Изобретение относится к горному делу, в частности к способам предварительного упрочнения кровли очистных выработок, и может быть использовано при отработке месторождений системами разработки с естественным и искусственным поддержанием очистного пространства, а также при проведении параллельных горных выработок.
Цель изобретения - обеспечение упрочнения пород кровли одновременно нескольких параллельных выработок проводимых на одном уровне и повышения технико-экономических показателей процесса крепления.
Указанная цель достигается тем, что предварительно сбоку от параллельных будущих выработок проходится выработка в которой на определенном расстоянии друг от друга формируются буровые камеры с подработкой кровли на глубину 1,0-1,5 м, из которых бурятся навстречу друг другу веера горизонтальных скважин в кровлю будущих параллельных выработок, при этом скважины пробуренные из одной каме ры располагают выше скважин пробуренных из другой камеры. Затем скважины армируют тросо- инъекционными с штангами и нагнетают в массив твердеющий состав. Тем самым создается искусственная кровля из комбина00
о со ел XI со
ции смолопородного массива и сетки тросовых штанг над будущими выработками.
Отличительным признаком предлагаемого способа от известного является то, что упрочняется кровля сразу нескольких параллельных выработок проводимых на одном уровне м очистные работы в будущих выработках ведутся под упрочненной кровлей с исключением процесса крепления.
На фиг. 1 изображена схема предварительного упрочнения пород кровли очистных выработок; на фиг. 2 - схема построения опережающих скважин.о
Способ предварительного упрочнения пород кровли очистных выработок осуществляют следующим образом.
Предварительно сбоку от параллельных будущих выработок 1 проходится выработка 2 в которой на определенном расстоянии друг от друга формируются буровые камеры 3 и 4 с подработкой кровли на глубину 1,0-1,5 м, из которых производят бурение навстречу друг другу веера 5 и 6 горизонтальных скважин в кровлю 7 будущих параллельных выработок 1 проводимых на одном уровне с, выработкой 2. Затем в скважины вводят тросоинъекционные штанги (не показаны), герметизируют устья скважин и нагнетают в массив твердеющий состав.
Глубина подработки кровли в камерах 3 . и 4 принята с тем расчетом, чтобы можно было пробурить веера 5 и 6 скважин горизонтально над контуром кровли 7 выработок 1, при этом веер 6 горизонтальных скважин пробуренных из камеры 4 располагают выше веера 5 горизонтальных скважин пробуренных из камеры 3. Расположение сквах.ин противоположных вееров таким ОбразоТч позволяет избежать возможное их пересечение (при пересечении скважин невозможна установка тросоинъекционных штанг) и создать искусственную сетку из тросоинъекционных штанг в кровле будущих выработок.
Установку тросоинъекционных штанг и герметизацию устьев скважин осуществляют известными способами.
После упрочнения кровли 7 приступают к проведению выработок 1 без процесса крепления.
Для определения длины, углор наклона и густоты скважин необходимо провести предварительно графические работы. Сначала производится построение боковой выработки 2 (фиг. 2), буровых камер 3 и 4, будущих выработок 1 с определенными параметрами (ширина и длина выработок, ширина ленточных целиков или вторичных камер, количества выработок). Затем наносится скважина Nk 1 пробуриваемая перпендикулярно выработке 2, От конца скважины № 1 наносится перпендикуляр 8 равный 5,0 м (при радиусе распространения твердеющего состава равном, например, 1,7 м, расстояние между концами скважин в веере должно быть не менее 1,5Rx2, т.е. 5,0 м в нашем случае. Коэффициент 2 принят с тем расчетом, что при наложении скважин второго веера, концы его скважин должны ложиться между концами скважин первого веера, при этом будет соблюдаться условие в 1.5R между концами первого и второго вееров скважин) и намечаем точку 9. Соединив точки 9 и 10 (точка 10 - место располо5 жения бурового станка, все скважины в веере бурятся с одного положения без перестановки станка) получим скважину № 2 и угол ее наклона относительно скважины № 1. В этом порядке намечаются все скважины
0 в веере. В идентичном порядке строятся все скважины и во втором веере.
Наметив таким образом все скважины обоих вееров получаем количество скважин, углы их наклона1 и длину. Длина скважин
5 замеряется линейкой (чертеж должен осуществляться в удобном для замеров масштабе). Определив длину скважин необходимо произвести расчет экономической целесообразности применения
0 данного способа предварительного упрочнения пород кровли очистных выработок по сравнению с традиционным способом крепления. Если получим, что стоимость крепления при известном и предлагаемом
5 способах одинакова, то в этом случае предпочтительнее применение предлагаемого способа, так как проведение выработок осуществляется под уже упрочненной кровлей . и процесс крепления исключается изтехно0 логического цикла отработки очистных выработок,
Расстояние между буровыми камерами
осуществляется в зависимости от применяемого бурового оборудования, из расчета
5 бурения самой длиной скважины в веере.
По предлагаемому способу упрочняют породы твердеющими составами на основе синтетических смол, способных быстро реагировать на действие ускорителей (отверди0 телей). В качестве отвердителей могут служить: для фенолоформальдегидных смол
- бензосульфокислота, для мочевинофор мальдегидных - вспениваю ще-отверждаю- щий агент ВАГ-3, для полиуретановых смол 5 -триэтиламин.
Нагнетание твердеющего состава осуществляется по однорастворной схеме, которая заключается в следующем.
В емкость смонтированной на платформе заливаются компоненты твердеющего
остава и перемешиваются электромеханиеской мешалкой. Емкость соединена с наосом Типа НВУ-ЗОМ. При включении насоса твердеющий состав подается по выоконапорным шлангам в скважины.
Нагнетание производится по многоканальной схеме, которая достигается тем, что к основному шлангу от насоса присоединяется многоканальный распределитель от коорого твердеющий состав подается по шлангам непосредственно в каждую скважину.
Соотношение компонентов в твердеющем составе должно быть таким, чтобы время его гелеобразования было не менее 4 часов. Это определено тем, что твердеющий состав не должен затвердеть раньше, чем будет закончено инъектирование массива, иначе он затвердеет в оборудовании и выведет его из строя. По окончании нагнетания вся установка промывается водой.
Нагнетание твердеющего состава осуществляют под высоким давлением - 25 МПа. При установившемся давлении в 25 МПа нагнетание прекращается. Установившимся давление считается в том случае, кога при отключении установки давление в скважинах не снижается.
Предлагаемый способ позволяет упрочнять кровлю сразу нескольких параллельных выработок проводимых на одном ровне, при этом из технологического цикла отработки очистных выработок под упрочненной кровлей полностью исключается процесс крепления, что повышает технико- экономические показатели отработки очистных выработок.
Способ может применяться при камерно-столбовой, камерной, сплошной и других системах разработки.
Для определения затрат при предлагаемом способе предварительного упрочнения п ород кровли очистных выработок произведем расчет экономической эффективности.
Блок отрабатывается камерно-столбовой системой разработки с последующей закладкой. В блоке 4 первичных и 5 вторич- ных камер. Камеры расположены по восстанию. Длина камер 40 м, ширина 5,0 ,м. Очистные работы в.камере проводятся в три стадии: выемка руды под висячим боком заежи наклонным слоем высотой 2,5 м, из которого производится крепление кровли камеры; выемка камерных запасов; зачистка почвы. После отработки первичные камеры закладываются твердеющей закладкой, и после набора прочности приступают к отработке вторичных камер.
Предлагаемый способ.
Затраты времени на бурение скважин
678x2 46
29,,
где 678 - суммарная длина скважин в веере, м.; 2 - количество вееров, шт;.
46-производительность буровогостан- катила НКР-ЮОМ, м/см.
Затраты на заработную плату при бурении 8,47x2x30 508,2 руб. Затраты на бурение 6f8x2x1,,2 руб.
1,7 - стоимость бурение 1 п.м. скважины, руб.
Затраты на тросоинъекционные штанги 678x2x0,,96 руб.
0,41 - стоимость троса, руб/м; Затраты времени на заполнение скважин твердеющим составом
25
(3,14 х (5 )2 х 13560 -3,14 х (о,6 )2 х 135600 ) х 1.2 . 30000
- 353 мин - 1 см.
5 - радиус скважины, см.;
1,2 - плотность твердеющего состава, г/см3;
30000 - производительность нагнетательной установки, г/мин;
Затраты времени на инъекцию твердеющего состава в массив (45x40x15) мин 2,5 см.
15 - расход состава на-1 м2 кровли, кг.
Затраты на твердеющий состав
(10593+27000)хО,,23 руб.
10593 - суммарный расход твердеюще- го состава на инъекцию заполнения скважин, кп
27000 - суммарный расход твердеющего состава на инъекцию, кг.
0,11 - стоимость твердеющего состава, руб/кг.
Затраты на заработную плату при инъекционном упрочнении
(1+2,5+5.5)х8,,46руб.
5,5 - количество смен затрачиваемых на неучтенные работы (армировка скважин тросинъекционными штангами, герметизация устьев скважин и др.), см.
Итого общая стоимость предварительного упрочнения камер в блоке составляет 508,2+2305,2+555,96+4135,23+152,05 7657,05 руб.
Ожидаемый экономический эффект от применения предлагаемого способа по сравнению с известным составит ,
(11464,74-7657,05)х10 38076,9 руб 10 - количество блоков, отрабатываемых в год.
Формул а изо бретени я Способ предварительного упрочнения пород кровли очистных выработок, включающий бурение вееров горизонтальных сква- жин в кровле будущих параллельных выработок, установку в них тросоинъекци- онных штанг и нагнетание в массив твердеющего состава, отличающийся тем,
0
что, с целью обеспечения упрочнения пород кровли одновременно нескольких параллельных выработок, проводимых на одном уровне, и повышения технико-экономических показателей процесса крепления, в предварительно пройденной выработке формируют буровые камеры с подработкой кровли на глубину 1,0-1,5 м, а скважины бурят навстречу одна другой из пройденных камер, при этом скважины, пробуренные из одной камеры, располагают выше скважин, пробуренных из другой камеры.
Использование: изобретение относится к горному делу, в частности к способам предварительного упрочнения пород кровли очистных выработок, и может быть использовано при отработке месторождений системами разработки с естественным и искусственным поддержанием очистного пространства, а также при проведении параллельных горных выработок. Цель изо2 Сретения - обеспечение упрочнения пород кровли одновременно нескольких параллельных выработок, проводимых на одном уровне, и повышение технико-экономических показателей процесса крепления. Сущность: способ предварительного упрочнения пород кровли очистных выработок включает бурение вееров горизонтальных скважин в кровлю будущих параллельных выработок, установку в них тросоинъекционных штанг и нагнетание в массив твердеющего состава. Новым в способе является то, что в предварительно пройденной выработке формируют буровые камеры с подработкой кровли на глубину 1,0-1,5 м, а скважины бурят навстречу друг другу из пройденных камер, при этом скважины, пробуренные из одной камеры, располагают выше скважин, пробуренных из другой камеры. 2 ил.
Технико-экономические показатели процесса крепления очистных выработок
