ПОДЗЕМНЫЕ РАБОТЫ


Оригинальная статья

 

УДК 622.273.13:622.831.325 © В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.Ф. Салихов, Д.В. Пятерикин, 2020

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 11-2020 /1136/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-11-4-8

 

Название

Разупрочнение труднообрушаемой кровли методом направленного гидроразрыва (НГР) на этапе выхода механизированного комплекса из монтажной камеры

 

Авторы

Клишин В.И., доктор техн. наук, профессор, член-корр. РАН, директор Института угля ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: klishinvi@icc.kemsc.ru

Опрук Г.Ю., канд. техн. наук, заведующий лабораторией эффективных технологий разработки угольных месторождений Института угля ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: opruk@yandex.ru

Салихов А.Ф., директор «Шахта «Южная» (филиал АО «Черниговец») АО ХК «СДС-Уголь», 652432, п. Разведчик, Россия, e-mail: office@uznaya.hcsds.ru

Пятерикин Д.В., главный инженер «Шахта «Южная» (филиал АО «Черниговец») АО ХК «СДС-Уголь», 652432, п. Разведчик, Россия, e-mail: d.pyaterikin@uznaya.hcsds.ru

 

Аннотация

Представлен практический результат применения метода направленного гидроразрыва (НГР), заключающийся в снижении первичного шага обрушения пород основной кровли при выводе механизированного комплекса из монтажной камеры лавы № 2В «Шахты «Южная» (филиал АО «Черниговец»). Приведена схема заложения скважин в монтажной камере с расчетными параметрами. Приведены результаты контроля глубины заложения и наличия инициирующей (зародышевой) щели в забое скважины. Зафиксированы результаты процесса гидрорарыва пород основной кровли. На основании проведенных исследований сделан вывод об эффективности применения метода НГР в горно-геологических условиях «Шахты «Южная».

 

Ключевые слова

Направленный гидроразрыв, труднообрушаемая кровля, монтажная камера, инициирующая (зародышевой) щель, видеоэндоскопическое обследование скважин, электронный манометр.

 

Список литературы

1. Оганесян С.А. Авария в Филиале «Шахта Тайжина» ОАО ОУК «Южкузбассуголь» - хроника, причины, выводы // Уголь. 2004. № 6. С. 25-28.

2. Цивка Ю.В., Петров А.Н. Гидродинамические явления на руднике Баренцбург архепилага Шпицберген // Уголь. 2005. № 7. С. 49-50.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах». Серия 05. Выпуск 40. (6-е изд.). М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2019. 198 с.

4. 16. Инструкция по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на выемочных участках. Л.: ВНИМИ, 1991. 102 с.

5. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающие угольные пласты, склонные к горным ударам (РД 05-328-99). В сб.: Предупреждение газодинамичеких явлений в угольных шахтах (Сборник документов). М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2000. 119 с.

6. Труднообрушаемые кровли: проблемы и решения для механизированных забоев современного технического уровня угольных шахт / В.И. Клишин, В.В. Рашевкий, В.Б. Артемьев и др. В книге: Подземные горные работы. Т. 3. Кн. 13. 2018.

7. Опыт применения технологии направленного гидроразрыва (НГР) пород кровли с целью обеспечения устойчивого состояния сохраняемой выработки в условиях шахты «Есаульская» / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.С. Телегуз и др. / Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей Междунар. научн.-практ. конф. Новокузнецк: СибГИУ, 2017. № 3. С. 177-181.

8. Джевецки Я. Новые методы предотвращения опасности горных ударов // Глюкауф. 2002. № 2. С. 18-21.

9. Клишин В.И., Опрук Г.Ю., Черепов А.А. Комплексный метод снижения удароопасности на угольных шахтах // Уголь. 2018. № 9. С. 56-62. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-9-56-62. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/092018.pdf (дата обращения: 15.10.2020).

10. Управление кровлей для повышения эффективности поддержания выработок охраняемых податливыми целиками / П.В. Гречишкин, Е.Ю. Розонов, В. И. Клишин и др. // Уголь. 2019. № 10. С. 35-41. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-10-35-41. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/102019.pdf (дата обращения: 15.10.2020).

11. Assessment of elastic seismoacoustic vibration propagation through coal and rock mass within the extraction column during directional hydraulic fracturing (DHF) implementation / V.I. Klishin, O.V. Taylakov, G.Yu. Opruk et al. / International Scientific Conference “Knowledge-based technologies in development and utilization of mineral resources”, 5–8 June 2018, Novokuznetsk, Russian Federation // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 206. N 012024. P. 1-10. DOI: 10.1088/1755-1315/206/1/012024 .

12. Seismic monitoring of hydrodynamic impact on coal seam at interval hydraulic fracturing / V.I. Klishin, O.V. Taylakov, G.Yu. Opruk et al. / International Scientific and Research Conference on Knowledge-based technologies in development and utilization of mineral resources, 4–7 June 2019, SibSIU, Novokuznetsk, Russian Federation // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 377. N 012034. P. 1-7. DOI: 10.1088/1755-1315/377/1/012034 .

13. Пат. № RU 2 659 292 C1. Способ эффективного управления труднообрушаемой кровлей в механизированных забоях / В.И. Клишин, Д.И. Кокоулин, Г.Ю. Опрук. Патентообладатели: ФИЦ УУХ СО РАН (RU). № 2017107286; заявл. 06-03-2017; опубл. 29.06.2018.

 

Поддержка

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Кемеровской области в рамках научного проекта № 20-45-420019. Соглашение (договор) №37/2019.

 

Иллюстрации

Рис. 1. Работы по предварительному разупрочнению основной кровли пласта «Владимировский-II»: а - технологическая схема расположения скважин для реализации метода НГР в период выезда механизированного комплекса из монтажной камеры № 2В; б - вертикальная схема расположения шпуров для реализации метода НГР из монтажной камеры № 2В (разрез А-А)

Рис. 2. Оборудование для осуществления метода направленного гидроразрыва: а - щелеобразователь ЩМ 45/1; б - герметизатор «Таурус»

Рис. 3. Скважина с инициирующей (зародышевой) щелью до гидроразрыва: а - устье скважины; б - забой скважины

Рис. 4. Результаты измерений процесса направленного гидроразрыва (НГР)

 

Для цитирования

Разупрочнение труднообрушаемой кровли методом направленного гидроразрыва (НГР) на этапе выхода механизированного комплекса из монтажной камеры / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.Ф. Салихов и др. // Уголь. 2020. № 11. С. 4-8. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-11-4-8.

 

Информация о статье

Поступила в редакцию: 10.08.2020

Одобрена рецензентами: 16.09.2020

Принята к публикации: 09.10.2020

 

РЕЦЕНЗИЯ

на статью: «Разупрочнение труднообрушаемой кровли методом направленного гидроразрыва (НГР) на этапе выхода механизированного комплекса из монтажной камеры», авторы: Клишин В.И., Опрук Г.Ю., Салихов А.Ф., Пятерикин Д.В.

 

Рецензент

Федорин В.А., доктор техн. наук, главный научный сотрудник лаборатории эффективных технологий разработки угольных месторождений Института угля ФИЦ УУХ СО РАН.,

 

Актуальность рассматриваемой статьи обусловлена тем, что эффективность подземной отработки угольного пласта изначально зависит от состояния вмещающих пород. Происходящие в горных массивах геомеханические процессы при очистной выемке комплексно-механизированными лавами в большей или меньшей степени усугубляют это положение. Особенно значительные отрицательные последствия имеют место в механизированных лавах, когда в кровле пласта залегают прочные труднообрушаемые кровли. Опасность состоит в том, что такая кровля не способна обрушаться периодически с устойчивым шагом обрушения, а зависает на больших площадях над выработанным пространством.

Авторами статьи предложен принципиально новый способ направленного гидроразрыва (НГР), при котором для устойчивого расширения трещин в массиве предварительно создается концентратор напряжений в виде искусственной щели. Разработаны схемы расположения скважин для гидроразрыва и мероприятия для снижения первичного шага посадки основной кровли при выходе механизированного комплекса из монтажной камеры. Проведен контроль эффективности выполняемых, этапов технологии направленного гидроразрыва. Выполнены работы по регистрации процесса гидроразрыва с применением автономного манометра с датчиком давления и расхода. Установлено, что разупрочнение кровли направленным гидроразрывом при выводе механизированного комплекса из монтажной камеры позволило осуществить безаварийную первичную посадку. При этом не отмечалось повышенного газовыделения, обусловленного обычно мгновенным «залповым» вытеснением газа из выработанного пространства, как это случается при одновременном обрушении пород основной кровли, зависших на больших площадях. Установлено, что скважины НГР отбурены на расчетную глубину и в забое каждой имеется инициирующая (зародышевая) щель. Зафиксирован процесс проведения работ по направленному гидроразрыву пород кровли с помощью электронного манометра.

Вопросы, рассматриваемые в статье являются актуальными. Статью следует опубликовать в открытой печати. Статья «Разупрочнение труднообрушаемой кровли методом направленного гидроразрыва (НГР) на этапе выхода механизированного комплекса из монтажной камеры» рекомендуется к публикации в журнале «Уголь».

 

Свежий выпуск
Партнеры