Способ поддержания горной выработки Советский патент 1991 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для обеспечения устойчивости выработок, поддерживаемых в сложных условиях, преимущественно трещиноватых породах, при высоком уровне напряженности вмещающего массива (при отношении величины горного давления к прочности пород на сжатие, близкого и большего единицы).

Цель изобретения - повышение надежности поддержания выработок при высоком уровне напряженности вмещающего массива.

На фиг.1 схематически показано сечение выработок на начальном этапе существования зональной деформационной структуры; на фиг.2 - то же, на завершающем этапе укрепления вмещающего массива.

Способ .основан на том, что вокруг выработок, пройденных в массиве, находящемся при высоком уровне напряженности вмещающих пород (когда величина горного давления приближается к уровню Длительной прочности пород и больше) и при наличии исходной системы трещин (ослаблений) массива, формируется зональная деформационная структура, причем положение зон уплотнения в границах вмещающего массива периодически изменяется (т.е. зоны разуплотнения начинают уплотняться, а зоны уплотнения - разуплотняться, причем эти процессы идут одновременно и взаимно влияют друг на друга). .

О

о

00

ел

ON

00

Предлагаемый способ осуществляется в следующем порядке.

По мере проведения выработки 1 производят ее крепление рамами крепи 2 с тампонажем закрепного пространства. Далее осуществляют наблюдения за процессом деформирования вмещающего массива: бурят контрольные скважины (шпуры) 3 наглу- бину, на которой будет расположена вторая кольцевая зона уплотнения, практически ,это 6-8 м, расстояния между веерами скважин (шпуров) 3 определяются однородностью литологического состава вмещающих пород по длине выработки. Контрольные скважины 3 оборудуют для наблюдений за деформированием вмещающего массива (устанавливают глубинные струнные реперы по длине скважин или используют оптические приборы для обследования их стенок).

Методика наблюдений определяется типом используемого замерного оборудования и соответствует общепринятой для конкретного типа замерного оборудования.

Первоначально деформационная структура массива вокруг выработки 1 имеет следующее строение: непосредственно к выработке 1 примыкает зона техногенной трещиноватости 4 (т.е. зона, развитие которой вызвано непосредственным влиянием выработки, и первоначальные размеры которой определяются способом ее проведения), за ней следует первая зона уплотнения 5, далее первая зона разуплотнения 6, затем вторая зона уплотнения 7 и т д. 1 После формирования в массиве первой зоны разуплотнения 6 бурят нагнетательные шпуры 8 до пересечения ими всей тол щины вмещающего массива в пределах зоны, упрочнение которой обеспечивает надежную работу выработки в течение срока ее поддержания.

Работы по упрочнению вмещающего массива начинают при максимальном раскрытии трещин и пустот в зонах разуплотнения, которое фиксируют при наблюдениях на замерных станциях

При этом до начала работ по упрочнению определяют продолжительность полного цикла существования зональной деформационной структуры (период времени от перехода уплотненной зоны в разуплотненное состояние и возвращения в исходное уплотненное), например, путем предшествующих наблюдений в сходных горно-геологических условиях.

С учетом продолжительности полного цикла существования зональной деформационной структуры подбирают скрепляющий раствор, продолжительность

затвердевания которого должна быть равна периоду перехода пород в зоне разуплотнения от максимальной степени разуплотне- - ния к максимуму уплотнения.

Для исключения возможности изливания неотверженного скрепляющего раствора из шпуров 8 на заключительном этапе первоначального упрочнения используют быстротвердеющий скрепляющий состав в

0 объеме, достаточном для формирования защитной непроницаемой оболочки. После чего извлекают из шпуров (скважин) 3 и 8 иньекторы и зачищают их от остатков скрепляющего состава.

5 В процессе нагнетания давление поддерживают на уровне, достаточном для упрочнения зон разуплотнения, поэтому зоны уплотнения 5 и 7 не подвергаются упрочнению

0 Через отрезок времени, соответствующий половине полного цикла существования зональной деформационной структуры, происходит разуплотнение зон 5 и 7, ранее бывших уплотненными зонами массива, со5 провождающееся уплотнением ранее разуплотненной зоны 6 и т.п. Развивающееся при этом давление на разуплотненную зону 6 приводит к ее повышенному пропитыванию скрепляющим раствором, с залечива0 нием пустот и трещин, что превращает породы этой зоны практически в монолит.

При максимальном развитии разуплотнения в зонах 5 и 7 (ранее бывших уплотненными) осуществляют повторное упрочнение

5 массива, прр этом упрочнению подвергаются зоны 5 и 7, так как в зону 6 и т.п. скрепляющий состав не пойдет, ибо порода в этих зонах уже уплотнена.

При этом используют быстротвердею0 щие скрепляющие составЪ

На этой стадии упрочнения целесооб- оазно (при особо сложных условиях поддержания) произвести установку анкеров в скважинах (шпурах) 3 и 8 длину которых

5 принимают из расчета перекрытия анкера1 ми не менее трех зон деформационной зональной структуры (I и II зон уплотнения и I зоны разуплотнения).

После отвержения скрепляющего рас0 твора анкеры будут замоноличены в скважинах

Таким образом, з массиве формируется уплотненная область, при этом прочность пород на сжатие в этой области становится

5 выше исходной, что снижает величину напряженности вмещающих пород. Формула изобретения Способ поддержания горной выработки включающий ее проходку, установку по- стоянной крепи, бурение скважин во

вмещающий массив, выявление деформационной зональной структуры разуплотнения и уплотнения массива вокруг выработки, определение времени окончания развития зон разуплотнения и их упрочнение путем нагнетания скрепляющего раствора до начала процесса самоуплотнения этих зон, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности поддержания выработки, дополег

нительно определяют время окончания процесса саморазуплотнения первоначальных зон уплотнения и производят в них повторное нагнетание скрепляющего раствора, при этом при первичном нагнетании используют раствор, схватывание которого происходит после самоуплотнения первичных зон разуплотнения, а при вторичном - быстротвердеющий раствор.

Изобретение относится к подземному строительству и может быть мспользовзно для повышения устойчивости выработок при высоком уровне напряжений вмещающего массива. Цель - повышение надежности поддержания выработки. По .мере проведения выработки производят ее крепление и тампонаж ззкрепного пространства. Бурят контрольные скважины и выявляют деформационную зональную структуру разуплотнения и уплотнения массива вокруг выработки. Определяют время окончания развития зон разуплотнения и упрочняют их нагнетанием скрепляющего раствора. Для этого используют раствор, который схватывается после самоуплотнения зон разуплотнения. Определяют время окончания процесса саморазуплстнения зон первичного уплотнения и повторно нагнетают в них быстротвердеющий раствор. 2 ил.

6

7

8

,д

Фи2.1

8

Фиг 2