Способ защиты вертикальных шахтных стволов от сдвижения горных пород Советский патент 1984 года по МПК E21D1/00 

Изобретение относится к горной промыпшенности и может быть исполь зовано при строительстве иэксплуатации капитальных горных выработок например вертикальных 1аахтных стволов и камер, для их охраны и защиты от сдвижения горных пород,, возникающего в результате разработки полезных ископаемых. .

Известно техническое решение, в котором свайные стены возводят в два этапа. Сначала устанавливают отдельно стоящие буронабивные сваи с расстоянием между ними в свету менее одного диаметра .сваи, а затем между ними бурят скважины, захватываюцие часть сечения рядом стоящих свай, причем для Облегчения производства работ бурение ведут по свежесхватывающемуся бетону. После окончания бурения скважин бетонирую иногда с армированием при сооружени Несущей стены, либо заполняют твердеющими и нетвердеющим материалом при сооружении противофильтрационных завес, причем в последнем случае прочность тела завесы, должна быть минимальной и приближаться к деформативным характеристикам вмешаюш.его грунта til.

Однако данный способ не позволяет защитить выработки от сдвижения горных пород, так как во-первых, образуемая Ё грунте сплошная щель . заполняется в обоих случаях материалом, который не будет препятствовать компенсации сдвижений горных пород, а наоборот будет их передавать на крепь ствола, во-вторых, для создания сплошной щели вокруг выработки понадобиться громадный объем буровых работ, что резко увеличит трудоемкость и стоимость этого способа, в третьих, глубина примнения способа ограничивается 50 м, а горные выработки в настоящее врем достигают глубины 1500 и более метров .

Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты вертикальных шахтных стволов от сдвижения горных пород, включающий крепление стволов и образование вокруг них защитной полости, заполненной пластичным материалом, путем бурения по концентрической окружности относительно оси ствола непересекающихся скважин и последующее разбуривание этих скважин до большого диаметра .2l,

Недостатком известного способа является то, что пластичный материал во время,сдвижения горных пород будет передавать их на крепь ствола, в результатечего увеличится нагруженность на крепь.

Цель изобретения - снижение нагруженности крепи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты вертикальных шахтных стволов от сдвижения горных пород, включающему крепление стволов и образование вокруг них за5 щитной полости путем бурения по концентрической окружности относительно оси ствола непересекающихся скважин, основные скважины бурят на расстоянии друг от друга, равном не более

10 их радиуса, а в выступах между этими скважинами бурят дополнительные скважины меньшего диаметра на равных расстояниях от основных скважин, причем основные скважины бурят на расстоянии

5 от внешнего контура ствопа, равном не менее двух его радиусов. ,

На фиг. 1 дана схема способ.а за. щиты вертикальных стволов от сдвижения горных породI на фиг. 2 - узел

0 1 на фиг. 1) на фиг. 3 - графики

распределения напряжений вблизи ствола и зависимости давления на крепь, где R - радиус ствола, - радиус зоны разрушения пород, ( тангенци5 альные напряжения; Sj, - радиальные напряжения.Способ осуществляется следующим образом.

Вокруг ствола 1 до начала сдвижеп ния горных пород от разработки полезного ископаемого бурят по концентрической окружности основные скважины 2 большого диаметра на ра(5стоянии от внешнего контура ство ла, равном не менее двух его радиу сов. Количество концентрических окружностей с буровыми скважинами определяется ожидаемой величиной сдвижения массива пород, которая зависит от угла его наклона и физи0 ко-механических свойств пород.

Промежутки между скважинами принимают равными не более радиуса скважины. Это позволяет создать; между скважина выступ треугоЬь5 кой формы 3. Затем в центрах межскважных выступов треугольной формы 3, образовавшихся после бурения скважин большого диаметра, буря.т дополнительные скважины 4 малого

0 диаметра, располагая их таким образом, чтобы ширина породных перемычек 5 между скважинами большого и малого диаметров была постоянной. Расположение скважин с промежутками

5 между ними позволяет поддерживать скважины без крепления и значительно сократить объем буровых работ.

То, что основные скважины бурят от внешнего контура ствола на расстоянии, равном не менее двух его радиусов, объясняется тем, что скважины не должны попадать в зону нарушенных пород ( зону неупругих деформаций ), которея сформировалась вокруг ствола после его проходки.

Распсхпожение скважин в этой зоне может оказать отрицательное влияние на крепь ствола и на устойчивость скважин. Известноц что зона неупругих.деформаций и максимум тангенциальных напряжений располагаются на расстоянии от контура ствола, равном радиусу ствола. На границе зоны разрушения тангенциальные напряжения имеют резкий максимум превышающий давление в толще массива. С Удалением в глубь массива эти нгтряжения уменьшаются до напряжений в толще нетронутого массив а (« ).Из . ных приведенных на фиг. 3, следует/ чтозона йапряжений, равных Величине напряжений в нетронутом массиве, располагается от ствола на расстоя НИИ, {фимерно равном 2в. Поэтому расположение скважин от ствола на этом расстоянии является Наиболее эффективным, так как позволяет максимально разгрузить крепь ствола от повьшенных напряжений) и сохранить устойчивость скважин на стадии их проведения, при этом взаимовлияние ствола и скважин будет исключено.

5 Под действием сил сдвижения горных пород породные перемычки 5 между скважинами разрушаются с постоянным.сЫтротивлением, так как ширина перемычек принята постоянной. ;

0 Таким образом вокруг ствола создается защитный пояс, которвлй обеспечивает равномерный процесс компенсаций ве. личины сдвижений окружающих пород,за- 1циту крепи от деформирования н пере5, груженности. Осуществление защитных пойсов вблизи вновь сооружаемых ство-лов позволит уменьшить толщину их крепи за счет разрядки и уменьшения напряжений в окружакадих породах. Это Q в свою очередь приведет к дополнительному экономическому эффекту.

(fJue.Z

Щие.д

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ ОТ СДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий крепление стволов и образование вокруг них защитной полости путем бурения по концентрической окружности относительно оси ствола непересекающихся скважин, о т л и ч а ib щ и и с я.тем, что, с целые снижения нагруженности крепи, основные скважины бурят на расстоянии друг от друга, равном не более их радиуса, а в выступах между этими скважинами бурят дополнительные скважины меньшего диаметра на равных расстояних от основных скважин, причем основные скважины бурят на расстоянии от внешнего кон- ig тура ствола, равном не менее двух (Л его радиусов.