Способ ведения подземных горных работ Советский патент 1990 года по МПК E21D11/00 E21C27/14 

Изобретение относится к подземному производству, предназначено для сборки кровли подземных горных выработок и может найти применение в горной промышленности и строительстве туннелей.

Цель изобретения - уменьшение времени на сборку кровли и повышение безопасности ведения работ.

На фиг. 1 показана схема процесса обработки мест заколообразований напрягающей смесью; на фиг. 2 - схема процесса облучения кровли электромагнитным полем высокой частоты; на фиг. 3 - схема действия скалывающих напряжений на закол.

Способ осуществляется следующим образом.

Подземные горные работы включают следующие процессы: проветривание, сборка кровли, погрузка и доставка отбитой горной массы, бурение щпуров, заряжание шпуров, взрывание и вновь проветривание забоя.

После проветривания забоя (фиг. 1) за- колообразования кровли обрабатывают скоростным потоком твердеющей смеси с помощью известных торкрет-агрегатов. В состав смеси входит напрягающий цемент, песок, вода и стальной волос. По мере производства процессов погрузки и доставки руды, бурения шпуров смесь схватывается и с относительно невысокой скоростью набирает прочность (фиг. 3). В процессе заряжания шпуров, который длится не более 1 ч, после отвода буровой техники те места кровли, которые покрыты раствором, облучают высокочастотным элекО5N5

:тромагнитным полем (фиг. 2) с частотой 150-500 кГц.

I Облучение смеси приводит к интенсив- ному нагреву стального волоса, ргьномер- JHo распределенного внутри смеси, до нес- |кольких сот градусов за 5-10 с. Высокая {температура стали передается твердеющей I смеси, что создает начальный импульс для перекристаллизации кристаллической структуры твердеющей среды. Это приводит к ее интенсивному твердению и последующему , расширению. Расщирение смеси постоянное скалывающее напряжение. Через 30-60 мин ; это напряжение достигает максимальных значений 10-20 МПа (в зависимости от состава смеси). К этому времени заканчивают процесс зарядки щпуров и осуществляют инициирование шпуровых зарядов ВВ. Суммарное действие скалывающего усилия, создаваемого расширяющейся цементно- песчаной смесью, и знакопеременного воздействия энергии сейсмической волны Ее от взрыва шпуровых зарядов приводит к практически одновременному выпадению : заколов, находящихся в предельно-напря- : женном состоянии. Оставшиеся нарущен- ности кровли будут закреплены в даль- : нейшем твердеющим раствором, который I продолжает некоторое время набирать проч- ность.

i Эффект получения высоких напряжений I наблюдается, начиная с 1% массового со- I держания волоса. Свыше 5% этот эффект I растет несущественно. Это объясняется тем, I что весовой массы в 5% вполне доста- I точно, чтобы создать начальный импульс в процессе перекристаллизации кристаллической структуры твердеющей среды. Таким i образом, оптимальное весовое содержание : стального волоса в смеси выбирают в пре- i делах 1-5%, причем меньшие значения : связаны с необходимостью увеличения времени облучения твердеющей среды.

Пределы времени 30-60 мин между облучением и инициированием зарядов ВВ обусловлены следующим. При мин напряжения в твердеющей среде еще не достигнут максимально возможных значений, в связи с чем снижается эффективность метода. При мин применение способа явится причиной нарушения технологического цикла подземных горных работ, т. е.

облучение кровли должно осуществляться после отвода буровой техники в период заряжания шпуров, а этот процесс длится менее одного часа.

Пределы применяемых частот определяются в 50-500 кГц. На частотах кГц увеличиваются размеры электромагнитных излучателей, что создает неудобства в работе, при кГц растут потери электромагнитной энергии в обрабатываемой среде, в связи с чем обработке подвержен лишь наружный слой материала, а глубинные слои смеси, находящиеся в глубине трещин, окажутся за экраном наружных слоев твердеющей среды.

Таким образом, трудоемкий и опасный процесс сборки кровли сводится к торкретированию и электромагнитному облучению кровли.

Другим преимуществом метода является полное отсутствие сотрясений кровли при ее сборке, что исключает образование новых заколов в процессе ликвидации «старых. Использование способа способствует повышению безопасности горных работ, а так5 же увеличивает производительность подземных горных работ за счет снижения трудовых затрат на оборке кровли очистного забоя.

Формула изобретения

Способ ведения подземных горных работ, включающий последовательное выполнение работ по бурению, заряжанию и взрыванию щпуров, проветриванию, сборки кровли путем обработки ее скоростным потоком

смеси, погрузки и доставки горной массы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени на сборку и повышения безопасности ведения работ, в качестве смеси используют цементно-песчаный раствор на

основе напрягающегося цемента с включением стального волоса с массовым содержанием его 1-5%, при этом в обработанных смесью местах во время заряжания щпуров инициируют твердые смеси путем облучения ее электромагнитным полем

частотой 50-500 кГц, а взрывание шпуров производят в период достижения напряжения в смеси максимальных значений.

Изобретение относится к подземному строительству, предназначено для механизации сборки кровли и позволяет снизить затраты времени на сборку и повысить безопасность ведения работ. После бурения, заряжения и взрывания шпуров, проветривания забоя производят сборку кровли путем обработки ее скоростным потоком твердеющей смеси из торкрет-агрегатов. В качестве смеси используют цементно-песчаный раствор на основе напрягающегося цемента с включением стального волоса с массовым содержанием 1-5%. В процессе заряжания шпуров места кровли, покрытие раствором, облучают электромагнитным полем частотой 50 - 500 гКц в течение 5 - 10 с. Нагрев стального волоса инициирует твердение и последующее расширение раствора, которое протекает в период заряжания шпуров. При достижении максимальных напряжений в растворе производят взрывание шпуров. Суммарное действие скалывающего усилия, создаваемого расширяющимся раствором и энергией сейсмической волны, приводит к практически одновременному выпадению заколов. 3 ил.

/ / / /

Фиг. 2

Составитель С. Бачурин

Редактор В. БугренковаТехред А. КравчукКорректор С. Шевкун

Заказ 3824Тираж 382Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиг. I

бсейсм.

.5