Способ борьбы с пучением почв горных выработок Советский патент 1992 года по МПК E21D20/00 

Изобретение относится к горному делу, к способам борьбы с пучением почвы горных выработок.

Известен способ борьбы с пучением почвы, основанный на том, что в почве выработки нарезают наклонные щели, заполняемые податливым материалом. При процессе пучения за счет уплотнения податливого материала происходит частичное снятие нагрузки и сохранение целостности почвы выработки.

Недостатком данного способа является сложность его реализации за счет отсутствия информации о ряде характеристик пучащих пород, входящих в расчетную формулу.

Известен способ предотвращения пучения пород почвы, основанный на бурении наклонных шпуров, взрывании в них ВВ и закачивании вяжущего раствора, образующего барьерный целик за пределами контакта пучащих и устойчивых пород. препятствующий пучению.

Недостатком способа является ненадежность определения контакта пучащих и устойчивых пород и тем самым ненадежность возводимого барьерного цел.-ка.

Известен способ повышения устойчивости почвы горной выработки, основанный на взрывании зарядов ВВ в нижней части трубчатых анкеров и нагнетании в них вяжущего раствора.

Недостатки известного способа - ненадежность из-за необоснованности выбора исходных параметров (ширина выработки) для оценки параметров пучения, невозможность использования ВВ во многих угольных шахтах.

Целью изобретения является повышение надежности способа.

Одновременно с проходкой выработки определяют мощность породных слоев почвы и степень ослабленное™ механического контакта по этим слоям, после чего в почву выработки у ее бортов устанавливают

fe

VJ

О OJ Ю О VI

реперы, по факту сближения которых судят о начале процесса пучения почвы, по увеличению степени ослабленности механического контакта между выявленными при проходке слоями почвы определяют мощ- ность пучащего слоя, после чего почва выработки у бортов закрепляется анкерной крепью с шагом 0,5 м, углом расположения анкера 25 ± 5° относительно вертикали и длиной анкера

L (

cosa

+ la.a. + 0,1), М,

где h - мощность пучащего слоя, м;

а-угол расположения анкера, град;

1з.а. - длина замка анкера.

Таким образом, осуществляется определение мощности пучащего слоя и использование этого параметра при расчете и установке анкерной крепи.

На фиг. 1 показаны сгтзктограммы; на фиг. 2 - схема, поясняющая предлагаемый способ.

На фиг. 1 показаны спектрограмма 1, снятая в забое выработки и спектрограмма 2, снятая в той же точке после наблюдения сближения репер9в, на фиг. 2 - реперы 3, анкерная крепь 4, пучащий слой 5, контакт 6 слоя пучащих пород со слоем устойчивых пород, гайка 7, жесткая, стяжка 8.

Наличие горной выработки создает дополнительное давление в прилегающих к ней зонах. Если породы почвы угольного пласта податливы, то почва несколько деформируется и появляемся горизонтальная составляющая механического напряжения. В случае нахождения почвы пласта на недеформируемом основании (твердые породы) горизонтальная составляющая является причиной деформирования податливых пород с вспучиванием их в штреке. Скорость деформирования пород почвы определяется ее прочностными характеристиками, мощностью, трением на границе пучащих пород со слоем устойчивых пород.

Начало деформирования пород почвы характеризуется уменьшением трения на границе пучащего слоя и. следовательно, увеличением показателя степени ослабленности контакта S. Используя повторные геоакустические спектральные измерения (ГСИ), можно выявить увеличение S.

Устранить пучение можно устранив хо- тя бы одно из условий возникновения этого явления. Увеличением силы трения между пучащим слоем почвы и слоем устойчивых пород уменьшают возможность деформирования пород пучащего слоя.. Для этого достаточно увеличить силу давления пород

0

5

0

5 0

пучащего слоя на опору, что может быть достигнуто с помощью анкеров, стянутых жесткой стяжкой и установленных по контуру выработки. Длина анкеров выбирается из учета результатов ГСИ.

Способ осуществляется следующим образом.

В момент проведения выработки с по-1 мощью ГСИ по отснятой в забое с помощью аппаратуры Резонанс спектрограмме определяются мощности породных слоев почвы и с помощью относительного показателя S определяют степнеь ослабленности механического контакта по этим слоям (фиг. 1, кривая 1). После этого в почву выработки у ее бортов устанавливают реперы 3. В дальнейшем производятся периодические реперные измерения, и в случае сближения реперов производят повторные геоакустические измерения (фиг. 1, кривая 2), с помощью которых по факту увеличения показателя степени ослабленности S (фиг. 1, для слоя П2 2-5) по одному из слоев определяют мощность пучащего слоя. После этого в почву выработки у ее бортов бурят шпуры под углом 25+ 5° относительно вертикали (данную величину получают на основании опыта ведения горных работ) и устанавливают анкера 4 длиной

1 (

cosa

+ 1з.а.+0,1),М.

где h - мощность пучащего слоя 5;

з.а. - длина замка анкера, м.

Анкера устанавливаются таким образом, чтобы их замки находились целиком за пределами пучащего слоя 5, т.е. ниже контакта слоя пучащих пород со слоем устойчивых пород 6. На конец анкера длиной О,Т м устанавливается гэйка 7. Шаг установки анкеров 0,5 м. анкера стягиваются один с другим жесткой стяжкой 8.

Использование предлагаемого способа позволяет эффективно прогнозировать пучение пород почвы и бороться с ним, что снижает затраты на поддержание горных выработок, а также более ритмично ведутся работы по добыче угля.

Формула изобретения

Способ борьбы с пучением почв горных выработок, включающий проходку выработки и установку в почву у ее бортов наклонных анкеров, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности способа, одновременно с проходкой выработки определяют мощность слоев почвы и степень ослабленности механического контакта по этим слоям, устанавливают в почву выработки у ее бортов реперы и при их сближении

по увеличению степени ослабленное™ ме-где L - длина анкера, м;

ханического контакта определяют мощ-а - угол расположения анкера к верТиность пучащего слоя, и анкеры устанавливаюткали, град;

с шагом 0,5-1,0 м под углом к вертикали 20-I - длина замка анкера, м;

30° и определяют их длину из выражения ccTsa+l + - мощность пучащего слоя, м.

h - мощность пучащего слоя, м.

Изобретение относится к способам проходки горных выработок в пучащих породах. Цель - повышение надежности способа. Одновременно с проходкой выработки определяют мощность породных слоев почвы и степень ослабленное™ механического контакта по этим слоям. В почву выработки у ее бортов устанавливают реперы и при их сближении по величине степени ослабленное™ механического контакта определяют мощность пучащего слоя. У бортов выработки устанавливают анкера с шагом 0,5-1,0 м под углом к вертикали 20-30°. Их длину определяют из аналитического выражения. 2 ил.

У v- .v.ir.V .- . -. -.. /

.- . ;Р: . :Л :.:. г V ;, -. ;.: : . : : : ... -.- ........:.. ;: . .

. л t .... -, ..

т ..- ...II, - --- - -.. - - V

Фиг. 1