Способ упрочнения пород Данильченко И.М. Советский патент 1990 года по МПК E21D11/00 

1; плоскость EFGH напластования угольного пласта 1 , проходящая тгже его верхней плоскости ABCD напластования; наклонная плоскость EIKH рас- с положения шпуров 4; линия ЕН расположения устьев 3 шпуров 4, образованная пересечением наклонной плоскости EIKH расположения шпуров 4 с плоскостью EFGH напластования угольного пласта Q 1, проходящей ниже его верхней плоскости АВСР напластования; плоскость EMIF, перпендикулярная к линии ЕН расположения устьев 3 шпуров 4; плоскость EMLO, расположенная наклонно к 15 плоскости EKIF, перпендикулярной к линии ЕН расположения устьев 3 шпуров 4; линия EL, по которой бурят шпур 4, образованная пересечением наклонной плоскости EIKH расположения 20 шпуров 4 с плоскостью EMLO, распо- ложенной наклонно к плоскости EMIF, перпендикулярной к линии ЕН расположения устьев 3 шпуров 4; точка R пересечения верхней плоскости ABCD на- 25 пластования угольного пласта 1 со шпуром 4; угол Ј угол IML) - угол между плоскостями, одна (плоскость EMIF) из которых перпендикулярна к линии ЕН расположения устьев 3 шпу- 30 ров 4, а другая (плоскость EMLO), проходящая через продольную ось (т.е. линию EL) шпура 4, - к плоскости EFGH напластования угольного пласта 1; - угол и (угол IEF) - угол наклона ,, плоскости EIKH расположения шпуров 4 к плоскости EFGH напластования угольного пласта 1; - угол р (угол LEO) - угол наклона шпура 4 (т.е. продольной его оси EL) к плоскости EFGH напласто-4д вания угольного пласта 1; - угол & (угол LEH) - угол наклона шпура 4 (т.е. линии его бурения к линии ЕН расположения устьев 3 шпуров 4)j - мощность h (равная Отрезку AM) слоя уп- д5 рочняемых пород кровли 2; - ширина d (равная отрезку ТВ) зоны упрочняемых пород кровли 2; - расстояние b (равное отрезку ЕА) между линией ЕН расположения устьев 3 шпуров 4 и верхней плос- 50 костью ABCD напластования угольного пласта 1; - длина 1 (равная отрезку EL) гапура 4; - глубина а герметизации шпура 4, через который нагнетают твердеющую смесь жидких компонентов, т.-е. „ расстояние от устья 3 шпура 4 до точки R пересечения его с верхней плоскостью ABCD напластования угольного пласта 1; - кратчайшее расстояние Z (равное отрезку XZ) между шпурами 4; - расстояние t (ргшное отрезку EZ) между устьями 3 шпуров 4; - кратчайшее расстояние g (равное отрезку EW) от точки R пересечения верхней плоскости ABCD напластования угольного пласта 1 со шпуром 4 до плоскости EMSH, проведенной через линию ЕН расположения шпуров 4 перпендикулярно плоскости EFGH напластования угольного пласта 1.

Способ упрочнения пород твердеющей смесью жидких компонентов, включающий бурение шпуров в плоскости, расположенной наклонно к плоскости напластования угольного пласта, их герметизацию и нагнетание твердеющей смеси жидких компонентов, для повышения эффективности упрочнения сыпучих пород ложной кровли на тонких пологих угольных пластах осуществляют следующим образом.

Устья 3 шпуров 4 располагают на груди забоя по линии ЕН, образованной пересечением наклонной плоскости EIKH расположения шпуров 4 с плоскостью EFGH напластования угольного пласта 1, проходящей ниже его верхней плоскости ABCD напластования. - Шпур 4 бурят по линии EL, образованной пересечением наклонной плоскости EIKH расположения шпуров 4 с плоскостью EMLO, расположенной наклонно к плоскости EMIF, перпендикулярной к линии ЕН расположения устьев 3 шпуров 4. Нагнетают твердеющую смесь жидких компонентов в шпуры 4 поочередно черед один шпур 4 до появления ее из прилегающих непосредственно к нему соседних шпуров 4, в которые в пределах породного слоя кровли 2 уста- навливают армирующие элементы 5. Герметизацию шпуров 4 для нагнетания твердеющей смеси жидких компонентов выполняют в пределах угольного пласта 1, до точки R пересечения его верхней плоскости ABCD напластования с,о шпуром 4.

Угол Т (угол IML) между плоскостями, одна (плоскость EMIF) из которых перпендикулярна к линии ЕН расположения устьев 3 шпуров 4, а другая (плоскость EMLO), проходящая через продольную ось (т,е. линию EL) шпура 4, - к плоскости EFGH напластования угольного пласта 1, принимают равным углу if (углу IEF) наклона плоскости EIKH расположения шпуров 4 к

плоскости EFGH напластования угольного пласта 1 . Величина углов Ъ „Ц , 9} (угол LEO наклона шпура 4, т.е. продольной его оси ELj к плоскости EFGH напластования угольного пласта 1) oi (угол LEH наклона шпура 4 к линии ЕН расположения устьев 3 шпуров 4) , расстояние (равное отрезку ЕА) между линией ЕН расположения устьев 3 шпуров 4 и верхней плоскостью ABCD напластования угольного пласта 1, длину 1 (равную отрезку EL) шпура 4, глубина а (равную отрезку ER) герметизации шпуров 4, через которые нагнетают твердеющую смесь жидких компонентов, т.е. расстояние от устья 3 шпура 4 до точки R пересечения его с верхней плоскостью ABCD напластования угольного пласта 1, кратчайшее расстояние Z (равное отрезку XZ) между шпурами 4, расстояние t (равное отрезку EZ) между устьями 3 шпуров 4 ,определяют в зависимости от мощности h (равной отрезку AM) слоя и ширины d (равной отрезку ТВ) зоны упрочняемых пород кровли 2 и кратчайшего расстояния g (равного отрезку EW) от точки R пересечения верхней плоскоком пологом пласте Н-3 или Н-4-в требуется упрочнение ложной кровли; мощность слоя пород h, длина зоны обру- шающихся пород вдоль лавы S.

Сначала выбирают ширину d зоны упрочняемых пород кровли 2. Ее принимают кратной ширине вынимаемой полости угля и равной, например, суточному

JQ продвиганию забоя, которое в таких условиях не превышает 2-3 полос.

Затем принимают из опыта упрочнени пород непосредственной кровли, обруша- юшейся по мощности, как правило, не

15 менее чем на 1,5-2 м, кратчайшее расстояние (g 0,9-1 м) от точки R пересечения верхней плоскости напластования ABCD угольного пласта 1 со шпуром 4 до плоскости EMSH, проведенной

20 через линию ЕН расположения шпуров 4 перпендикулярно плоскости EFGH напластования угольного пласта 1. Это кратчайшее расстояние g, по которому твердеющая смесь жидких компонентов

25 проникает на обнаженную поверхность очистного забоя.

После этого определяют- расстояние b (равное отрезку ЕА)между лини- , сти ABCD напластования угольного пла- 30 ей ЕН расположения устьев3 шпуров 4 ста 1 со шпуром 4 до плоскости EMSH, и верхней плоскостью ABCDнапластова- проведенной через линию ЕН расположения устьев 3 шпуров 4 перпендикулярно

ния угольного пласта 1;.- длину 1 (равную отрезку EL) шпура 4; - глубина а (равную отрезку ER) герметизации шпуров 4, через которые нагнетают твердеющую смесь жидких компонентов, т.е. расстояние от устья 3 шпура 4 до точки R пересечения его с верхней .плоскостью ABCD напластования угольного пласта 1; - кратчайшее расстояние г (равное отрезку XZ) между шпурами 4; - расстояние t (равное отрезку EZ) между устьями 3 шпуров 4; - угол Ј (угол IML) - угол между плоплоскости EFGH напластования угольного пласта 1 с соблюдением соотношений

sin

sin cp tg f5 ctg oi - :

-V

r

. 1 4|2K

hn rr hnl т- N

+ Ј

f;

me

6 t

Ј&

t

rl

в которых

m

-4

+

К h + b;

g + d; n 1 - a;

.г + ft

с -I

Например, в очистном забое, оборудованном комплексом 1 КМ-103, на тонком пологом пласте Н-3 или Н-4-в требуется упрочнение ложной кровли; мощность слоя пород h, длина зоны обру- шающихся пород вдоль лавы S.

Сначала выбирают ширину d зоны упрочняемых пород кровли 2. Ее принимают кратной ширине вынимаемой полости угля и равной, например, суточному

Q продвиганию забоя, которое в таких условиях не превышает 2-3 полос.

Затем принимают из опыта упрочнения пород непосредственной кровли, обруша- юшейся по мощности, как правило, не

5 менее чем на 1,5-2 м, кратчайшее расстояние (g 0,9-1 м) от точки R пересечения верхней плоскости напластования ABCD угольного пласта 1 со шпуром 4 до плоскости EMSH, проведенной

0 через линию ЕН расположения шпуров 4 перпендикулярно плоскости EFGH напластования угольного пласта 1. Это кратчайшее расстояние g, по которому твердеющая смесь жидких компонентов

5 проникает на обнаженную поверхность очистного забоя.

После этого определяют- расстояние b (равное отрезку ЕА)между лини- ей ЕН расположения устьев3 шпуров 4 и верхней плоскостью ABCDнапластова-

ния угольного пласта 1;.- длину 1 (равную отрезку EL) шпура 4; - глубина а (равную отрезку ER) герметизации шпуров 4, через которые нагнетают твердеющую смесь жидких компонентов, т.е. расстояние от устья 3 шпура 4 до точки R пересечения его с верхней .плоскостью ABCD напластования угольного пласта 1; - кратчайшее расстояние г (равное отрезку XZ) между шпурами 4; - расстояние t (равное отрезку EZ) между устьями 3 шпуров 4; - угол Ј (угол IML) - угол между плоскостями, одна (плоскость EMIF) из которых перпендикулярна к линии ЕН расположения устьев 3 шпуров 4, а другая (плоскость EMLO), проходящая через продольную ось шпура 4, - к

плоскости EFGH напластования угольного пласта I угол If (угол IEF) - угол наклона плоскости EIKH расположения шпуров 4 к плоскости EFGH на- пластов ния угольного пласта; - угол

Р (УГОЛ LEO) - угол наклона шпура (т.е. продольной его оси EL) к плоскости EFGH напластования угольного пласта 11 - угол сЈ (угол LEH) - угол наклона шпура 4 (т.е. линии его бурения EL) к линии EH расположения устьев 3 шпуров 4.

При этом указанные величины определяют с соблюдением следующих соот- ношений:

sin Ј

sincf tg p ctg 2 - ;

Ь - 1 - л|2к.+ а |i ;

hn m

hm d

r /T; i tЈ

hnl me

hml J7. dc

в которых

-Alh2 + d2 ; k h + b; f g + d;20

ra

n 1 - а; с -Jku + f .

После этого определяют количество шпуров 4

+

Дальше на груди забоя на расстоянии b от верхней плоскости ABCD на - пластования угольного пласта 1 белым мелом проводят линию ЕН расположения устьев 3 шпуров 4.

Затем на этой линии ЕН намечают вертикальными черточками устья 3 шпуров 4. Устья шпуров располагают на расстоянии t друг от друга, а шпур 4 бурят по линии EL, образованной пересечением наклонной плоскости EIKH расположения шпуров 4 с плоскостью EMTJ, перпендикулярной к линии ЕН расположения устьев 3 шпуров 4. При этом направление буровой штанге зада- ют по диагонали прямоугольного параллелепипеда, используя угол (Р и угол ci или угол t и угол И так, что продольная ось итанги К любой плоскости напластования угольного пласта 1 бу- дет наклонена под острым углом, равным углу и , а с линией очистного забоя, которая параллельна линии ЕН расположения устьев 3 шпуров 4, составляет острый угол, равный углу оЈ . Каждый шпур бурят на глубину, равную величине 1.

Пробуренные шпуры герметизируют поочередно через один шпур, причем

-

0

S

0

5

0

5

Q 5 ,- 55

герметизацию этих шпуров 4 (для нагнетания твердеющей смеси жидких компонентов) осуществляют на глубину а, т.е. герметизацию шпуров 4 для нагнетания твердеющей смеси жидких компонентов выполняют в пределах угольного пласта 1 до точки R пересечения его верхней плоскости ABCD напластования со шпуром 4.

Затем начинают нагнетать твердеющую смесь жидких компонентов в шпур до появления ее из соседнего шпура. Такой визуальный контроль в процессе нагнетания гарантирует минимальный радиус распространения твердеющей смеси жидких компонентов, который равен кратчайшему расстоянию г (равному отрезку XZ) между шпурами 4. Нагнетание прекращают, в соседние шпуры 4 в пределах породного слоя кровли 2 устанавливают армирующие элементы 5, и эти шпуры герметизируют одним из известных способов, например, при помощи ампул с пенополиуретаном. После этого аналогично нагнетают другие шпуры.

Таким образом, из сыпучих пород ложной кровли 2 на тонких пологих угольных пластах 1 создают искусственную кровлю 2, представляющую собой уже прочный слой кровли, армированный, например, металлическими анкерами 5 и упрочненный, например, пенополиуретаном, который придает слою пород кровли 2 податливость. Такая искусственная кровля 2 не раздавливается вышележащими породами и при проходе комбайна не обрушается, а наоборот удерживает неустойчивую непосредственную кровлю и позволяет успеть передвинуть секции мехкрепи.

Формула изобретения

Способ упрочнения пород, включающий бурение шпуров наклонно к кровле пласта полезного ископаемого, их герметизацию и нагнетание твердеющей смеси, отлич ающийся тем, что, с целью повышения эффективности упрочнения кровли при разработке тонких пологих пластов, уться шпуров располагают на груди забоя ниже кровли пласта на величину, определяемую из выражения

h М.

у1555497

при этом расстояние между ними определяют из выражения

,

t i

hml dc

Я,

п -

h2 +

а

рД

л

2 К + f

-I

+ f

k h + b; с

f g + d;

n 1 - a;

b - расстояние от кровли пласта до устьев шпуров;

f - расстояние между устьями шпуров;, d- соответственно мощность слоя

10

и ширина зоны упрочняемых по- - род кровли; g - расстояние от груди забоя до точки пересечения шпура с

кровлей пласта,

а шпуры бурят по диагонали прямоуголь ного параллелепипеда, высота которого равна сумме расстояний от кровли пла- ста до устьев шпуров и мощности слоя упрочняемых пород кровли, при этом шпуры пересекают пласт и породу и в них дополнительно устанавливают армирующие элементы, которые располагают в пределах породы, а герметизацию выполняют в пределах пласта, причем твердеющую смесь нагнетают в шпуры через один до появления ее из соседних шпуров.

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при искусственном укреплении пород. Оно позволяет повысить эффективность упрочнения ложной кровли при разработке тонких пологих пластов полезного ископаемого. Наклонно к кровле пласта бурят шпуры. Их устья располагают на груди забоя ниже кровли пласта. Местоположение устьев, а также расстояние между ними задаются аналитичеаским выражением. Шпуры бурят по диагонали прямоугольного параллелепипеда, высота которого равна сумме расстояний от кровли пласта до устьев шпуров, и мощности слоя упрочненных пород кровли. Шпуры пересекают пласт и породу. В них в пределах породы устанавливают армирующие элементы. В пределах пласта выполняют герметизацию шпуров через один и нагнетают в них твердеющую смесь жидких компонентов, например пенополиуретановую. Нагнетание ведут до появления смеси из соседних шпуров. Упрочнение ложной кровли на одну заходку позволяет беспрепятственно передвигать секции механизированной крепи. 3 ил.

Фм.1

Фм.1

Фиг.3