Способ охраны подготовительных выработок Советский патент 1993 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проведении подготовительных выработок.

Целью изобретения является повышение устойчивости срока службы крепей под- готовитёльных выработок и управление поведением зоны неупругих деформаций путем воздействия на породы статической нагрузкой.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение выработки; на фиг. 2 - сечение выработки в плоскости ее оси, где R - радиус выработки, по контуру которой бурится веер скважин, плоскость которого перпендикулярна оси выработки: L - глубина скважин в

кровле; ;- глубина скважин в боках выработки; ai -длина образованных статической нагрузкой трещин на одном участке; 1-5 - пробуренные скважины, 6 - участок временной крепи, 7 - участок постоянной крепи.

Изо.бретение осуществляется следующим образом.

Проводится подготовительная выработка, у забоя устанавливается временная .крепь и на расстоянии не более 3 м от забоя устанавливается постоянная крепь. За постоянной крепью на расстоянии не более чем длина образованных статической нагрузкой трещин от последней точки постоянной крепи бурится веер скважин.

00

ю о о о to

Для вмещающих проводимую выработу пород известными методами определятся поверхность естественного скола ороды и толщина скалываемых слоев при бразовании зоны неупругих деформаций округ выработки. По ним устанавливают частки статического воздействия на масив.

С учетом величины зоны неупругих деормаций определяют глубину бурения скважин вокруг выработки. Глубина скважин равна радиусу зоны неупругих деформаций вокруг выработки. Так, для крепких пород f 8 разрушенная зона в кровле (до замков крепи) равна радиусу выработки R, а

R в боках Ј для пород небольшой крепости L

b + R (b - зона нарушенных пород после проведения выработки Б8Р). Экспериментально установлено, что при проведении выработок по простиранию при применении аммонита ПЖВ-20 (что соответствует применяемому аммониту Т-19) для пород крепостью f размер зоны нарушения достигает 1 м, для пород крепостью f 6-8 размер нарушения равен примерно 0,6 м, При проведении выработок вкрест простирания глубина нарушения больше на 10%.

Диаметр скважины должен соответствовать диаметру амплитуды с невзрывчатым разрушающим веществом таким образом, чтобы диаметр скважины был больше диаметра ампулы на 1-2 мм.

По длине образованных статическим воздействием трещин определяют расстояние между скважинами в одной плоскости и между веерами скважин вдоль выработки. Расчет расстояния между скважинами производят по формуле, определяющей длину трещин.

Протяженность трещины зависит от радиуса шпура г0, упругого модуля НРС Е«рс и параметров горной породы: упругого модуля Ем, коэффициента интенсивности напряжений Klc, напряжения устойчивого развития трещины, развиваемого НРС внутри шпура:

P2(t)rgEM

2(К1с)Енрс

Расчет расстояния между шпурами производят в следующей последовательности: P(t) берется равной орас - пределу прочности на растяжение данной породы, соответственно Ем, - из таблицы; Енрс берется равным 10 МПа.

Задавая г0, рассчитываем Up, которая определяет расстояние между шпурами. Для надежности образования магистральных трещин между шпурами расстояние

Up

между ними берется на 20% меньше полученного по расчету.

После бурения скважин готовят рабочую смесь невзрывчатого разрушающего вещества и закладывают его в ампулы длиной, равной длине установленных участков воздействия. Следует принять следующую схему разрушения в скважинах: разрушение . должно происходить последовательно от

контура выработки в глубь массива, а по контуру выработки разрушать вмещающие породы необходимо последовательно от по- .чвы к кровле.

После схватывания невзрывчатого раз5 рушающего вещества происходит послойное полное разрушение зоны неупругих деформаций для достижения полного и равномерного контакта крепь-вмещающие породы, создания податливой зоны вокруг

0 крепи, способной воспринять основные смещения горного массива. После полного разрушения, контроль за которым осуществляется бурением керновых скважин, возводится участок постоянной крепи, равный

5 удвоенной длине образованных статической нагрузкой трещин, и цикл работ повторяется.

П ример. На шахте Красноармейская- Западная на глубине 708 м по прочным

0 песчаникам (f 6-8) проводится квершлаг диаметром 4 м. Непосредственно у забоя выработки устанавливаются в качестве временной крепи арки СВП-27 с расстоянием между ними 0,5 м, с некоторым отставанием

5 QT забоя междурамное пространство затягивается железобетонной крепью. На расстоянии образованных статической наг.рузкой трещин от края постоянной крепи, которое для данных пород от действия

0 НРС в одной скважине диаметром 59 мм составляет а. 3.7 см, над постоянной крепью бурится веер скважин, расстояние между которыми по контуру составляет 2а 0,8 м. Глубина скважин равна в кровле L

5 0,6 + 4 м, в боках L 0,6 + 2 м, диаметр скважин 2 г 0,059 м. Скважины заполняются ампулами с НРС согласно схеме замедления. Статическое нагружение производится последовательно от скважины 1 к скважине

0 5 до полного разрушения вмещающих пород. Контроль разрушения производится бурением керновых скважин.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом состоят в техно5 логичности применения НРС для создания управляемой зоны разрушенных пород, в широком диапазоне горно-геологических условий для его применения. Использование предлагаемого способа дает возможность достичь повышения устойчивости

выработки, увеличения срока службы крепей капитальных выработок.

Формула изобретения Способ охраны подготовительных выработок, включающий проведение выработки, возведение временной и постоянной крепи, бурение вееров скважин вокруг выработки на глубину зоны неупругих деформаций, отличающийся тем, что, с целью безремонтного поддержания выработки путем обеспечения возможности управления

0

поведением зоны неупругих деформаций, производят статическое нагружение вмещающих пород путем размещения в скважинах ампул с НРС с разрушением вмещающих пород во времени поэтапно в направлении от контура выработки вглубь массива и по контуру от почвы выработки к ее кровли, при этом скважины бурят по контуру выработки и вдоль оси выработки на расстоянии одна от другой, равном удвоенной длине образованных действием НРС трещин.

Использование: в горной промышленности при проведении подготовительных выработок. Цель- безремонтное поддержание выработки путем обеспечения возможности управления поведением зоны неупругих деформаций. Сущность изобретения: новый способ охраны подготовительных выработок, включающий проведение выработки, возведение временной и постоянной крепей, бурение вееров скважин вокруг выработки на глубину зоны неупругих деформаций и проведение статического нагружен ия вмещающих пород путем размещения в скважинах ампул с невзрывчатым разрушающим средством (НРС). Разрушение пород происходит поэтапно во времени в направлении от контура выработки в глубь массива и по контуру от почвы выработки к ее кровле, при этом скважины бурят по контуру выработки и вдоль оси выработки на расстоянии друг от друга, равном удвоенной длине образованных действием НРС трещин. Положительный эффект: повышение .устойчивости выработки и управление поведением зоны неупругих деформаций. 2 ил. « Ё