Способ охраны выработки Советский патент 1992 года по МПК E21D13/02 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для предохранения горных выработок от больших деформаций пучения почвы.

Известен способ предотвращения пучения пород почвы в выработках тонких угольных пластов, заключающийся в подработке угольного пласта на глубину до 3,5 м и высоту 0,1-0,15 м в боковой стенке штрека противоположной лаве.

Наиболее близким к предлагаемому является способ борьбы с пучением пород почвы, заключающийся в том, что выработку проходят с формированием между ее почвой и пучащими породами слоя устойчивых пород, а разгрузочные щели прорезают с двух сторон выработки до верхней границы пучащих пород, причем проходку выработки

производят высотой больше проектной на величину Ah определяемую из выражения

Л h Кб/cos (arcsln 51) (1 - ф2) ,

где К - коэффициент уплотнения податливого материала;

д- ширина разгрузочной щели;

m - мощность устойчивой породной балки;

I - глубина разгрузочной щели.

Однако данный способ обеспечивает эксплуатационную способность и устойчивость выработки в очень ограниченном числе случаев, особенно на больших глубинах и при сложных горно-геологических условиях, Это обусловлено тем, что для подавляющего числа выработок пучащие породы находятся непосредственно в почве (особенно для

XI XI

о ы ю ю

W

подготовительных выработок) и формирование в них слоя устойчивости практически невозможно. Примером этому может служить частое разрушение крепей с обратным сводом особенно при влиянии очистных работ. Кроме того отсутствие увязки параметров разгрузочных щелей с горно-техническими и горно-геологическими условиями, так, например, величина Ah не зависит от величины пучения. То же относится и к другим параметрам, хотя совершенно ясно, что после закрытия щелей разгрузочный эффект исчезнет. Одновременно способ требует значительных трудовых и материальных затрат, т.к. включает проходку выработки увеличенной высоты, укрепление нижележащего слоя и т.п. (Величина же пучения достигает 1-2 м).

Целью изобретения является предотвращение пучения почвы выработки и увеличение срока безремонтного поддержания, путем перераспределения концентраций напряжений вокруг ее контура за счет выбора ориентации и месторасположения разгрузочныхполостейидифференцированного подхода к определению их параметров.

Поставленная цель достигается тем, что систему разгрузочных щелей глубиной f равной (0,5-0,75)Ь, где Ь - ширина выработки, формируют в почве охраняемой выработки в направлении поперечном ее продольной оси под углом 90° - р к горизонтали, где р -угол внутреннего трения пород почвы, при этом расстояние между соседними щелями равно 21, а ширина щели определяется из выражения:

5 (100-pЈ-20)btgp,мм

(1)

где о- напряжения на глубине расположения выработки в нетронутом массиве, МПа;

RC - прочность пород почвы на одноосное сжатие, МПа;

b - ширина выработки, м.

На фиг.1, 2, 3 изображена охраняемая выработка с разгрузочными щелями в двух вертикальных разрезах,

Изобретение осуществляется следующим образом.

Выработка 1 проводится на глубине 1000 м, шириной 5 м, в почве залегает 3-метровый слой глинистого сланца Rc 20 МПа, угол внутреннего трения 25°, коэффициент концентрации напряжений из-за влияния

очистных работ KG 1,45, объемный вес пород ,5т/м3.

Поскольку пучащий слой имеет мощность 3 м, то имеет смысл порезать только его. Согласно способу разгрузочные щели 2 прорезаем в почве выработки поперечно продольной оси под углом 90°/ 90 - 25 - 65° к горизонтали. При этом длина щели должна удовлетворять условию: з1п(90°-/о) 3м или

3/sln65° 3,31 м, что составляет 0,662.

Расстояние между разгрузочными ще- лями равно 21 6,62 м.

При этом ширина щели определяется по формуле (2)

20

(5()btgp ()btgp

л- «YW 1.45 1000-0,025 олч с. „„, ,,в о 100 (--тт 20) 5 tg 2cr 376 мм

Подчеркнем, что глубина щели определяется из условия полной прорезки ею зоны неупругих деформаций определяющей основные деформации пучения почвы (зоны интенсивной трещиноватости) величина которой равна 0,5-0,755 (см.выше). В данном

примере эта величина не превосходит 3,31 м,

Формула изобретения Способ охраны выработки, включающий проведение в почве выработки разгрузочных щелей, отличающийся тем, что, с целью предотвращения пучения почвы выработки увеличения срока безремонтного поддержания, разгрузочные щели в почве выработки проводят глубиной I, равной 0,5-0.75 ширины выработки, в направлении, поперечном ее продольной оси под углом 90°- р к горизонтали, где р - угол внутреннего трения пород почвы, при этом расстояние между соседними разгрузочными щелями выбирают равным 21. а ширину щелей определяют из выражения

б (1QOflr -20) b -tg/э.мм,

где 7- напряжения на глубине расположе- ния выработки в нетронутом массиве, МПа;

RC - прочность пород почвы на одноосное сжатие, МПа;

b - ширина выработки, м.

г-L

Использование: изобретение позволяет предотвратить пучение почвы горных выработок. Сущность изобретения: в почве выработки формируют систему разгрузочных щелей, которые ориентируют поперек продольной оси выработки под углом 90° - р к горизонтали, где р - угол внутреннего трения пород почвы. При этом глубина щелей равна 0,5-0,75 ширины выработки, расстояние между ними равно удвоенной глубине, а ширина определяется из выражения д (100тт- - 20)btgЈ, мм, где сг - напряжения на глубине расположения выработки в нетронутом массиве, МПа; Rc - прочность пород почвы на одноосное сжатие, МПа; b - ширина выработки, м. 3 ил.

21

90°-jD

3(f+J

Фиг.1

6-5