Способ сооружения горной выработки Советский патент 1991 года по МПК E21D20/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проведении горных выработок на больших глубинах, в зоне интенсивного смещения вмещающих пород и при проведении выработок большого сечения.

Цель изобретения - увеличение скорости сооружения выработки за счет совмещения операций проходческого цикла.

На фиг.1 показана опережающая и основная выработки, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез.

На фиг. 1, 2 обозначены опережающая 1 выработка, шпуры 2, буримые из нее, основная 3 выработка, составные анкера 4. устанавливаемые в шпуры 2, дополнительные шпуры 5, пробуренные в пределах сечения основной 3 выработки, распорные элементы 6, устанавливаемые в дополнительные шпуры 5, элементы 7, соединяющие концы распорных элементов 6 и составных анкеров 4.

Способ сооружения горной выработки может быть реализован следующим образом.

При проведении опережающей 1 выработки из нее бурятся шпуры 2, пересекающие сечение основной 3 выработки, глубину которых увеличивают на величину ожидаемых смещений проектного контура выработки 3 после ее проведения полным сечением. Затем устанавливают в пробуOs

со j ел

о

репные шпуры составные анкера -4, пред- назначенные для поддержания пород за контуром опережающей 1 и основной 3 выработок. Отдельные части составных анкеров А, пересекающие сечение основной 3 выработки, выполнены в виде распорных элементов, например в виде гидроклина или термоциклироваиного элемента, выполненного из материала, обладающего памятью формы. Распорные элементы могут соединяться с другими частями составных анкеров, а могут быть не связаны с ними. При разрушении пород в основной 3 выработки и раскрытии ее сечения создают распор в распорных элементах составных анкеров 4, например изменяя температуру распорных элементов, выполненных из материалов с эффектом памяти формы выше или ниже температуры мартенситного превращения. При этом распорные элементы воздействуют на массив горных пород и вызывают в нем напряжения, которые приводят к разрушению или разупрочнению пород. В последнем случае рэзупрочненные породы разрушают, например, комбайном, подди- рочной машиной, или создают дополнительные обнаженные поверхности за счет бурения дополнительных шпуров 5 в пределах сечения основной 3 выработки. Для раз- рушения пород в отдельные дополнительные шпуры 5 устанавливают распорные элементы 6, соединяют между собой концы распорных элементов 6 и составных анкеров А, выступающие из шпуров, соединительными элементами и создают их вибрацию и распор или сжатие при разрушении пород в основной 3 выработки. Все это способствует разрушению пород и получению заданных необходимых размеров кусков разрушаемых пород для их погрузки и транспортировки. После или в момент разрушения пород отдельные части составных анкеров 4, пересекающих сечение основной 3 выработки, отделяют от составных анкеров 4 путем нагревания или охлаждения элементов, соединяющих отдельные части составных анкеров 4, выполненных из материала с эффектом памяти формы выше или ниже температуры мартен- ситного превращения.

И, наконец, разрушают массив горных пород в отстающей части выработки отдельными частями, площади сечений которых определяют из соотношения

-&Ј-,

где So - площадь сечения основной выработки;

Vi, ш и Vj, nj - объем и производительность выполнения 1-й и j-й несовмещаемых операций соответственно в опережающей и основной выработках;

n, m - количество несовмещаемых операций соответственно в опережающей и основной выработках;

п0 - производительность разрушения части горных пород в основной выработке;

3 - величина подвигания забоя основной выработки.

После отделения частей составных анкеров 4, пересекающих сечение основной 3 выработки, оставшаяся часть составных анкеров 4 используется для поддержания пород за контуром расширенной части выработки.

Затем после реализации смещения проектного контура выработки производят восстановление необходимого сечения выработки любым известным способом, например описанным выше. В этом случае части составных анкеров 4, пересекающих сечение расширяемой выработки 3, отсоединяют описанным способом от части составных анкеров 4, находящихся в шпурах 2 вне сечения расширенной выработки 3, которые продолжают использовать для ее поддержания.

Предложенный способ сооружения горных выработок может быть реализован при проведении любых выработок - наклонных и горизонтальных, полевых и пластовых, проводимых вслед за лавой, а также при

расширении и ремонте горных выработок,

Использование способа наиболее эффективно для проведения горных выработок большого сечения в сложных горно-геологических условиях в связи с

большой трудоемкостью и малой скоростью проведения таких выработок, а также выработок, проводимых вслед за лавой.

Кроме того, при использовании этого способа обеспечивается: снижение трудозатрат и повышение безопасности работ при разрушении пород в основной выработке за счет исключения вывалов пород поддерживаемых составными анкерами, устанавливаемыми в шпуры, пробуренные

из опережающей выработки; увеличение скорости проведения выработки за счет обеспечения непрерывности и совмещения работ в опережающей и основной выработках; возможность проведения выработок с

анкерной крепью в условиях интенсивного смещения контура выработки (например, пучения) за счет использования составных анкеров и увеличения глубины шпура на величину этого смещения.

Формула изобретения

1.Способ сооружения горной выработки, включающий проведение опережающей выработки, бурение из нее шпуров впереди забоя основной выработки и установку в них анкеров вне ее сечения, разрушение породы и раскрытие сечения основной выработки, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения скорости сооружения выработки за счет совмещения операций проходческого цикла, анкера устанавливают с заглублением на величину смещения контура основной выработки после ее проведения и выполняют их составными, при этом в пределах сечения основной выработки составные части анкеров выполняют в виде распорных элементов, а разрушение породы производят путем создания усилий распора в этих элементах,

2,Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что составные части анкеров соединяют между собой термоциклированными элементами из материала с эффектом памяти формы.

3. Способ по пп.1 и2,отличающий с.я ,тем, что между шпурами, в которые устанавливают анкеры, бурят дополнительные шпуры в пределах сечения основной выработки,

4. Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и й-30 с я тем, что в отдельные дополнительные

0

5

шпуры устанавливают дополнительные распорные элементы и производят ими разрушение породы путем создания в них усилий распора.

5. Способ по пп.1-4, отличающий- с я тем, что выступающие из шпуров концы анкеров и распорных элементов соединяют, создают между ними усилия распора и сжатия или вибрацию и производят разрушение породы.

6. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что разрушение пород производят отдельными частями, площади сечения которых определяют из соотношения

зо((3)

i 1 m j 1 J 3

где So - площадь сечения основной выработки;

Vi.rti.Vj.rij - обьем и производительность выполнения i-й и J-й несовмещаемых операций соответственно в опережающей и основной выработках;

n,m - количество несовмещаемых операций соответственно в опережающем и основной выработках;

По - производительность разрушения горной породы в основной выработке;

13 - величина подвигания забоя основной выработки.

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при проведении выработок большого сечения, закрепленных анкерной крепью. Оно позволяет увеличить скорость сооружения выработки за счет совмещения операций проходческого цикла. Проводят опережающую выработку, бурят под нее шпуры и устанавливают в них составные анкеры с заглублением на величину смещения контура основной выработки и за ним. Составные части анкеров выполняют в виде распорных термоциклированных элементов из материала с эффектом памяти формы. Между анкерами возможно бурение дополнительных шпуров и установка в них дополнительных распорных элементов. Концы анкеров и элементов можно соединять между собой и создавать между ними усилия распора, сжатия или вибрацию Таким образом производят разрушение породы и раскрытие сечения основной выработки. Разрушение пород осуществляют отдельными частями, площади сечения которых определяются из аналитического выражения с учетом производительности выполнения несовмещенных операций. 5 з.п. ф-лы, 2 ил. СО с

ЈЈ.

VLA

22

// л

///

/7Г

Ш И Ш

7/ хЦг

//7

Щиг.1

4Ј

n,s

ш

ш

4Ј

-&s

J

/77

/ff

У/ //,

/// ///

К

И Ш И

2 4

77 Я i, Л

WTTTT/Tn

Щи i г