Способ управляемого сдвижения подрабатываемого массива горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21C41/26 

ч о о

Изобретение может быть использовано при управлении процессом сдвижения подрабатываемого массива при подземной разработке полезных ископаемых системами с обрушением налегающих пород. Цель предотвращение развития зоны обрушения и снижение величины сдвижения и деформации за ее границами. Управление процессом сдвижения осуществляют созданием внутри воронки обрушения дополнительного бокового распора. До прогнозируемого срока образования воронки обрушения на земной поверхности в пределах площади воронки отсыпают отвал пустых пород, высоту отвала рассчитывают из условия заполнения образовавшейся воронки обрушения и формирования остаточного отвала массой, обеспечивающей необходимый дополнительный боковой распор, Положительный эффект - снижение активности процесса сдвижения, обеспечение защиты охраняемых сооружений при более полном извлечении полезного ископаемого при применении разработки с обрушением налегающей толщи пород, 1 ил. (Л С

Изобретение относится к области горного дела, преимущественно к процессу сдвижения горных пород при подземной разработке полезных ископаемых системами с обрушением налегающих горных пород и может быть использовано для сохранения устойчивости окружающего массива и обеспечения безопасности находящихся на нем охраняемых объектов.

Известен способ сохранения устойчивости подрабатываемого массива горных пород за счет оставления предохранительных целиков, отстраиваемых от границ охраняемого объекта под углами сдвижения. Недостатком способа является значительная потеря полезного ископаемого, оставляемого в предохранительном целике.

Известен способ управления сдвижением подрабатываемого массива горных пород, включающий отделение охраняемого участка or сдвигающегося массива щелью и создание противодавления со стороны сдвигающегося массива путем отсыпки отвалов пустых пород на участке породной

ю

призмы возможного обрушения. Обеспечивая повышение устойчивости охраняемого участка массива в рыхлых отложениях, способ малоэффективен в скальных породах, так как не обеспечивает необходимого снижения величины сдвижения и деформации за границами зоны обрушения.

Целью изобретения является предотвращение развития зоны обрушения и снижение величины сдвижения и деформации за ее границами.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе управления сдвижением подрабатываемого массива горных пород,включающемсоздание противодавления на сдвигающейся породный массив и отсыпку отвала пустых пород п зону обрушения мульды сдвижения, внутри воронки обрушения создают дополнительный боковой распор, определяемый выражением:

1 Нр fuLfc 9l-c gr)fsin/ -COSltaja yo 1. МПа (|)

Р« v М0 I -- -У.1--CJ1С Л

д° I sinGfr-tfU-cojtfr- tgp

-У°7°

где Нр - глубина разработки, м;

ут - плотность породы в массиве, т/м3; Уо - плотность обрушенных пород, т/м3;

Р угол наклона вероятной плоскости сдвижения, град.;

/ т-угол воронкообразования вмещающих пород, град;

( угол внутреннего трения окружающих пород, град;

1 - sinp. ,г

i -i-slno коэффициент бокового

давления обрушенных пород;

р- yrori внутреннего трения горных пород в зоне обрушения, град.

Дополнительный распор действует равномерно по всей плоскости ограничивающей воронку обрушения и создается массой отвала отсыпаемого в воронку обрушения, высоту которого определяют по формуле

н.,. о2 Г- W Яр) (sM cgLgtgjj 1 „ 2)%4btsJn jS -/J)-l-c« pm-/J)4 Р {2)

где Ьв - глубина образующейся воронки обрушения, м.

На чертеже изображена схема формирования первоначальной воронки обрушения и границы критических деформаций, возникающих на последующих этапах развития процесса управляемого сдвижения подрабатываемого массива по изобретению.

При подземной разработке выемка полезного ископаемого 1 приводит к образованию первоначальной воронки обрушения

2 частично заполненной обрушенными породами. Первоначальная воронка обруше- . ния располагается под углом около 85° к контуру отработанной площадки. Вокруг i

нее возникает зона плавных деформаций, в которой первоначальная граница критических деформаций 3 определяется размерами воронки обрушения 2 и геомеханическими условиями разработки,

0 В дальнейшем из-за незначительного бокового распора обрушенных пород 7 в окружающем массиве развиваются оползневые явления, расширяющие первоначальную воронку обрушения 2 до границ 4, а перво5 начальная граница критических деформаций 3 перемещается в положение 5, при котором охраняемый объект 6 попадает е зону деформаций и может быть разрушен. Предлагаемый способ осуществляют

0 следующим образом. До прогнозируемого срока образования воронки обрушения 2 от разработки рудного тела 1 на земной поверхности в пределах площади будущей воронки обрушения отсыпают отвал пустых

5 пород. Высота отвала рассчитывается по формуле (2) и обеспечивает заполнение образовавшейся воронки обрушения и высоту остаточного отвала, создающего необходимый дополнительный боковой распор на ок0 ружающий массив 10, величина которого достаточна для удержания окружающих пород в устойчивом состоянии и рассчитывается по формуле (1). Дополнительный боковой распор на окружающий массив

5 предотвращает развитие воронки обрушения и первоначальная граница критических деформаций 3 не смещается в сторону охраняемого объекта.

Таким образом, по предлагаемому спо0 собу ограничение размеров зоны обруше- нил и степени ее влияния на окружающую территорию и охраняемые объекты достигают за счет создания внутри воронки обрушения дополнительного бокового распора,

5 являющего следствием влияния предварительно сформированного на площади воронки обрушения отвала пустых пород определенных параметров.

0 Формула изобретения

Способ управляемого сдвижения подрабатываемого массива горных пород. включающий создание противодавления на сдвигающийся породный массив и отсыпку

5 отвала пустых пород в зону обрушения мульды сдвижения, отличающийся тем. что, с целью предотвращения развития зоны обрушения и снижения величин сдвижения и деформаций за ее границами, внутри воронки обрушения создают

дополнительный боковой распор, определяемый выражением

H(etjg-eujЈ Vsin/ -cosЈtgp) sb(pm -ft 4-cos (J9 -f)tap

-x« IМПа

где Нр - глубина разработки, м;

УФ - плотность породы в массиве, т/м : у0- плотность обрушенных пород, т/м3;

ft - угол наклона вероятной плоскости движения, град.;

И V /О /7

рт - угол воронкообразования вмещающих пород, град.:

р- угол внутреннего трения окружающих пород, град.;

По

1 -Sln/9

1

коэффициент бокового

10

давления обрушенных пород;

р- угол внутреннего трения горных пород в зоне обрушения, град.

УОТ&

/