Способ защиты подрабатываемых сооружений Советский патент 1992 года по МПК E21C41/16 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для защиты подрабатываемых объектов при выемке преимущественно наклонных и крутопадающих залежей.

Одним из способов защиты подрабатываемых сооружений является полная закладка выработанного пространства 1. Полная закладка выработанного пространства породой, доставленной извне, связана с большими сложностями в организации работ, является дорогостоящей и не обеспечивает надежного результата, поскольку закладочный материал имеет некоторую податливость и не исключает деформаций охраняемого объекта. Закладка камер под кровлю не всегда технически возможна. Кромо того, закладка выработанного пространства начинается после того, как произведена выемка полезного ископаемого из камер и первичные подвижки уже произошли. Таким образом, полная закладка вырах|

2

Ю

ю

О

СО

ботаиного пространстве не обеспечивает надежной защиты сооружений от влияния подработки.

Основным способом защиты объектов и сооружений от подрабона- является оставление охранных целмков, под которыми понимают оставление част полезного ископаемого под охраняемым объектом, чтобы избежать поврех деиия его в результате сдвижения налегающих пород 2. Построение охранных целиков заключается в определении границ, до которых можно вести горные работы, но вызывая недопустимых повреждений п охраняемых объектах. Для этого определяют углы сдвижения подрабатываемого массшза и от границ охраняемой площадм под ysлам едгмжеиил откладывают вниз границы охранного целика до пересечения их с контуром залежи полезного ископаемого. Углом сдвижения пород считается внешний относительно выработанного пространств угол, образован- ный на вертикальном разрезе по простиранию и в:среп простирания залежи полезного ископаемого (чо главным сечениям мульды сдвижения) горизонтальными линиями и линиями, соединяющими границу выработанного пространства с границей зоны опасных сдвижений из земной поверхности. В связи с тем. что углы сдвижения массива залегающих пород при выемке кру- топадающих пластов имеют небольшие значения (например, для условий Донбасса они принимают значения до 30° для неподработанной толщи и до 25° для подработанной), в охранные целики попадают большие объемы полезного ископаемого, соответственно возрастает ущерб от потерь, сокращается фронт очистных робот, неэффективно используются недра.

Целью изобретения является снижение потерь полезного ископаемого о охранном целмке за счет уменьшения его размеров без снижения надежности защиты охраняемого сооружения,

Цель достигается тем, что согласно способу, включающему опоеделеиие углов сдвижения подрабатываемого выемкой полезного ископаемого массива, определение границ и контура охранного целика под сооружением, установление зон разрушения пород в массиве в процессе очистной выемки при полном обрушении налегающих пород и формирование охранного целика под сооружением выемкой полезного ископаемого до его границ,определение последних осуществляют по значениям углов, превышающих углы сдвижения, но не более их предельных значений, вдоль контура охранного цет-жя до начала змемки полезного

ископаемого осуществляют ослабление массива и производят сдвижение пород вдоль ослабленной зоны выемкой полезного ископаемого, при этом расстояние от зо- ны ослабления массива вдоль границы охранного целика до границы очистной выемки принимают не менее-величины зоны разрушения пород, причем в лежачем боку зоны ослабления массива за ее пределами 0 формируют зону упрочнения пород параллельно зоне ослабления, при этом создают в массиве сжимающие усилия параллельно направлению смещения пород вдоль зоны ослабления, а при ведении очистных работ 5 интенсифицируют сдвижение пород подачей в зону ослабления массива вещества, уменьшающего внутреннее трение пород.

На чертеже изображена схема, поясняющая осуидествление предлагаемого спосо- 0 б-з, где 1 - охраняемый объект, 2 - граница охраняемой площади с учетом бермы безопасности, 3 - граница охранного целика, построенного под углом сдвижения Д 4 - пласт полезного ископаемого, 5 - граница 5 очистной выемки при построении охранного целика под углом сдвижения , 6 - зона ослабления массива, созданная под предельным углом , 7 - вспомогательная выработка, служащая для образования зоны 0 ослабления массива, 8 - граница зоны открытых трещин, возникающих в массиве вокруг очистных выработок после в.ыемки полезного ископаемого, 9 - буровые скважины с установленной в них крепью, 10 5 вспомогательная выработка с находящимся там натяжным устройством, 11 - граница сдвижения пород при построении, охранного целика предложенным способом, 12 - граница очистной выемки при построении 0 охранного целика предложенным способом.

Способ осуществляется следующим об- разом. Крутопадающее рудное тело с углом падения около 70° залегает в нёпосредст- 5 венной близости от трубопровода большого диаметра, расположенного по направлению его простирания, Охрана его осуществляется с оставлением охранного целика. Углы сдвижения налегающей толщи пород, опре- 0 деляющие положение границ охранного целика, определены согласно Правил 2. например, для условий Донецкого бассейна по формуле

/ 85° -0,8 On, но не менее 30°, (1) где /3-угол сдвижения пород;

Gh - угол падения рудного тела ( On 70°).

В соответствии с формулой (1) угол сдвижения принят ,

К настоящему времени запасы руды отработаны практически до границы охранного целика. Для продолжения работы предприятия необходимо решить вопрос выемки руды в пределах охранного целика. По своему характеру охраняемый объект относится к особо важным, что исключает возможность его подработки. Перенос объекта связан с большими материальными затратами и не может быть выполнен силами руд- ника. Известные варианты выемки с полной закладкой выработанного пространства делают добычу экономически неэффективной и, кроме того, не исключают возможности подработки трубопровода.

Для построения охранного целика предложенным способом необходимо определить значения предельных углов и размеры зоны открытых трещин, возникающих в массиве вокруг очистных выработок после выемки полезного ископаемого.

Ранее выполненными исследованиями на месторождении установлено, что размеры зоны нарушений вокруг очистных работ не превышают -выемочной мощности, т.е. около 20 м. Знамения предельных углов, определенные для условий региона, составляют On 60°.

Создание зоны ослабления массива производят путем прострела ряда взрывных скважин, пробуренных из подземной выработки, пройденной в направлении по простиранию рудного тела на расстоянии не менее 20 м от его границы, под углом 60° к горизонту с наклоном в сторону охраняемо- го объекта4, причем расположение выработки выбрано таким образом, чтобы расстояние от внешних концов скважин, выходящих на земную поверхность до границы охраняемого участка, было не меньшим радиуса влияния скважины при взрыве, т.е.. если радиус разрушения при взрыве скважины составляет ,5 м, то расстояние от верхних концов скважин до границы бермы безопасности не должно быть меньшим этой величины. Ширина зоны ослабления массива, равная 2R, составляет в этом случае 3 м.

В связи с тем, что массив налегающих пород содержит глинистые сланцы, для об- легчения проскальзывания пород в плоскости зоны ослабления в эту зону при ведении очистных работ необходимо подавать воду с поверхности. Обьем подаваемой воды определяется опытным путем и зависит от сте-

пени намокания пород и соответственно снижения коэффициента внутреннего трения пород в зоне ослабления массива.

По сравнению с прототипом данный способ позволяет значительно сократить потери полезного ископаемого в целиках при одновременной сохранности охраняемого объекта, а дополнительные запасы руды, вовлекаемые в отработку, обеспечат работу горнодобывающего предприятия без снижения производственных мощностей в течение 5-6 лет.

Экономический эффект от вовлечения в отработку дополнительных запасов без дополнительных расходов по переносу объекта или строительству закладочного комплекса составит около 250-300 тыс.

Формула изобретения

Способ защиты подрабатываемых сооружений, включающий определение углов сдвижения подрабатываемого выемкой полезного ископаемого массива, определение границ и контура охранного целика под сооружением, установление зон разрушения пород в массиве в процессе очистной выемки при полном обрушении налегающих пород и формирование охранного целика под сооружением выемкой полезного ископаемого до его границ, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь полезного ископаемого в охранном целике за счет уменьшения его размеров без снижения надежности защиты охраняемого сооружения, определение границ охранного целика.осуществляют по значениям углов, превышающих углы сдвижения, но не более их предельных значений, вдоль контура охранного целика до начала выемки полезного ископаемого осуществляют ослабление массива и производят сдвижение пород вдоль ослабленной зоны выемкой полезного ископаемого, при этом расстояние от зоны ослабления массива вдоль границы охранного целика до границы очистной выемки принимают не менее величины зоны разрушения пород, причем в лежащем боку зоны ослабления массива за ее пределами формируют зону упрочнения пород параллельно зоне ослабления, при этом создают в массиве сжимающие усилия параллельно направлению смещения пород вдоль зоны ослабления, а при ведении очистных работ интенсифицируют сдвижение пород подачей в зону ослабления массива вещества, уменьшающего внутреннее трение пород.

Использование: защита сооружений при подземной разработке полезных ископаемых. Сущность изобретения: границы охранного целика определяют по значениям углов, превышающих углы сдвижения, но не более их предельных значений, вдоль контура охранного целика осуществляют ослабление массива, вдоль ослабленной зоны производят сдвижение пород, расстояние от зоны ослабления массива вдоль границы охранного целика до границы очистной выемки принимают не менее величины зоны разрушения пород, в лежащем боку зоны ослабления массива за ее пределами формируют зону упрочнения пород параллельно зоне ослабления и создают в массиве сжимающие усилия параллельно направлению смещения пород вдоль зоны ослабления, при ведении очистных ра-бот интенсифицируют сдвижение пород подачей в зону ослабления массива вещества, уменьшающего внутреннее трение пород. 1 ил. сл С