Способ опережающего упрочнения пород кровли горных выработок Советский патент 1991 года по МПК E21D20/00 

Изобретение относится к горному делу, з частности к способам опережающего упрочнения пород кровли горных выработок.

Известен способ упрочнения кровли горимх выработок при помощи железобетонных шганг, возводимых в нисходящих скважинах, причем установку шланг осуществляют до обнажения кровли из предварительно пройденной сверху выработки

Недостатком известного способа является значительная трудоемкость работ ввиду того, что для осуществления его необходимо пройти сверху специальную выработку, которую к тому же также нужно закрепить.

Известен также другой способ упрочнения пород кровли горных выработок, включающий Ьурение шпуров в кровлю будущей выработки и установку в них анкерной арматуры из параллельно расположенной сбоку другой выработки.

Недостатком этого способа является необходимость проведения и крепления дополнительной выработки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ опережающего крепления пород кровли горных выработок, включающий бурение наклонных опережающих скважин в направлении проведения выработки и установку в них анкеров.

Недостатком данного способа является то, что наклонные анкеры воспринимают возникающие в массиве растягивающие усилия, вследствие чего снижается эффективность закрепления пород.

Цель изобретения - повышение эффективности закрепления пород.

Указанная цель достигается тем, что перед проведением горной выработки по породам с неустойчивой кровлей предварительно проходят две буровые камеры вкрест направления проведения выраЁ

XI

О

ю о

00

ю

ботки, из которых бурят веера горизонтальных опережающих скважин в кровлю будущей выработки, в которые устанавливают тросоинъекционные штанги и нагнетают твердеющий состав, тем самым создается искусственная кровля из комбинации смо- лопородного массива и тросовых штанг, которая способна воспринимать возникающие в массиве растягивающие усилия.

На фиг. 1 м 2 изображена схема опережающего упрочнения пород кровли горных выработок; на фиг. 3 - схема построения опережающих скважин; на фиг. 4 - конструкция инъекционной штанги.

Способ упрочнения пород кровли осуществляют следующим образом.

Перед проведением горной выработки I по породам с неустойчивой кровлей 2 предварительно проходят две буровые камеры 3 и 4 вкрест направления проведения выработки 1 (под углом 60° к оси выработки), из которых бурят веера горизонтальных опережающих скважин 5. 8 скважины устанавливают тросоинъекционные штанги (не показаны), и при помощи установки по многоканальной схеме нагнетают твердеющий состав одновременно во все скважины.

Буровые камеры 3 и 4 проходят на уровне, превышающем уровень выработки ч на 1,0-1.5 м. Это позволяет бурить веера опережающих скеажин горизонтально над сровлей будущей выработки. Причем веер скважин, пробуренных из буровой камеры 3, находится на 0,5 м ниже веера скважин, пробуренный из буровой камеры 4, и на 0,5 м выше контура выработки 1. Расположение скважин таким образом позволяет избежать пересечения скважин противоположных вееров друг с другом (при пересечении скважин невозможно будет установить тро- соинъекционную штангу в одну из них) и создать искусственную сетку из тросоинъ- екционных штанг в кровле будущей выра- ботчи.

Для определения длины, углов наклона и густоты скважин необходимо предварительно провести графические работы (фиг. 3). Сначала намечается зона б упрочнения (концы скважин 7 должны пересекаться с зоной 6 упрочнения). Затем наносится скважина № 1 (как можно ближе к забою выработки 8, но с учетом того, чтобы можно было ее пробурить в производственных условиях). От конца скважины № 1 наносят перпендикуляр 9. равный 1.5 м (при радиусе распространения твердеющего состава, равном 1,0 м расстояние между концами скважин должно быть не м%нее ,5 R, т.е. 1,5 м в нашем случае) и намечают точку 10.

Соединив точки 10 и 11 (точка 11 - место расположения бурового стакана, все скважины в веере бурятся с одного положения, без перестановки стзнка), получим скважину № 2 и угол ее наклона относительно скважины №1.8 этом порядке намечаются все скважины веера. В идентичном порядке намечаются и все скважины веера в противоположной буровой камере. Расстояние

0 между последними скважинами № 8 обоих вееров не должно быть более 1,5 R (1,5 м).

Наметив таким образом все скважины обоих вееров, получаем количество скважин, углы их наклона и длину. Длина сква5 жин замеряется линейкой (чертеж должен осуществляться в удобном для замеров масштабе). Определив длину скважин, необходимо произвести расчет экономической целесообразности применения данного

0 способа опережающего упрочнения кровли выработок (приведен ниже) по сравнению с традиционным применяемым способом крепления. Егпи стоимость крепления при известном (традиционное крепление лесо5 материалами) и предлагаемом способах одинакова, то f чтом случае все равно предпочтительнее предлагаемый способ, так как экоеюмитея собственный материал - лес. Тросоинъекционная штанга (фиг. 4) со0 стоит из троса 12, нагнетательной трубки 13 перфорированной отверстиями 14,ниппеля 15, рубашки 16 из эластичного открытопори- стого материала типа губки.

Внутренний диаметр рубашки 16 мень5 ше диаметра нагнетательной трубки 13 на 10-15 %, а наружный - на 10-15 % больше диаметра скважины.

Герметизацию скважин осуществляют следующим образом.

0 Перед установкой тросоинъекционных штанг рубашку 16 из эластичного открыто- пористого материала пропитывают ускорителем отверждения состава Затем устанавливают тросоинъекционные штанги

5 в скважины и нагнетают твердеющий состав, который по заполнении объема скважин проникает в поры рубашки 16, вступает в реакцию с ускорителем отверждения и затвердевает в ней, тем самым герметизируя

0 устья скважин.

По предлагаемому способу упрочняют породы твердеющими составами на основе синтетических смол, способных быстро реагировать на действие ускорителей отверж5 денИя - катализаторов. В качестве катализаторов могут служить: для феноло- формальдегидных смол - бензосульфокис- лота, для мочевино-формальдегидных смол - отверждающий агент ВАГ-3, для полиуре- тановых смол - триэтиламин Наличие катализаторов в герметизирующей рубашке ,-ю- зволяет сократить время отверждения состава до 30 с.

Нагнетание твердеющего состава осуществляют по однорастворной схеме, ото- рая заключается в следующем.

В емкость, смонтированной нз платформе от вагонетки (это может быть и ваго-. нетка), заливаются компоненты твердеющего состава и перемешиваются электромеханической мешалкой. Емкость соединена с насосом типа НВУ-ЗОМ. При включении насоса твердеющий состав из емкости подается по шлангам в сквяжины.

Многоканальная схема достигается тем, что к основному шлангу от насоса присоединяется мнс оканальный распределитель, от которого также по шлангам твердеющий состав подаете непос едст- венно в каждую скважину.

Соотношение компонентов в твердеющем составе должно быть таким, чтобы время гелеобразования было не менее одного часа. Это вызвано тем. что твердеющий состав не допжен затвердеть ряньше. чем бу- дет закончено инъектмрование массива, иначе он затвердеет в оборудовании, шлангах и нагнетательная установка выйдет из строя. По окончании нагнетания вся установка промывается водой.

Нагнетание твердеющего состава осуществляют под высоким давлением - до 25 МПа. При установившемся давлении в 25 МПа нагнетание прекращается. Установившееся давление считается в том случае, если при отключении установки давление не снижается.

Оормула изобретения Способ опережающего упрочнения пород кровли горных выработок, включающий устройство камер, кровли которых располагают выше кровли выработки, бурение из них скважин над кровлей будущей выработки и параллельных ей, установку в них штанг и нагнетание твердеющего состава, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности закрепления пород, камеры устраивают с обеих сторон от выработки вкрест простирания направ- ления ее проведения, при этом скважины бурят скрещивающимися веерами, которые располагают на разном уровне, а штанги используют тросоинъекционные.

Изобретение относится к подземному строительству и позволяет повысить эффективность закрепления пород впереди забоя горной выработки. С обеих сторон выработки окрест простирания направления ее проведения устраивают камеры, кровли которых располагают зыше кровли выработки и параллельно ей. Из камер веерами бурят скважины над кровлей выработки и располагают на разном уровне. Веера скважины скре- щиваются между собой. В скважины вставляют тросоинъекционные шланги и нагнетают твердеющий раствор. 4 ил.

Фиг. /

Фиг, I

Физ.З

л

V6

V

N