Вопрос управления кровлей при освоении каменноугольных месторождений подземным способом с применением комплексной механизации является одним из основных в решении задач по управлению напряженно-деформированным состоянием массива горных пород.
В настоящий момент перспективным направлением по разупрочнению труднообрушаемых кровель является направленный гидроразрыв (НГР).
Сущность способа направленного гидроразрыва (НГР) заключается в создании искусственных ориентированных поверхностей ослабления.
Этапы работ по разупрочнению кровли при направленном гидроразрыве (НГР) заключаются в выполнении следующих работ:
- предварительные исследования массива горных пород: оценка состава и структуры массива; определение фактических физико-механических свойств; выявление наличия естественной трещиноватости;
- разработка технической документации, содержащей все параметры направленного гидроразрыва (длина и угол наклона скважин, их направление и количество и др.);
- разупрочнение кровли: бурение рабочих скважин; нарезание тарельчатых щелей; герметизацию зоны тарельчатой щели с подведением к ней напорного трубопровода; подключение к напорному трубопроводу насосной установки; проведение гидроразрыва путем нагнетания флюида;
- контроль разупрочнения: визуальный контроль возникновения трещин видеоэндоскопическим оборудованием; анализ состояния углепородного массива геофизическим оборудованием;
- контроль обрушения кровли: мониторинг нагрузок на секции механизированной крепи очистного забоя, визуальное и инструментальное наблюдение за изменением трещиноватости кровли и напряженно-деформированного состояния массива.
Назначение направленного гидроразрыва заключается в управлении массивом труднообрушаемых пород кровли с целью снижения или исключения проявлений от их зависания и внезапного обрушения:
- Формирование первичного шага обрушения основной кровли при выходе очистного забоя из монтажной камеры.
- Стабилизация (поддержание) вторичных шагов обрушения при ведении очистных работ.
- Снижение нагрузок на сохраняемые горные выработки на границе с выработанным пространством.
- Профилактика пучения почвы горных выработок впереди и позади очистного забоя, за счет снижения максимума опорного давления.
- Принудительная посадка основной кровли при её зависании в выработанном пространстве.
- Контролируемая/принудительная посадка кровли на границе выемочных единиц при КСО.
- Управление массивом при контролируемом обрушении пород на рудниках.