Способ упрочнения горных пород Советский патент 1993 года по МПК E21D20/00 

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении горных пород вокруг выработок.

Цель изобретения - повышение качества упрочнения горных пород и снижение его трудоемкости путем воздействия на проявление деформационных свойств массива в процессе формирования зоны трещиноватости вокруг выработки.

На фиг. 1 изображена схема распределения поглощающей способности горной породы и форма упрочненной зоны; на фиг.

2 - схема расположения скважин и анкеров в массиве в процессе формирования зоны трещиноватости; на фиг. 3 - конструкция анкера-инъектора с дополнительными замками и опорными плитами.

Способ осуществляют следующим образом.

После проходки выработки 1 до смещения породы в выработанное пространство в массиве 2 бурят скважину 7, в которой поинтервально устанавливают упоры 5. препятствующие деформации породы (фиг. 1), При отсутствии упоров 5 поглощающая способ00

о

4 Ю

GJ

ность q в зоне трещиноватости после окончания ее формирования убывала бы при удалении от контура от закону 3. близкому к экспоненте. Упоры 5, установленные на контуре и расстояниях h, 2 от него , препятствуют естественной деформации массива, причем их сопротивление смещению регулируют таким образом, чтобы поглощающая способность q соответствовала зависимости 4, т.е. обеспечивала равномерное проникновение раствора в массив. Таким образом, после закачки раствора упрочненная зона 6 будет иметь форму цилиндра или усеченного конуса.

Порядок установки упоров в массиве и результаты их воздействия на массив показаны на фиг. 2. Функции упоров в данном случае выполняют анкера. На упрочняемом участке выработки 1 бурят куст скважин 7 и устанавливают в них анкеры 8, причем расположение замков анкеров 9 соответствует интервалам регулирования. Между опорными плитами 10 анкеров и поверхностью выработки 1 устанавливают зазоры Ah, , Д1з, величины которых выбирают таким образом, чтобы реализовывалась зависимость 4 q (I) на фиг. 1. На интервале времени от to до ti происходит трещинообразование на всех интервалах (наиболее интенсивно вблизи контура). В момент ti полностью устраняется зазор Ah опорной плиты первого анкера, его замок становится упором, препятствующим деформации участка массива, прилегающего к контуру. В дальнейшем этот участок, скрепленный анкером, перемещается без деформаций и трещино- образования, в то время как на остальных участках в глубине массива процесс формирования трещин продолжается с прежней интенсивностью. Аналогично первому анкеру-в момент t2 становится упором замок второго анкера, а в момент т.з - третьего. В этот момент формирование зоны трещиноватости завершается.

В подготовительном таким образом массиве 11 бурят нагнетательные скважины 12 и установкой 13 производят нагнетание раствора, при этом упрочненная зона представляет собой сплошной слой зацементированной породы без зон остальных пустот (сечение В - В). Анкеры 8 после упрочнения оставляют в массиве для увеличения его несущей способности.

На фиг. 3 представлена конструкция ан- кер-инъек-гора для реализации данного способа, в которой упоры (замки анкеров) устанавливают дополнительно на одном анкере. Анкер - инъектор 14 снабжен гайкой 15 и опорной плитой 16. Основной 9 и дополнительные 19 замки в виде стержней конической или клиновидной формы устанавливают в направляющих 18 в соответствии с расположением интервалов

регулирования. Узлы направляющих 18 дополнительных замков 19 соединяют на резьбе с тягами дополнительных опорных плит 17, а узел основного замка 9 - с трубой анкера 14. Для улучшения раскрепления

замков 9 и 19 в местах их установки нарезают концентрические щели 20. Поперечное сечение щелей и замков выбирают с учетом прочности породы таким образом, чтобы при максимальном механическом сопротивлении замков 9, 19 смещению массива не происходило разрушение щели.

Порядок установки анкера - инъектора следующий. После бурения скважины 7 в недеформированном массиве нарезают

концентрические щели 20 и устанавливают анкер - инъектор 14 в сборе с замками и опорными плитами. Производят распира- ние замков 9 и 19 в рабочее положение, после чего поворотом тяг дополнительных

опорных плит 17 и анкера-инъектора 14 относительно узлов направляющих 18 устанавливают регулировочные зазоры А Н, Д la, А 1з. Взаимодействие упоров и плит анкер- инъектора с массивом в процессе формиро

вания зоны трещиноватости происходит

аналогично описанному на фиг. 2. После завершения формирования зоны трещиноватости к анкер-инъектору подсоединяют нагнетательную установку, производят упрочнение массива раствором 21, затем с помощью привода переводят замки 9 19 в транспортное положение и извлекают ан- кер-инъектор 14 из скважины 7.

Способ обеспечивает повышение качества и снижение трудоемкости упрочнения за счет формирования необходимых гидродинамических свойств породного массива на стадии егЪ деформирования. Формул а изо бретени я

1. Способ упрочнения горных пород вокруг выработок, включающий бурение скважин, формирование зоны трещиноват- ности за счет естественного смещения горной породы в выработанное пространство,

поинтервальное искусственное изменение гидродинамического сопротивления горных пород по всей длине скважины и нагнетание раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества упрочнения и

снижения его трудоемкости, до смещения породы в массиве устанавливают упоры, для предотвращения деформации участков массива, а искусственное изменение гидродинамического сопротивления горных пород

осуществляют на стадии деформирования зоны трещиноватости путем регулирования механического сопротивления упоров смещению участков породного массива.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упоры устанавливают путем бурения в массиве куста скважин и установки в них анкеров, замки которых располагают соответственно интервалам регулирования, а регулирование механического сопротивления упоров смещению массива производят выбором величин зазоров между

.опорными плитами анкеров и контуром выработки.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что замки и опорные плиты устанавливают на одном анкере-инъекторе.

4. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что в местах размещения замков анкеров на поверхности скважины нареза ют концентрические щели, перпендикулярные оси скважины, а глубину концентрических щелей и поперечное сечение замков анкера принимают с учетом прочности породы.

Изобретение относится к инъекционному упрочнению горных пород. Сущность: после проходки выработки до смещения породы в массиве поинтервально устанавливают упоры, препятствующие деформации участков массива, гидродинамическое сопротивление пород регулируют, изменяя механическое сопротивление упоров смещению участков породного массива на стадии формирования зоны трещиноватости. Поинтервальную установку упоров осуществляют путем бурения в массиве куста скважин и установки в них анкеров, расположение замков которых соответствует интервалам регулирования, а регулирование механического сопротивления упоров смещению массива производят выбором величин зазоров между упорными плитами анкеров и контуром выработки. Замки могут устанавливать дополнительно на одном анкере, а регулирование механического сопротивления упоров при этом производят выбором величин холостого хода дополнительных замков относительно основного замка анкера. Для улучшения раскрепления замков анкера в местах их установки на поверхности скважины нарезают концентрические щели, глубину которых и поперечное сечение замков принимают с учетом проч-. ности породы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. ел С

иг. /

. «яг, 2