Способ снижения удароопасности при проведении горных выработок Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проведении горных выработок в удароопасных условиях,

Известны способы проведения горных выработок по удароопасным участкам массива, в которых для повышения эффективности борьбы с горными ударами образуют разгрузочные щели (а.с. СССР № 1153083, кл. Е 21 F 5/00; а.с. СССР № 1168732, кл. Е 21 F 5/00; а.с. СССР № 1323736, Е 21 F 5/00). Недостатком известных способов является то, что при использовании их для проведения очистных выработок разгрузка удароопасных участков осуществляться не будет, т.к. не обеспечивается возможность деформирования массива в сторону очистного пространства.

Известен также способ проведения горных выработок по удароопасным участкам массива (а.с. СССР № 1375834, Е 21 F 5/00). Известный способ включает определение отношения максимальных и минимальных

напряжений в массиве горных пород, их ориентацию, осуществление разгрузки пород путем проведения опережающей щели в окрестности выработки параллельно направлению максимально действующих напряжений сжатия из буровых ниш и забоя выработки, при этом щель располагают в плоскости максимальных напряжений.

Недостатком известного способа является то, что при использовании его для проведения очистных выработок в удароопасных условиях разгрузки прилегающего массива и потолочин осуществляться не будет, т.к. расположение разгрузочной щели параллельно направлению максимально действующих напряжений сжатия не обеспечивает возможности деформации массива в сторону выработанного пространства и, следовательно, не обеспечивает снижения напряжений в целике.

Известен также способ борьбы с горными ударами при проходке горных выработок (а.с. СССР № 1546665, Е 21 F 5/00), который

XI

ел о о

ы

принят за прототип, как наиболее близкое техническое решение. Известный способ включает определение в массиве горных пород направления максимальных напряжений сжатия, бурение опережающей разгрузочной щели под углом к направлению указанных напряжений и одновременное взрывание зарядов ВВ, размещенных в опережающей щели.

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает эффективного снижения удароопасности при проведении в удароопасных условиях очистных выработок,

Целью заявляемого изобретения является повышение эффективности снижения удэроопасности при проведении в удароопасных условиях очистных выработок.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе снижения удароопасности при проведении горных выработок, включающем определение в массиве горных пород направления максимальных напряжений сжатия и бурение опережающей разгрузочной щели под углом к направлению указанных напряжений, предварительно определяют величину угла расположения разгрузочной щели к направлению максимальных напряжений сжатия из выражения:

gT -L arcsin 2/ +41+0-3/01) у 2L (i -oa/o-ovi+f Y

где с - коэффициент сцепления пород, МПа;

а и оз - соответственно максимальное и минимальное напряжение сжатия;

f tg p- тангенс угла внутреннего трения;и ширину разгрузочной щели из выражения:

На фиг, 1 представлена схема ведения очистных работ по предлагаемому способу в плоскости максимальных сжимающих напряжений; на фиг. 2 - то же, поперечное

сечение.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

При высоте потолочины 1 10-15 м до подхода к ней очистных работ образуют

опережающие разгрузочные щели 2. Одним из известных способов определяют ориентацию главных напряжений на участке и отношение величин минимальных и максимальных напряжений. Допустим, что

максимальные напряжения ( ai) являются сжимающими и направлены горизонтально, минимальные (оз) - вертикально. Значение О1 составляет 57,2 МПа, оз 14,3 МПа. Соотношение 03/ oi, равно 0,25. Имея коэффициент сцепления С 0,5 и угол внутреннего трения пород в массиве р 27° (tg р f 0,51) определяем величину угла наклона щели по формуле:

«T -i arcSin у +;( yl.12o

2(1 -03/0-1 )V1

Для П категории удароопасности Куд. 0,8. Допустим, что Осж 142 МПа, тогда при Oi 57,2 МПа

Кг

ДОП

142 -0,8 „п 57 22 °

35 Имея размеры камеры hK 40 м и ак 2 м, определяем ширину щели

40

1Щ

4(2-1)2

Ј- 9м

Способ заключается в определении в массиве горных пород направления максимальных напряжений сжатия и бурении опережающей разгрузочной щели под углом к направлению указанных напряжений. Новым является то, что величину угла расположения разгрузочной щели к направлению максимальных напряжений сжатия и ширину разгрузочной щели предварительно определяют по выведенным зависимостям. 2 ил.

h

4 ( Кгдоп - 1 )

Эк i22

где РК - высота камеры, м;

ак - ширина камеры до создания щели, м;

ОСЖ Куд

01

допустимый коэффициент концентрации, горизонтальных напряжений,

где сгсж°6 - предел прочности на сжатие пород в образце, МПа;

Куд - коэффициент, характеризующий категорию удароопасности, и располагают щель под указанным углом к направлению максимальных напряжений сжатия, причем ширину щели устанавливают равной расчетной ширине.

5

Величина напряжений в потолочине до образования щелей составляла 241, 4 МПа. Величина напряжений в потолочине после создания щелей составляет 114,2 МПа.

Таким образом, после создания щелей напряжения в потолочине уменьшились (разгрузились) в 2,1 раза. Щели могут быть образованы из специально пройденных бу ровых ниш 3, которые проходят в лежачий и висячий бока жилы из верхнего вентиляционного штрека 4 и восстающего 5. После оформления буровых ниш станком ИКР бурят горизонтальные скважины 6 на всю дли ну блока. Затем скважины заряжают через одну, причем ближнюю к контуру жилы скважину целесообразно оставлять пустой, для сохранения приконтурного массива камеры, Расстояние между скважинами определяется по величине пробоя, устанавливаемой опытным путем. После взрывания в скважинах зарядов ВВ в массиве со стороны пород висячего и лежачего боков жилы образуются разгрузочные щели 2, по которым произойдет перераспределение напряжений.

Технико-экономические преимущества заявляемого изобретения по сравнению с прототипом заключаются в том, что расположение опережающей разгрузоч- ной щели под углом к направлению макси- мальных напряжений сжатия дает возможность массиву деформироваться в сторону выработанного пространства, вследствие чего происходит разгрузка пото- лочины, целик становится неудароопасным и, в конечном итоге, создаются безопасные условия труда.

Формулаизобретения

Способ снижения удароопасности при проведении горных выработок, включающий определение в массиве горных пород направления максимальных напряжений сжатия и бурение опережающей разгрузоч- ной щели под углом к направлению указанных напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности снижения удароопасности при проведении в удароопасных условиях очистных вырабо- ток, предварительно определяют величину

угла От расположения разгрузочной щели к направлению максимальных напряжений сжатия из выражения

„ 1 г , +f(l + 03/СП)

Q.T n -fЛ . i ., Iф 1

2(i-03/ai)Vi+f J

где с- коэффициент сцепления пород;

СГ1 и Оз - соответственно максимальное и минимальное напряжения сжатия;

f tg p - тангенс угла внутреннего трения;и ширину разгрузочной щели из выражения

1щ

ПК

4 ( КГдоп 1 )

ак 2

где пк - высота камеры;

ак ширина камеры до создания щели;

Кг.доп. Оск.обКуд/О 1 -ДОПУСТИМЫЙ КОЭффициент концентрации горизонтальных напряжений;

где оьж.об - предел прочности на сжатие пород в образце;

КУд - коэффициент, характеризующий категорию удароопасности. и располагают щель под указанным углом к направлению максимальных напряжений сжатия, при этом ширину щели устанавливают равной расчетной ширине.

0U2.J

/Dug, 2