Способ изоляции горных выработок при закладке и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК E21F15/00 

(54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ ЗАКЛАДКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится -к горному делу и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями, преимущественно для изоляции контакта текучей твердеющей закладки с искусственными (шахтные перемычки) или естественными (горные массивы) ограждениями. В первом случае - для предотвращения прорыва закладки в действующие горные выработки, во втором - для сокращения разубоживания полезного ископаемого закладочным материалом при выемке смежных с закладкой массивов.

Известен способ изоляции горных выработок при закладке, заключающийся в установке изолирующих ограждений перед подачей закладочного материала. Устройство для осуществления данного способа включает жесткую щарнирно складывающуюся раму переменной высоты, заключенную в проем кольцевого герметизирующего пневмобаллона с эластичным материалом, закрепленным по наружному (с ограждением)

с пневмобаллоном KOHTVи внутреннему рам 1.

Недостатками данного способа изоляции горных выработок при закладке и устройства для его осуществления являются сложность осуществления и слабая надежность герметизирующего баллона, которому приданы функции несущего элемента. Эти недостатки обусловлены значительным постоянством изолируемых поверхностей, а также практическим отсутствием инженерных методов расчета эластичных оболочек к длительному воздействию внутренних и наружных переменных нагрузок в условиях агрессивного воздействия среды на клеевые

15 соединения оболочек (твердение закладки является результатом взаимодействия щелочей, сопровождающееся тепловыделением). Кроме того, данные способ и устройство предусматривают возведение изолирующей

20 перемычки до начала закладки, поэтому при значительных размерах устройство обладает больщой парусностью, что делает его неустойчивым к воздействию взрывных работ, проводимых на смежных участках. Известен также способ изоляции горных выработок при закладке, заключающийся в установке перед подачей закладочного материала жесткого каркаса и накладывании на него эластичной обшивки на всю высоту изолируемой выработки. Устройство для осуществления способа включает несущую стойку с шарнирно соединенными с ней стержнями, образующими жесткий каркас, и эластичную общивку, выполненную с возможностью образования складок между стержнями и закрепленную отдельно на каждом стержне 2J. Недостатками известного технического решения являются трудоемкость возведения ограждения, вызванная фиксированием эластичной общивки на каждом стержне, а также слабая устойчивость ограждения к воздействию сейсмических и ударных волн от взрывных работ, проводимых на смежных с закладываемым участках, обусловленная высокой парусностью зшастичной обшивки. Это обстоятельство вынуждает производить дополнительные работы по предотвращению нарушений герметичности ограждения или накладывать ограничения на производство взрывных работ на смежных участках на период до полной закладки выработанного пространства, длительность которой может составить несколько суток, что, в свою очередь, снижает интенсивность отработки месторождения. Целью изобретения является снижение трудоемкости изоляции горных выработок н повышение устойчивости ограждения в процессе закладки к воздействию взрывных работ за счет снижения парусности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изоляции горных выработп, ппи чякляпкр пкли ияюигйму , ток при закладке, включающему установку жесткого каркаса и накладывание на него эластичной обшивки, последнюю закрепляют одни.м концом на почве закладываемой выра-ботки и накладывают на жесткий каркас одновременно с подачей закладочного материала, при этом обшивку разматывают на величину прироста объема закладки. Устройство для осуществления способа изоляции горных выработок при закладке снабжено элементом с положительной плавучестью, например пневмобаллоном, при этом эластичная обшивка свернута на этОм элементе в рулон. Положительный эффект достигается, тем что свободная часть эластичной обшивки находится в свернутом состоянии на элементе с положительной плавучестью, и обеспечивает минимальную парусность ограждения в процессе закладки, а поверхность ограждения изолируют обЦ1ивкой только на величину прироста объема закладки в данный момент времени, оставляя не перекрытой остальную площадь жесткого каркаса, способного противостоять действию ударных волн от взрывных работ. Это обстоятельство позволяет совмещать операции по закладке и изоляции закладываемого пространства с производством добычных работ на прилегающих участках. Положительный эффект, снижающий трудоемкость операций по изоляции закладки, возникает благодаря тому, что противоположный конец эластичной обшивки закреплен на элементе с положительной плавучестью, а свободная часть обшивки свернута на этом элементе в рулон. В процессе закладки эластичная обшивка развертывается с рулона без участия человека под действием выталкивающих сил, возникающих в процессе закладки за счет разности в плотности элемента с положительной плавучестью и закладки, Предпочтительно в качестве эле.мента с положительной плавучестью использовать пневмобаллон цилиндрической формы. На фиг. 1 изображено изолирующее ограждение со стороны закладываемого пространства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. на фиг. 3 - схема работы устройства в процессе закладки выработанного пространства. Устройство содержит горизонтальные прогоны I из составных балок фасонного профиля, закрепленные анкерами 2 у бортов выработки, к балкам жестко с помощью хомутов 3 крепятся вертикальные стойки 4, выполненные из балок того же профиля и типоразмера, что и прогоны. На стоиках закреплены с помощью стяжных петель горизонтальные полосы из металлической сетки - Основная изолирующая обшивка 6 из эластичного материала заделана одним кон«« со стороны почвы закладЬшаемого пространства В фартук 7, выполненный ИЗ прорезиненной ленты, а противоположный конец эластичной обшивки закреплен на элементе 8 с положительной плавучестью (например пневмобаллоне цилиндрической формы), при этом свободный конец эластичной изолируюЩ й обшивки свернут на этом элементе в 9 в сторону закладываемого пространства. Изоляцию горных выработок при с помощью предлагаемого устройства осуществляют следующим образом. До начала закладочных работ в месте установки перемычки, изолирующей действующую выработку от закладки, размечают шпуры под анкеры 2 для установки их в одной плоскости. Анкерами фиксируют горизонтальные прогоны 1 из металлических составных балок фасонного профиля (например U-образной формы, применяемой для арочного крепления), к которым жестко с помощью хомутов 3 крепят составные стойки 4, выполненные из балок того же профиля и типоразмера, что и прогоны. К стойкам с помощью стяжных петель крепят горизонтальные полосы из металлической

сетки 5 (например, типа планцирной), располагая узлы стяжки со стороны сохраняемой выработки. Смонтированное таким образом основание представляет собой каркас который является устойчивым к внешним нагрузкам благодаря жесткому креплению элементов между собой и с перекрываемым контуром выработки, а благодаря ячеистой структуре - способным свободно пропускать прямые и обратные ударные воздушные волны от взрывных работ.

Основную изолируюш,ую обшивку 6 из эластичного материала (например типа «бельтинг,и фильтроткань ПХВ, стекловолокно, мешковина и т. п.) заранее прикрепляют одним концом к элементу с положительной плавучестью цилиндрической фор.мы (например пневмобаллон, фанерная труба, круглый лес и т. п.) и свертывают свободную часть обшивки на этот элемент в рулон 9. Рулон с обшивкой укладывают вдоль нижнего основания стоек 4 таким образом, чтобы направление намотки обшивки было обращено в сторону закладки, а сам рулон являлся преградой на пути подхода закладки, после чего производят закладку выработанного пространства.

В процессе закладки в текучей закладочной смеси с плотностью 1,8-2,1 т/м в месте контакта с рулоном возникают подъемные .силы (благодаря разности в плотностях сред закладки и элемента с положительной плавучестью); которые с ростом уровня закладочной смеси разматывают в сторону от закладки рулон с обшивкой вдоль стоек снизу вверх только на величину прироста объема текучей закладки, благодаря моменту от равнодействующей Р (от силы напора 1 и выталкивающей силы РВ ) относительно кромки обшивки, зажатой закладкой (точка А на фиг. 3).

Таким образом, в период закладки изолируют только часть ограждения на величину прироста объема твердеющей смеси, а неприжатая закладкой обшивка находится в свернутом состоянии в рулоне на элементе с положительной плавучестью, что до минимума снижает общую парусность ограждения, тем самым позволяя совмещать операции по закладке с добычными работами на прилегающих участках. По окончакию закладки и затвердевания массива основная часть ограждения вместе с элементом с положительной плавучестью извлекается для повторного использования.

По сравнению с базовыми объектами использование предлагаемых технических решений дает снижение парусности ограждений более чем в 7 раз; отсутствие порывов в ограждении благодаря расположению свободной части общивки в свернутом состоянии в рулоне; снижение трудоемкости монтажа, так как размотка основной части общивки происходит под действием выталкивающих сил от разности плотностей плавающего элемента и текучей закладочной смеси; повыщение надежности изоляции.

Использование предлагаемого способа изоляции горных выработок при закладке и устройства для его осуществления в условиях, например. Норильского горно-металлургического комбината, позволяет получить экономический эффект около 200;0 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

). Способ изоляции горных выработок при закладке, включающий установку жесткого каркаса и накладывание на него эластичной обшивки, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости изоляции горных выработок и повышения устойчивости ограждения в процессе закладки к воздействию взрывных работ за счет снижения парусности, эластичную обшивку закрепляют одним концом на почве закладывае.мой выработки и накладывают на жесткий каркас одновременно с подачей закладочного материала, при этом обшивку разматывают на величину прироста объема закладки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 593002, кл. Е 21 F 15/02, 1975 (прототип). 7 Фиг,.