Способ охраны вертикальных стволов при проходке околоствольной выработки Советский патент 1993 года по МПК E21D1/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для охраны вертикальных шахтных стволов от вредного сейсмического воздействия взрывов в подземных горных выработках. Изобретение может быть преимущественно использовано в горнодобывающей промышленности для охраны стволов от вредного сейсмического воздействия взрывов, осуществляемых п.ри проведении вблизи стволов подземных выработок.

Известен способ охраны действующих горных выработок от сейсмического воздействия взрывов, заключающийся в коротко- замедленном взрыьании зарядов в шпурах и скважинах. Недостаток данного способа состоит в частом наложении колебаний породного массива, обусловленных взрывами

соседних серий, и в связи с этим, в понижении устойчивости крепи охраняемых выработок,

Известен также способ охраны вырабо-- ток от сейсмического воздействия взрывов, заключающийся в создании в породном массиве между выработкой и местом взрыва щели с пониженной по сравнению с окружающими породами акустической жесткостью путем бурения скважин и взрывания в них зарядов взрывчатого вещества; при этом щель располагается на расстоянии от выработки, исключающем их взаимное влияние, связанное со смещениями вмещающих пород на контурах. Главным недостатком этого способа является разрушение горных пород взрыванием, приводящим к образованию в них взрывной волны, которая вызыХ|

00

00

ю

О 00

вает понижение устойчивости крепи выработки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий бурение из выработки околоствольного двора вееров скважин и разрушение целиков между ними путем заполнения участков скважин, находящихся в пределах проектных контуров щели, расширяющейся при твердении смесью. Недостатком данного способа является затвердевание смеси, повышающее акустическую жесткость заполнителя щели (смеси вместе с разрушенной породой), и следовательно, снижающее возможности щели с точки зрения охраны стволов. Другой недостаток состоит в отсутствии рекомендаций по размерам щели в плане и по высоте, обеспечивающим охрану ствола. Это приводит к тому, что при недостаточных размерах щели она не обеспечивает охраны ствола от повреждений вследствие сейсмического воздействия взрывов, а избыточные размеры обуславливают излишние объемы работ по созданию щели и ненужные материальные и трудовые затраты.

Целью предлагаемого изобретения яв- .ляется повышение эффективности охраны ствола при взрывном воздействии. Ожида-. емый эффект от использования изобретения - предотвращение деформирующего воздействия взрывной волны на крепь ствола и повышение безопасности шахтного подъема,

Указанная цель достигается тем, что в скважины вводят пластичную расширяющуюся при твердении смесь, а высоту и ширину щели определяют при проходе горизонтальных и наклонных выработок мимо ствола, при проходке горизонтальных и наклонных выработок в ствол или от ствола и при проходке вертикальной выработки соответственно из неравенств:

h + S +2 R

/

R2

- L

D +2F

в SD +П5ЙПГГ/ -Г(0..50 + L)2 : +

R

Не +

Вдоп

FM

(D--S);

V F2 ГП. В Dm.

-доп

h - высота вчерне проходимой горизонтальной (наклонной) выработки;

S - ширина вчерне по почве этой выработки;

L - расстояние в плане между этой выработкой и охраняемым стволом;

R - расстояние в плане между этой выработкой и щелью;

Рдоп - допустимое расстояние от го- ризонтальной (наклонной) выработки до охраняемого ствола, исключающее повреждение его от сейсмического воздействия;

D - диаметр вчерне охраняемого ство- ла;

F - расстояние в плане между щелью и охраняемым стволом;

Нс - меньшая из глубин вновь проводимой вертикальной выработки и охраняемого ствола;

FM - расстояние в плане между щелью и объектом (стволом или проходимой вертикальной выработкой), имеющим меньшую глубину;

LC - расстояние в плане между охраняемым стволом и вертикальной выработкой;

Рдоп -допустимое расстояние между охраняемым стволом и вертикальной вырабрт- кой;

Dm - больший из диаметров охраняемого ствола и проходимой вертикальной выработки.

Сопоставление заявляемого решения с прототипом показывает, что оно отличается от известного следующими признаками: 1) в скважины вводят пластичную расширяющуюся при твердении смесь; 2) установлены необходимые размеры щели. На фиг. 1 - б изображены проекции на вертикальную и горизонтальную плоскости охраняемого ствола, проводимой вблизи него выработки и щели. Способ осуществляется следующим образом, Веерные скважины (не показаны), пробуренные из действующей горной выработки для создания щели 1, заполняют в пределах ее проектных контуров пластичной расширяющейся при твердении смесью, а высоту и ширину щели 1 определяют при проходке горизонтальной или наклонной выработки 2 мимо ствола 3 (фиг. 1 и 2), при проходке горизонтальной или наклонной выработки 2 в ствол или от ствола 3 (фиг. 3 и 4) и при проходке верти- кальной выработки 4 (фиг. 5 и 6) соответственно из неравенств:

Изобретение относится к горному делу и может быть преимущественно использовано в горнодобывающей промышленности для охраны вертикальных стволов от вредного сейсмического воздействия взрывов, осуществляемых при проведении околоствольных горных выработок. Сущность изобретения: в используемые для создания щели скважины вводят пластичную расширяющуюся при твердении смесь, а высоту и ширину щели определяют с учетом размеров проводимой выработки и охраняемого ствола, расстояния между выработкой и стволом, местоположения щели относительно выработки и ствола и допустимого по сейсмическому воздействию на ствол расстояния от него до выработки. 6 ил.

где Н - высота щели; В - ширина щели;

h + -

S +2 R

V

n2

ДОП

ji

В D + V ( 0,5 D -I- L

2R

h 4- -L- V

p2 Кдоп

-L

В S +

Rflon FM

(D - S) :

H Hc+-r 2on L2;B Dm,

где Н - высота щели;

В - ширина щели;

h - высота вчерне проходимой горизонтальной (наклонной) выработки;

S - ширина вчерне по почве этой выработки;

L- расстояние в плане между этой выработкой и охраняемым стволом;

R - расстояние в плане между этой выработкой и щелью;

Ядоп - допустимое расстояние от горизонтальной (наклонной) выработки до охраняемого ствола, исключающее повреждение его от сейсмического воздействия;

D - диаметр вчерне охраняемого ствола;

F - расстояние в плане между щелью и охраняемым стволом;

Нс - меньшая из глубин вновь проводимой вертикальной выработки и охраняемого ствола;

FM - расстояние в плане между щелью и объектом (стволом или проходимой вертикальной выработкой), имеющим меньшую глубину;

Lc - расстояние в плане между охраняемым стволом и вертикальной выработкой;

Рдоп допустимое расстояние между охраняемым стволом и вертикальной выработкой;

Dm - больший из диаметров охраняемого ствола и проходимой вертикальной выработки.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. На расстоянии L 70 м и от клетевого ствола 3 шахты Абайская ПО Карагандауголь на глубине 350 м проходят горизонтальный ходок 2. Ось ходка не совпадает со стволом, то есть ходок проходится мимо ствола (случай, показаний на фиг. 1 и 2). Вмещающие породы - аргиллиты с сопротивлением в образце одноосному сжатию, равным 40 МПа. Диаметр ствола вчерне D 9,5 м, размеры ходка: S 5 м, h 3,5 м. Ходок направлен вкрест простирания пород. Способ проходки его - буровз- рывные работы, масса одновременно

взрываемого заряда взрывчатого вещества Q 70 кг. Угол падения пород - 15°.

Вычисляют допустимое расстояние от ходка до ствола, приняв k 230, п 1,2 и

U0 6,8 см/с; ЯДоп а

1/3

k 70 «x

W

x I R p 78 M. Устанавливают, таким

V blb /

0 образом, что фактическое расстояние меньше допустимого и ствол требует охраны от сейсмического воздействия взрывных работ в забое ходка. Принимают в качестве меры охраны щель мощностью 0,3 м.

5 Определяют расстояние Lg от щели до ствола и ходка, исключающие ее влияние на эти выработки. Расчетное сопротивление пород сжатию (при коэффициенте кс 0,6) равно 0,6 х 40 24 МПа. Расчетная глубина

0 расположения ходка от земной поверхности равна 350 м (при коэффициенте к 1). Поэтому коэффициент KL 2,2. Lg (Si + S2)kt. где Si + 82 - суммарная ширина выработок, для которых рассматривается взаи5 мовлияние, откуда для системы щель - ствол L g (9,5 + 0,3) х 2,2 22 м, а для системы щель - ходок Lg (5 + 0,3) х 2,2 12 м, Принимают Р 35м 22миР- 35 м 12 м (в сумме F + R L 70 м).

0 Определяют высоту и ширину щели:

н

35 в

VTS

(0,5x9.5 +70)2 :В 5: 33м.

Принимают Н 42 м и В 36 м, Располагают щель симметрично относительно ходка, то есть ее верхний и нижний края - на расстоянии 21 м соответственно выше и ниже центра сечения ходка (фиг. 1), а боковые края - на расстоянии 16 м от оси ствола, перпендикулярной ходку (фиг. 2).

Для создания щели бурят из околоствольного двора четвертого горизонта для веера скважин диаметром 80 мм и заполняют участки скважин, расположенные в пределах проектных контуров щели 1,

напрягающимся цементом по ТУ-21-20-1874, состоящим из 70% портландцемента

клинкера, 15% глиноземистого шлака. 15%

гипса и разбавленным 30-32% воды (от массы напрягающегося цемента), с добавкой латекса (30 - 50% от всей массы). Вследствие расширения этой смеси разрушаются целики между скважинами и образуется щель 1 высотой 42 м и шириной

36 м, заполненная указанной смесью и разрушенной породой. Взрывные работы, производимые в забое ходка 2, не оказывают вредного влияния на ствол 3.

Формула изобретения Способ охраны вертикальных стволов при проходке околоствольной выработки, включающий образование между стволом и околоствольной выработкой щели путем бурения вееров скважин и разрушения меж- скважинных целиков введенной в скважины и расширяющейся при твердении смесью, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охраны при взрывном воздействии, в скважины вводят пластичную расширяющуюся при твердении смесь, а высоту Н и ширину В щели определяют при проходке горизонтальных и наклонных выработок, мимо ствола, при проходке горизонтальных и наклонных выработок в ствол или от ствола и при проходке вертикальной выработки соответственно из неравенств:

h +

S +2R

V

R2

к до л

-L

D +2 F

0 DTUVRflon-(0.5D+Ly

Н h +

2 R „---.

-Г-- V D I

1 Кдоп L

R

В с J (П - 1 - о Jj ,

Кдоп

FM .1-о--

0

5

0

5

0

5

H Hc+-g-/F on-L :B Dm,

где h - высота вчерне проходимой горизонтальной (наклонной) выработки;

S - ширина вчерне по почве этой выработки;

L - расстояние в плане между этой выработкой и охраняемым стволом;

R - расстояние в плане между этой выработкой и щелью;

Ядоп - допустимое расстояние от горизонтальной (наклонной) выработки до охраняемого ствола, исключающее повреждение его от сейсмического воздействия;

D - диаметр вчерне охраняемого ствола;

F - расстояние в плане между щелью и охраняемым стволом; .

Нс - меньшая из глубин вновь проводимой вертикальной выработки и охраняемого ствола;

FM - расстояние в плане между щелью и объектом (стволом или проходимой вертикальной выработкой), имеющим меньшую глубину;

LC - расстояние в плане между охраняемым стволом и вертикальной выработкой;

Рдоп-допустимое расстояние между охраняемым стволом и вертикальной выработкой;

Dm - больший из диаметров охраняемого ствола и проходимой вертикальной выработки.

Vuz.Z