Способ охраны горных выработок Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 E21D9/00 

Изобретение относится к горной прбмышленности и может быть использовано при охране выработок на участках, подвергающихся влиянию динамических зон повышенного горного давления (ДЗПГД) от горных работ на выше- или нижележащих пластах.

Известен способ приведения выработок, включающий создание в слое пород, расположенном между выбросоопасной или удароопасной породой и проводимой выработкой предохранительного демпфирующего слоя или демпферной оболочки вокруг выработки.

Недостатками указанного способа является то, что демпфирующие слои, создаваемые для предохранения от динамических и газодинамических явлений; не обеспечивают по своим прочностным и геометрическим параметрам сохранность выработок и их безремонтную эксплуатацию при влиянии ДЗПГД, возникающих при подработке или надработке.

Известен способ проведения горных выработок вблизи выбросоопасного массива, согласно которому для повышения безопасности выработку проводят в предохранительном слое, который создают как в породах между пластом и вы работкой, так и на пласте над- или под выработкой.

Однако вследствие того, что тампонаж- ный материал нагнетают на пласт, приходится изменять режим и параметры отработки пласта. Данный способ предохраняет от выбросов, но не устраняет вредное влияние ДЗПГД от лавы, работающей по пласту, которое ведет к порче выработки.

Известен способ проведения вырабо- ток при отработке свит сближенных пластов. Способ включает проведение выработок на участках, впоследствии подвергающихся под- или надработке в мощных слоях прочных пород в предохранительном слое на удалении, превышающем двенадцатикратную мощность подрабатывающего пласта, закрепление их податливой крепью и крепью усиления.

Недостаток известного способа - высо- кие расходы на ремонт и восстановление выработок, особенно при их подработке, в связи с тем, что не удается устранить влияние динамических зон повышенного горного давления (ЗПГД) и смещений вмещающих пород, в связи с чем не рекомендуется подработка выработок.

Цель изобретения - увеличение безремонтного срока поддержания при сокращении расходов на ремонт выработки после ее под- или надработки за счет устранения вредного влияния динамических зон повышенного горного давления без изменения режима и параметров отработки пласта.

Указанная цель достигается тем, что вы- работку проводят таким образом, чтобы предохранительный слой находился между ней и разрабатываемым пластом, а предохранительный слой выбирают из условия необходимой его мощности не менее 0,1- 0,15 ширины подрабатывающей или надра- батывающей лавы, при этом, что расстояние от почвы выработки до кровли предохранительного слоя при ее подработке или от кровли выработки до почвы слоя при надра- ботке принимают равным не менее полуширины выработки.

В качестве предохранительного слоя выбирают слой песчаника с пределом прочности на одноосное сжатие не менее 500

г

кг/см .

Кроме того, при приближении створа подрабатывающей лавы на 100-120 м производят усиление крепи охраняемой выработки.

Предохранительный слой создают до под- или надработки упрочнением пород связующими упрочняющими составами.

На чертеже приведена схема, поясняющая предлагаемый способ.

Способ осуществляют следующим образом.

Участок пласта 1, предназначенный к отработке, необходимо подготовить выработками 2. Срок эксплуатации выработок 2 таков, что они оказываются подработанными в результате отработки запасов пласта 3. Чтобы обеспечить сохранность выработок 2 на весь период эксплуатации, их размещают над предохранительным слоем 4. В качестве предохранительного слоя выбирают слой прочных пород: песчаника, алевролита и т.п., такой, чтобы поелел прочности на сжатие превышал 500 кг/см2. Кроме того, мощность предохранительного слоя должна быть не менее десятой части подрабатывающей лавы 5 (если слой залегает в породах, близких к нему не прочности) или 0,15 части лавы (если слой в породах уступает значительно ему по прочности, но не менее 8 м). Выработки размещают так, что расстояние от почвы выработки до кровли предохранительного слоя при ее подработке или от кровли выработки до почвы слоя при надработке составляет не менее полуширины охраняемой выработки. В местах под выработками 2, где предохранительный слой выклинивается или уменьшается его прочность, бурят скважины и упрочняют слой непрочных или рыхлых пород в указанных геометрических (мощность) и прочностных параметрах (предел прочности). Для этого закачивают под давлением раствор, например, смолы УКС или М-60. При небольшом (10-12т, где т - мощность подрабаты- вающего пласта 3) удалении от подрабатывающей лавы 5 или неустойчивых вмещающих породах крепь выработок 2 усиливают при приближении створа забоя подрабатывающей лавы 5 на удаление 100- 120 м крепью 6 усиления (дополнительные стойки под верхняки или другим известным способом). Предохранительный слой принимают на себя концентрацию напряжений, возникающую в динамической зоне ПГД, образующейся при приближении забоя. При этом слой может быть разбит трещинами, но за ним все равно обеспечиваются благоприятные условия охраны выработок.

Это достигается при параметрах слоя 0,1-0,15 ширины подрабатывающей выработки. Именно такое удаление должно отделять выработку от предохранительного слоя, чтобы при его деформировании не произошло динамических разломов почвы (при подработке) или вывалов в выработку (при надработке).

Кроме устранения разрушающих напряжений, предохранительный слой указанных параметров улучшает условия деформирования выработки. Именно наличие мощных (10-16 м) слоев с прочностью на сжатие 500- 700 кг/см2 и более выполаживаетуглы обрушения и разрывов на 30-40% по сравнению со слоистым массивом, сложенным породами одной прочности (до 70-80° по сравнению 85-90°).

Выполаживаниеуглов разрыва характеризует ту особенность процесса сдвижения слоев пород с содержащимися в них выработками, что уменьшается на столько же (на 30-40%) кривизна и наклон в мульде сдвижения, которые в наибольшей степени характеризуют влияние сдвижения на инженерные сооружения, в том числе горные выработки. Механизм такой компенсационной работы слоя тем более понятен, если учесть, что даже в случае его полного разлома, в самых неблагоприятных условиях, он разделяет на блоки 16-40 м с предельной мощностью 8 м (который также является параметром предлагаемого изобретения, важный в случаях коротких (50-60 м) лав.

П р и м е р. В шахте лава, отрабатывающая запасы пл. Кю на мощность 3 ми длиной 200 м, подрабатывает участок массива горных пород с пластами Киз и Кц подготавливаемыми к отработке. С целью своевременной подготовки запасов указанных пластов, необходимо провести групповой штрек, который окажется в подрабатываемой зоне сечением 12,5 м2, шириной 4 м. Место проведения штрека выбирают следующим образом. По данным кернового опро- бования устанавливают, что пл. Kia находится от подрабатывающего Кю на удалении 95м. В15 мот почвы Киз находится слой песчаника мощностью 21 м с прочностью на сжатие 600 кг/см затем в 30 м от песчаника слой алевролита с прочностью на сжатие 520 кг/см2. Поскольку последующее ведение горных работ на пл. Kia планируют проводить с использованием штрека, его заложение. выбирают над кровлей ближнего к пласту KIS слоя песчаника, мощность которого превосходит 0,1 Х0 20 м, на удалении почвы штрека от него а/2 2 м.

Таким образом, штрек проводят над слоем песчаника в 2 м от него и в 10 м от пл. Kis, что обеспечивает высокие темпы проходки. Штрек закрепляют податливой крепью А.П. При подходе створа забоя подрабатывающей лавы на 100-120 м под каждую раму устанавливают дополнительно

деревянную стойку. На одном из участков протяженностью 20 м под трассой штрека производят выклинивание песчаника и замещение его алевролитом с прочностью 300

кг/см2. Для сохранения штрека под ним создают прочный слой мощностью 20 м. Для этого пробурены скважины, на длину 22 м в почву штрека через 5.М; Осуществили гидроразрыв из них с целью активизировать трещиноватость, затем в скважины нагнетали 50%-ный раствор карбомидной смолы УКС. В качестве отвердителя применяется 5%- ный водный раствор щавелевой кислоты. Время отвердения 60 мин. Нагнетание проводки с помощью установки, оборудованной смесителем, шестеренчатым насосом НШ-10 и предохранительным клапаном АГ- 52-22.

20

Формула изобретения

1.Способ охраны горных выработок, включающий определение места расположения предохранительного слоя, проведение горной выработки над или под разрабатываемым пластом, находящейся в зоне влияния разрабатываемого пласта, о т л и- ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения безремонтного срока поддержания горной

выработки за счет устранения вредного влияния динамических зон повышенного горного давления без изменения режима и параметром отработки пласта, горную выработку проводят над или под предохранительным слоем мощностью не менее 0,1-0,15 ширины под- или надрабатываю- щей лавы и пределом прочности горных пород на одноосное сжатие не менее 500 кг/см2 и разрабатываемым пластом на расстоянии от почвы горной выработки до кров- ли предохранительного слоя при подработке горной выработки или от ее кровли до почвы предохранительного слоя при надработке горной выработки не менее

полуширины ее основания.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем , что на расстоянии 100-120 м от створа подрабатывающей лавы ведут усиление крепи горной выработки.

3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что предохранительный слой формируют в горных породах до под-или надраб отки упрочнением их связующими упрочняющими составами.

Изобретение относится к горному делу и позволяет увеличить безремонтный срок поддержания горной выработки (ГВ)за счет устранения вредного влияния динамических зон повышенного горного давления без изменения режима и параметров отработки пласта. Проходят ГВ 2 над предохранительным слоем (ПС) пород 4. В качестве ПС выбирают слой горных .пород (ГП) мощностью 0,1-0,15 ширины под- или надраба- тывающей лавы. При под- или надработке ГВ размещают на расстоянии от ПС, равном половине ширины ее основания. В местах, где ПС выклинивается или уменьшается его прочность, в ПГ бурят скважины и закачивают в них упрочняющие составы. В качестве ПС выбирают ГП с пределом прочности на одноосное сжатие не менее 500кг/см2. При приближении створа подрабатывающей лавы на расстояние 100-120 м ГВ усиливают крепью 6 усиления. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. СО с