способа. Задачей предполагаемого изобретения является разработка эффективного способа проведения выработок по выбросоопасным угольным пластам. Технический результат изобретения - повышение скорости проведения выработок и безопасности работ. Вышеуказанное достигается тем, что в способе проведения выработок по выбросоопасным пластам,включающим ведение добычных работ с непрерывным воздействием на пласт искусственными регулируемыми колебаниями в точках соприкосновения исполнительного органа с забоем с изменяющимися амплитудой силы,частотой,скважностью,формой импульса и анализ отраженных от тектонических нарушений сигналов с постоянной подстройкой под эту частоту. Способ осуществляется следующим образом. При проходке первых метров выработки производят обработку забоя искусственными регулируемыми колебаниями с изменяющимися амплитудой силы, частотой, скважностью и формой импульса. В дальнейшем, не останавливая проходческих работ, производят анализ отраженных от тектонических нарушений сигналов с постоянной подстройкой искусственных регулируемых колебаний под эту частоту. Таким образом,происходит совмещение основного цикла проходки с работами по контролю за выбросоопасным состоянием пласта. Использование предлагаемого технического решения позволяет создать экономичный и эффективный способ проведения выработок по выбросоопасным пластам, повысить скорость и безопасность работ. Это объясняется следующим образом. Тектонические нарушения в пласте имеют самые разнообразные формы и геометрические размеры,они заполнены разнообразными веществами с различными физико-механическими свойствами. При этом собственная частота каждого объема нарушения различна. При воздействии на нарушение нерегулируемых искусственных колебаний интенсивность их отражения различна и в большинстве случаев недостаточна для регистрации сейсмоприемниками. При воздействии на пласт колебаниями с регулируемой частотой, скважностью и формой импульса происходит поднастройка частоты вынужденных колебаний к собственной частоте нарушения, возникает резонанс, приводящий к резкому усилению отраженного сигнала, и обеспечивается максимально высокая степень регистрации сейсмоприемниками. При воздействии на пласт колебаниями с регулируемой амплитудой силы происходит регулирование закачиваемой в пласт энергии, что приводит к изменению внутренней энергии вещества, находящегося в нарушении. Это, в свою очередь, инициирует медленную прогнозируемую 22928 разгрузку внутренних напряжений в нарушении через систему вновь образованных трещин в массиве. Пример осуществления способа. Способ осуществляют с использованием базовой гидрофицированной горной машины и источника колебаний. В качестве базовой машины используют добычной или проходческий комбайн, буровую установку, погрузочную машину. В качестве источника искусственных колебаний используют гидравлическое вибрационное или пульсационное устройство, режим работы которого задается органом управления. При проходке первых метров выработки производят обработку забоя искусственными регулируемыми колебаниями амплитудой силы в пределах 0,005 - 0,1 м частотой колебаний в пределах 1 - 200 Гц, и синусоидальной,прямоугольной или треугольной формой импульса в зависимости от физико-механических свойств углепородного массива и условий его залегания. В дальнейшем, не останавливая проходческих работ,производят анализ отраженных от тектонических нарушений сигналов, сравнение их с эталонными для данного массива сигналами и подстройку искусственных регулируемых колебаний под эффективную частоту и скважность. Изменение амплитуды силы колебаний осуществляют за счет изменения давления рабочейжидкости в рабочей камере источника колебаний. Как известно, объемный гидравлический привод,которым оснащена гидрофицированная базовая машина, позволяет плавно регулировать давление в напорной магистрали 0 РР,где Р - давление в напорной магистрали Рах давление настройки предохранительного клапана. Амплитуда силы колебаний имеет величину Р,где- активная площадь рабочей камеры. Следовательно Т.е. амплитуда силы колебаний может регулироваться как в большую, так и в меньшую сторону. Таким образом, может быть реализовано эффективное вибрационно-сейсмическое воздействие на углепородные массивы с различными физико-механическими свойствами. Реализация отмеченных параметров позволяет увеличить производительность проходческих и добычных работ на 35, вероятность обнаружения нарушений массива составляет 92, что в 2,5 раза выше среднестатической величины на сегодняшнее состояние угледобывающей промышленности. Таким образом, использование предлагаемого способа проведения выработок по выбросоопасным пластам позволит с высокой эффективностью производить мониторинг тектонических нарушений угольного пласта, повысить степень регистрации нарушений сейсмоприемниками, инициировать медленную прогнозируемую разгрузку внутренних напряжений в пласте, что приведет к повышению скорости проведения выработки и степени безопасности работ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ проведения выработок по выбросоопасным пластам, включающий ведение проходческих работ, непрерывное воздействие на пласт искусственными колебаниями,отличающийся тем, что в процессе ведения проходческих работ производят обработку забоя искусственными регулируемыми колебаниями в точках соприкосновения исполнительного органа с забоем с изменяющимися частотой, скважностью,формой импульса с параллельным анализом отраженных от тектонических нарушений сигналов и постоянной поднастройкой под эффективную частоту и скважность. 2. Способ по п.1 отличающийся тем, что изменение амплитуды силы колебаний осуществляют за счет изменения давления гидропривода.