СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ КРОВЛИ Российский патент 1994 года по МПК E21C41/18 E21D19/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке мощных крутых и наклонных угольных пластов.

Известен способ создания искусственной кровли при разработке мощных пластов полезных ископаемых слоями в нисходящем порядке, включающий обработку обрушенных пород кровли связующими растворами непосредственно из-под механизированной крепи вышележащего слоя [1] .

Однако данный способ имеет следующие недостатки:
- большой расход связующего раствора;
- низкая несущая способность искусственной кровли, так как в ней отсутствуют армирующие элементы. При отработке нижележащего слоя происходят вывалы породы в очистной забой;
- снижается скорость подвигания механизированного комплекса ввиду наличия дополнительного рабочего процесса в забое по обработке обрушенных пород связующими растворами.

Известен способ возведения межслоевого перекрытия под механизированной крепью при разработке мощных крутых пластов горизонтальными слоями. Гибкое перекрытие состоит из размотанных по простиранию металлических лент, покрытых сверху металлической сеткой, рулоны которой разматываются также по простиранию.

Недостатками способа возведения перекрытия являются:
- низкая надежность межслоевого перекрытия, так как оно состоит из непереплетенных лент и сетки, уложенных в одном направлении;
- снижается эффективность выемки угля в очистном забое в связи с необходимостью производить работы по возведению перекрытия;
- гибкое межслоевое перекрытие не закрепляется у кровли пласта, в результате чего оно сползает к почве пласта и может приводить к прорыву породы в забой.

Известен способ создания искусственной кровли, включающий бурение скважин из подэтажных штреков через ленточные целики под углом друг к другу на разных уровнях, пропускание через них нитей перекрытия и закрепление их к несущим элементам перекрытия в виде торцовых канатов на обоих штреках.

Недостатками способа являются:
- низкая надежность искусственной кровли, так как элементы перекрытия уложены один поверх других без переплета;
- для возведения искусственной кровли необходимо проводить два подэтажных штрека;
- через перекрытие, выполненное из пучков нитей, возможно просыпание породы в забой, так как отсутствует ограждающее перекрытие;
- концы нитей не закреплены в породах.

Известен способ создания искусственной кровли при разработке мощных крутых пластов и наклонных пластов угля горизонтальными слоями в нисходящим порядке, включающий бурение скважин из слоевых штреков под углом друг к другу на разных уровнях, пропускание в них гибких элементов перекрытия и закрепления их концов на штреке с последующей подачей скрепляющего раствора до гидроразрыва целиков между скважинами [2] .

Недостатками способа являются:
- большой расход связующего раствора;
- снижается скорость подвигания механизированного комплекса ввиду бурения большого количества скважин;
- невысокая надежность искусственной кровли, так как гибкие элементы, уложенные в скважины, пробуренные на трех разных уровнях не дают переплета гибких элементов, а лишь обеспечивают их укладку одних поверх других.

Цель изобретения - снижение затрат на создание искусственной кровли и повышение ее надежности.

Поставленная цель достигается тем, что перед укладкой в скважины одного направления гибких элементов их скручивают по всей длине из заготовок арматуры с оставлением ячеек, расположенных в одной плоскости, а в скважины другого направления проталкивают металлические ленты, пропуская их через ячейки. При этом параллельные скважины бурят в одной плоскости в двух пересекающихся направлениях.

Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной, ни в технической литературе не имеется сведений о способе создания искусственной кровли, которые характеризовались бы такой же совокупностью существенных признаков, как и заявляемый способ создания искусственной кровли.

Таким образом такой способ создания искусственной кровли соответствует критерию "новизна".

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения по сравнению с прототипом позволяет выявить существенные отличия:
- гибкие элементы скручивают по всей длине из заготовок арматуры с оставлением ячеек, расположенных в одной плоскости;
- параллельные скважины бурят в одной плоскости в двух пересекающихся направлениях.

На фиг. 1 приведена схема отработки горизонтальных слоев; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2; на фиг. 4 - гибкие элементы, изготовленные из скрученных заготовок арматуры с оставлением ячеек, расположенных в одной плоскости.

Способ осуществляется следующим образом. Мощный крутой пласт 1 отрабатывается горизонтальными слоями с применением механизированного комплекса 2. В каждом слое проводится один слоевой штрек 3 поочередно у почвы и у кровли пласта. В очистном забое для проветривания и транспортирования угля используется слоевой штрек 4 нижележащего слоя. Из этого штрека 3 впереди или позади забоя бурят горизонтально параллельные скважины 5, 6 в одной плоскости в двух пересекающихся направлениях через пласт 1 и забуривают в кровлю 7 или почву 8 пласта 1 на 0,5 - 1 м.

В скважины 5, 6 обоих направлений укладывают гибкие элементы 9, 11 перед укладкой в скважины 5 одного направления гибких элементов. Из арматуры нарезают заготовки необходимой длины и скручивают две заготовки из арматуры по всей длине оставляют при этом ячейки 10, расположенные в одной плоскости. Затем изготовленные гибкие элементы 9 проталкивают в скважины 5. После этого в скважины 6 другого направления в качестве гибких элементов 11 проталкивают металлические ленты необходимой длины, пропуская их через ячейки 10 гибких элементов 9. Затем концы гибких элементов 9, 11 на штреке 3 прикрепляют к торцовому канату 12, который прикрепляют анкерами 13 к боковым породам. После установки гибких элементов 9, 11 в скважинах 5, 6 они герметизируются и в них нагнетается под давлением скрепляющий раствор до гидроразрыва целиков 14 между скважинами 5, 6.

Таким образом, образуется межслоевое гибкое перекрытие из переплетенных гибких элементов 9, 11, концы которых, с одной стороны, закреплены к заанкерованному торцовому канату 12, а с другой стороны, закреплены затвердевшим раствором в боковых породах. Кроме того, в результате гидроразрыва целиков 14 пространство между гибкими элементами 9, 11 покрыто кусками горной массы, скрепленной раствором.

Параметры заготовок из арматуры рассчитываются по следующим формулам
l = b/sinα. где В - расстояние между осями соседних параллельных скважин, см;
α - угол между направлениями скважин, град;
l - интервалы между ячейками, см.

Применение предлагаемого способа создания искусственной кровли позволит разделить процессы выемки угля в одном слое, а возведения перекрытия в нижележащем слое повысить безопасность ведения очистных работ в горизонтальных слоях за счет повышения прочности гибкого межслоевого перекрытия и его закрепления в породах, что позволит предотвратить разрывы перекрытия и проникновения обрушенных пород в очистной забой, снизить потери и разубоживание полезного ископаемого. (56) Авторское свидетельство СССР N 1078091, кл. E 21 C 19/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР N 1446307, кл. E 21 C 41/18, 1987.

Использование: применяется при разработке мощных крутых и наклонных пластов. Сущность изобретения: из слоевого штрека бурят параллельные скважины в одной плоскости в двух пересекающихся направлениях, затем перед укладкой в скважины одного направления гибких элементов их скручивают по всей длине из заготовок арматуры с формированием ячеек, расположенных в одной плоскости, а в скважины другого направления укладывают металлические ленты, пропуская их через ячейки гибких элементов, скрученных из заготовок арматуры. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ КРОВЛИ при разработке мощных крутых пластов угля горизонтальными слоями в нисходящем порядке, включающий бурение параллельных скважин из слоевых штреков в двух пересекающихся направлениях, пропуск в скважины гибких элементов перекрытия, закрепление торцов гибких элементов на штреке и нагнетание скрепляющего раствора в скважины до гидроразрыва целиков между скважинами, отличающийся тем, что перед пропуском гибких элементов в скважины одного направления их скручивают по всей длине из заготовок арматуры с формированием ячеек в одной плоскости, а пропуск гибких элементов в скважины другого направления осуществляют через ячейки окрученных гибких элементов в скважинах первого направления. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что параллельные скважины бурят в одной плоскости.