Способ проходки горной выработки Советский патент 1988 года по МПК E21D1/12 

(Л

в

ел со

Изобретение относится к шахтному строительству с применением искусственного замораживания. Цель изобретения - повьшение безопасности проходки путем снижения нагрузок на крепь. На заданном участке строительства шахтного ствола бурят четное количество скважин (С) 1 и 2 внутреннего кольцевого ряда соответственно с нечетными номерами и четными номерами на глубину первой ступени замораживания h. После этого извлекают буровой инструмент. Каждую четную с S

Ф1/гЛ

С 2 по этому ряду углубляют на величину hj, переходной зоны. Внешний ряд С 3 бурят на полную глубину Н второй ступени. Оснащают С 1-3 соответственно замораживающими колонками (К) 4-6 на полную глубину пробуренных С 1-3. Подают хладоноситель в К 4 и 5 из рассольной сети холодильной станции. Формируют замкнутое ле- допородное ограждение (ЛПО) 7 первой ступени замораживания. Одновременно формируют в переходной зоне Ь„ незамкнутое ЛПО 8, в месте контакта первой и второй ступеней замораживания вокруг четных С. Под защитой ЛПО 7 осуществляют проходку ствола и установку крепи, одновременно подавая

1

Изобретение относится к шахтному строительству с применением искусственного замораживания горных пород.

Целью изобретения является снилсе- ние нагрузок на крепв.

На фиг.1 изображена фаза бурения внутреннего ряда первой ступени замораживания и внешнего ряда скважин второй ступени замораживания, вид в плане; на фиг.2 - то же, сечение А-А на фиг.1J на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - фаза оснащения скважин замораживающими колонками, подачи во внутренний ряд хладоноси- теля и формирования ледопородного ограждения первой .ступени; на фиг.З - разрез В-В на фиг«4; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.4| на фиг.7 - проходка ствола в интервале первой ступени, установка в нем крепи, подача хладо- носителя.во внешний ряд колонок и формирование ледопородного ограждения .второй ступени замораживания; на фиг,8 - разрез Д-Д на фиг.7; на фиг.9- разрез Е-Е на фиг.7.

Предложенный способ осуществляют следующим.образом.

На заданном.участке строительства шахтного ствола с помощью известных средств бурят четное количество скважин 1 и 2 (фиг.1) внутреннего кольцевого ряда соответственно с нечетными номерами N, N,, Ny ... и четными нохладоноситель во внешний ряд Кб, формируя замкнутое ЛПО второй ступен замораживания. Высоту h определяют по зависимости, приведенной в описании. Затем подачу рассола в переходную зону прекращают, продолжая пассивное замораживание первой ступени, создание ЛПО второй ступени и дальнейшую проходку и крепление ствола. Высоту переходной зоны рассчитывают т.обр.5 чтобы за период ее проходки ,и крепления в нижнем участке на вы- |соте Н - h, также образовалось замкнутое ледопородное ограждение, что позволяет вести безостановочную проходку ствола на полную глубину Н. .9 ил.

мерами N, N4, Ng... на глубину первой ступени замораживания h, после чего из каждой, например, нечетной 1

(фиг.2) с номерами N, N.J, N5-,.. извлекают буровой инструмент, в каждую четную 2 с соответствующими номерами NI N4 NU .,. по этому ряду (фиг.1, 2, 3) углубляют на расчетную глубину

Ь переходной зоны. Внешний ряд скважин 3 бурят на полную глубину Н второй ступени (фиг.2). Оснащают скважины 1, 2, 3 соответственно замораживающими колонками 4, 5, 6 (фиг.4,

5) на полную глубину пробуренных

скважин; колонки 5, 6 оснащают приспособлением для зонального замораживания, подключают, их к холодильной станции (не показано). Подают хладоноситель (водный раствор хлористого кальция) в скважины внутреннего ряда в колонки 4 и 5 из рассольной сети холодильной.станции. Одновременно формируют замкнутое ледопородное ограждение 7 (фиг,4 и 5) первой ступе..ни замораживания и в переходной зоне

Jij, незамкнутое ледопородное огражде ние 8, образованное в месте контакта

первой и второй ступеней замораживания вокруг четных скважин. Под защи- той замкнутого ледопородного ограждения 7 осуществляют проходку ствола 9 и установку крепи 10 (фиг.7), одновременно подавая хладоноситель во

314445304

внешний ряд колонок 6, формируя замк- глубине переходной зоны h

нутое ледопородное ограждение 11 второй ступени замораживания (фиг.7,8),

Высота переходной зоны Ь„ h, ходится в зависимости

- h )2

R

ьТ

Ifcp-r

де P

HI

G.

R

C2

R

ci

величина горизонтального давления на глубине верх- 5 ней части переходной зоны, Па;

предел длительной прочности замороженных пород на глубине верхней части пе- 20 реходной радиус окружности расположения замораживающих колонок второй ступени замораживания, м;25 радиус вьфаботки в проходке, м;

радиус окружности расположения замораживающих колонок первой ступени замора- 30 мораживания углубляют на величину

живания, м;

(Ti предел длительной прочности замороженных пород на глубине нижней части переходной зоны. Па; . - средний объемный вес пород

переходной зоны, - козффициент бокового давления талых горных пород переходной зоны.

Замкнутое ледопородное ограяодение 11 (фиг.7) образуется быстрее, чем в нижней зоне 11, а на высоте (H-h, ). Это позволяет ускорить проходку ствола 9. Высоту переходной зоны hf, рассчитывают таким образом, чтобы за период ее проходки и крепления в нижнем участке на высоте (Н - h, ) также образовалось замкнутое ледопородное ограждение 11а (фиг.9), что позволяет вести безостановочную проходку ствола 9 на полную глубину Н. В переходной зоне Ь„ образуется ледопородное ограждение 11 с волнистой формой внутренней поверхности 12 (фиг.8) обладающей податливостью в тангенциальном направлении за счет зон тальк участков 13. После образования замкнутого ледопородного ограждения на

глубине переходной зоны h

O

5

0 5

подачу

хладоносителя во внутренний ряд колонок прекращают, осуществляя пассивное замораживание ледопородного ограждения 7 на высоту h, дальнейшую проходку и крепление ствола.

Формула изобретения

Способ проходки горной вьфаботки, включающий бурение внутреннего и внешнего кольцевых рядов скважин, извлечение бурового инструмента, оснащение скважин замораживающими колонками, подачу охлаждающего рассола и создание ледопородного ограждения путем замораживания пород верхней части с помощью внутренн.его ряда колонок первой ступени, а нижней части - внешним рядом колонок второй ступени с образованием переходной зоны, последующее пассивное замораживание, выемку пород и крепление выработки, отличающийся тем, что, с целью повьшения безопасности проходки путем снижения нагрузок на крепь, каждую четную скважину внутреннего ряда первой ступени за

переходной зоны, а создание замкнутого ледопородного ограждения первой ступени производят с одновременным образованием незамкнутых ледопород- ных цилиндров в переходной зоне, за- тем колонками внешнего ряда замыка - ют ограждение в переходной зоне, после чего подачу рассола в переходную зону прекращают, продолжая пассивное замораживание первой ступени и создание ледопородного ограждения второй ступени, причем высоту переходной зоны h определяют по зависимости

.,

50

где

давления на глубине верхней части переходной зоны, Па;

J ri - предел длительной прочности замороженных пород на глубине верхней части переходной зоны. Па;

51444530

-радиус окружности расположения замораживающих колонок второй ступени замораживания, м;

-радиус выработки в проходке, м;

-радиус окружности расположения замораживающих колонок первой ступени замора- Q живания, м;

r

предел длительной прочности замороженных пород на глубине нижней части переходной зоны, Па;

-средний объемный вес пород переходной зоны, Н/м ;

-коэффициент бокового давления талых горных пород переходной зоны.

/I-/I

Фиг. 2

5 б

Фиг.6

А-А

в в

Фиг.5 .

-

Фиг л