Способ предотвращения горных ударов в массиве горных пород Советский патент 1983 года по МПК E21F5/00 

СП

01

СХ)

со Изобретение относится к горному делу и может быть использовано на горнодобывающих преаприятиях при прохоцке выработок и в период их эксплуатации. Известен способ предупреждения и локализации динамических явлений в массиве горных пород, включающий создание одновременно с прохоакой горной выработки разгруженной зоны путем образования за контуром выработки последовательного ряда разгрузочных по- лостей, расположенных вдоль продольной оси горной выработки и перпенцикупярно к ней . Недостатком способа является то, чт его использование не исключает горных ударов в боках и кровле выработки, так как разгрузка от напряжений происходит на ограниченной части призабойного массива. Наиболее близким к изобретению по технической сутдности и достигаемому ре зультату является способ, включающий определение напряжений в призабойной части горной выработки, образование за пределами выработки разгрузочных щелей при этом направление проведения шели контролируется по напряжениям, определяемым в верхней, нижней и центральной частях призабойной зоны 2 . I Основным недостатком известного спо соба является то, что при ориентировани щели не учитываются направления действующих в массиве максимальных напряжений. Кроме того, щели в массиве поро проводятся без учета зоны наведенной вокруг горной выработки трещиноватости Целью изобретения является повыщени эффективности защиты выработки от горных ударов путем уменьщения напря женного состояния массива вокруг выработки. Поставленная цель цостигается тем, что согласно способу, включающему опре деление напряжений в призабойной части горной выработки, образование за пределами выработки разгрузочных шелей, определяют зону наведенной горными работами трещиноватости вокруг горной выработки, разгрузочные щели образуют за зоной наведенной горными работами трющиноватости перпендикулярно к максимальным сжимающим напряжениям, действующим в массиве горных пород, при этом определение максимальных ежи мающих напряжений производят перед началом работы по образованию разгрузочных щелей. На фиг. 1 показана выработка, с зоной трещиноватое ти вокруг нее и защитой зоной, выполненной с помощью щелей, поперечный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Способ осуществляется следующим образом. До ведения работ по образованию щелей устанавливают размеры защитной зоны. Защитная зша представляет собой прилегающий к выработке участок массива, в котором проявление горных ударов исключено путем снятия высоких концентраций напряжений искусственно созданной податливостью пород с помощью щелей. Известно, что в пределах защитой зоны напряжения не превыщают предела упру- гости (текучести пород) на одноосное сжатие, поэтому разрущений в ней не происходит и зон неупругих (запредельных) деформаций не возникает. Разгрузку пород от высоких концентраций напряжений в пределах защитной зоны осуществляют созданием щелей, ориентация зависит от направления вектора максимальных напряжений. Направление действий максимального напряжения 6 f определяют любым известным методом. Для этого из выработки 1 перпендикулярно к гшоскости забоя 2 выбуривают измерительную скважину 3. Чтобы торец скважины 3 не испытывал влияния выработки 1, длину скважины 3 принимают равной 2-3 радиусам выработки. Торец скважины 3 щлифуют, в центре его жестко приклеивают три тензодатчика и измеряют их сопротивление. После этого вокруг дат чиков кольцевой в:оронкой прорезают шель до образования экрана длиной 1,5-2,0 , его диаметра. Керн отрывают от массива и измеряют сопротивление тензодатчиков, которое изменилось в результате передачи на них деформаций упругого : восстановления керна. Деформации, а следовательно, и сопротивления тензодатчиков пропорциональны действующим в плоскости торца скважины напряжениям. Для измерения щирины 0( зоны 4 трешиноватости, наведенной взрывсм и .горным давлением, на месте предстоящей разгрузки в выработке 1 перпендикулярно к направ- . лению максимального напряженияб бурят скважины 5 и 6 и производят ультразвуковой каротаж. В зависимости от щирины Ь зоны 7 определяют щирину с разгрузочных щелей 8 и 9, которая равна е-Ъ-С1. После чего по формуле определяют высоту щелей 8 и 9. Для прямого участка выработки, приведенного в прецелвх одного пласта вне зоны влияния очистных работ, достаточно одноразового измерения наведенной трешиноватости и опре- деления направления действия квазиглавных напряжений 6 . Для образования шелей S и 9 в плоскости, иерпендикуляриюй к действию максимальных напряжений Of, в стенках выработки 1 на участке, образованном взрывом при проходке в диаметрально противоположных местах, выбуривают ряды скважин 10 и 11, которые располагают параплельно, а к продольной оси выработки 1 - под углом. Длину скважин 1О и 11 определяют как гипотенуэу треугольника, у которого одна сторона равна ширине в защитной &оны 7 вторая - удвоенной величине t подвигани забоя аа один взрыв. Расстояние межау скважинами в ряду равно авамет{у разрушения породы при камуфлетном взр вании цилинцрического заряда, которое рассчитывают или выбирают по данным практики. Передние части скважин 1О и 11, находящиеся в пределах границ бу щих щелей 8 и 9, заряжают выскрб1жзан ным взрывчатым веществом, ост авшуюся длину этих скважин в пределах зоны 4 наведенной трещиноватоети заполняют плотной забойкой. До образования опережаюших разгрузочных щелей 8 и 9 массив впереди забся 2 выработки 1 находится в напря 8914 женном состоянии, близком к объемному, которое согласно третьей теорти прочности, характеризуется ответственными за разрушение касательными напряженнямв. После образования разгрузочных шелей 8 и 9 перец взрывом забоя 2 касательг ные напряжения увеличатся до максималь ного значения. После образования ше- лей 8 и 9 впереди забоя 2 возникает предельное состояние порба, при котором для разрущения пород понацобится цопоп нительная энергия, например, взрывание забоя щпуров в забое 2, меньшая по величине, чем при взрывании забоя беа щелей. Скважины 10 и 11, служашяе для образования разгрузочных шелей 8 и 9, взрывают одновременно, а затем с замедлением взрывают шпуры, прешюэначенные для проходки выработки 1. Преимущест1ва преалагаемого способа состоят в том, что при разгрузке массива ropibrx пороа от напряжений но пользуется податливость зоны навеоевной трещиноватое ти, создана шели за аятоА наведенной трещиноватоети позволяет не разрущать контур выработку, а защитная зона в боках выработки сохраняется я выполняет свои функции в период %е эксплуатации. Кроме того, ориентирование щелей относителыво вектора максимального квазиглавного сжимаквцего напряжения позволяет повысить нацежность защитной зоны, а также создавать щели, минимально необходимых для размеров.

СПСХЗОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГОРНЫХ УДАРОВ В МАех;ИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий определение напряжений в призабойной части гориой выработки, образование за пределами горной выработки разгрузочных щелей, отличающийся тем, что, с целью повьщтения эффективности зашиты вырабо-рки от горных ударов путем уменынения напряженного состояния массива, определяют зону наведенной горными работами трешиноватости вокруг гормой выработки, разгрузочные щели образуют за зоной наведенной горными работами трешиноватости перпендикулярно к максимальным сжимающим напряжениям, действующим в массиве горных пород, при ; (Л этом определение максимальных сжимающих напряжений производят перец началом работ по образованию разгрузочных щелей.