Способ защиты вертикальных шахтных стволов от сдвижения горных пород

Способ защиты вертикальных шахтных стволов от сдвижения горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ ОТ СДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий крепление стволов и образование вокруг них защитной полости путем бурения по концентрической окружности относительно оси ствола непересекающихся скважин, о т л и ч а ib щ и и с я.тем, что, с целые снижения нагруженности крепи , основные скважины бурят на расстоянии друг от друга, равном не более их радиуса, а в выступах между этими скважинами бурят дополнительные скважины меньшего диаметра на равных расстояних от основных скважин, причем основные скважины бурят на расстоянии от внешнего кон- ig тура ствола, равном не менее двух (Л его радиусов.

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) Е 2 1 1 .) 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

o QooOoOoOoOoQ

О, О.

О. О Q© ФР

ФиИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

, (21) 3471886/22-03 (22)20.07.82 (46)15а01.84. Бюл. В 2 (72)В.A. Борисовец, Ю.N. Басинский и Г.Г. Гуляев (71)Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (53)622.833(088.8) (56)1. Способ строительства "стена в грунте" и перспективы его применения в мелиоративном строительстве.

Обзорная информация Р 4. М., ЦЕНТИ

Минводхоза СССР, 1978, с. 6, 41.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 3375709, кл. E 21 D 1/00, 04.01.82 (прототип). (54 ) (5 7 ) CI)OCOb ЗАЩИТЫ ВЕРТИКАЛЬНЫХ

ШР.ХТНЫХ СТВОЛОВ OT СДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД, включающий крепление стволов и образование вокруг них защитной полости путем бурения по концентрической окружности относительно оси ствола непересекающихся скважин, отличающийся тем, что, с целью снижения нагруженности крепи, основные скважины бурят на расстоянии друг от друга, равном не более их радиуса, а в выступах между этими скважинами бурят дополнительные cKBB)YHHH меньшего диаметра на равных расстояних от основных скважин, причем основные скважины бу рят на расстоянии от внешнего кон- Е тура ствола, равном не менее двух

его радиусов.

1067217

2, 10

Недостатком известного способа является то, что пластичный материал во время,сдвижения горных пород 60 будет передавать их на крепь ствола, в результате чего увеличится нагруженность на крепь. цель изобретения — снижение нагруженности крепи. 65

Изобретение относится к горной промышленности и может быть .исполь зовано при строительстве и эксплуатации капитальных горных выработок, например вертикальных шахтных стволов и камер, для их охраны и защиты от сдвижения горных пород, возникающего в результате разработки полезных ископаемых.

Известно техническое решение, в котором свайные стены возводят в два этапа. Сначала устанавливают отдельно стоящие буронабивные сваи с расстоянием между ними в свету менее одного диаметра, сваи, а затем между ними бурят скважины, захваты- 15 вакщие часть сечения рядом стоящих свай, причем для облегчения производства работ бурение ведут по свежесхватывающемуся бетону. После окончания бурения скважин бетонируют иногда с армированием при сооружении несущей стены, либо заполнякт твердеющими и нетвердекщим материалом при сооружении противофильтрацион- . ных завес, причем в последнем случае прочность тела завесы должна быть минимальной и приближаться к деформативным характеристикам вмешающе го грунта 1 .

Однако данный способ не позволя- 30 ет защитить выработки от сдвижения горных пород, так как во-первых, образуемая 8 грунте сплошная щель . заполняется в обоих случаях материалом, который не будет препятствовать компенсации сдвижений горных пород, а наоборот будет их передавать на крепь ствола, во-вторых, для создания сплошной цели вокруг выработки понадобиться громадный объем буровых работ, что резко увеличит трудоемкость и стоимость этого способа, в третьих, глубина применения способа ограничивается 50 м, а горные выработки в настоящее время достигают глубины 1500 и более мет- 45 ров.

Наиболее близким к предлагаемому является способ зашиты вертикальных ..шахтных стволов от сдвижения горных пород, включающий крепление стволов и образование вокруг них защит.ной полости, заполненной пластичным материалом, путем бурения по концентрической окружности относительно оси ствола непересекающихся скважин и последующее разбуривание этих скважин до большого диаметра 521.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты вертикальных шахтных стволов от сдвижения горных пород, включающему крепление стволов и образование вокруг них защитной полости путем бурения по концентрической окружности относительно оси ствола непересекающихся скважин, основные скважины бурят на расстоянии друг от друга, равном не более их радиуса, а в выступах между этими скважинами бурят дополнительные сква-жины меньшего диаметра на равных расстояниях от основных скважин, причем основные скважины бурят на расстоянии от внешнего контура ствола, равном не менее двух его радиусов. На фиг. 1 дана схема способа защиты вертикальных стволов от сдвижения горных пород, на фиг. 2 - узел

1 на фиг. 1, на фиг. 3 - графики распределения напряжений вблизи ствола и зависимости давления на крепь, где H - радиус ствола,* — радиус зоны разрушения пород, 8+- тангенциальные напряжения, Q — радиальные напряжения;

Способ осуществляется следующим образом.

Вокруг ствола 1 до начала сдвижения горных пород от разработки полезного ископаемого бурят по концентрической окружности основные скважины 2 большого диаметра на расстоянии от внешнего контура ствола, равном не менее двух его радиусов. Количество концентрических окружностей с буровыми скважинами определяется ожидаемой величиной сдвижения массива пород, которая зависит от угла его наклона и физико-механических свойств пород.

Промежутки между скважинами принимают равными не более радиуса скважины. Это позволяет создать между скважинайи выступ треугольной формы 3. Затем в центрах межскважных выступов треугольной формы

3, образовавшихся после бурения скважин большого диаметра, бурят дополнительные скважины 4 малого диаметра, располагая их таким образом, чтобы ширина породных перемычек 5 между скважинами большого и малого диаметров была постоянной.

Расположение скважин с промежутками между, ними позволяет поддерживать скважины без крепления и значительно сократить объем буровых работ.

То, что основные скважины бурят от внешнего контура ствола на расстоянии, равном не менее двух его радиусов, объясняется тем, что скважины не должны попадать в зону на-. рушенных город зону неупругих деформаций), которая сформировалась вокруг ствола после его проходки.

1067217

Составитель Н. Иванова

ТехредМ.Гергель Корректор Ю. Макаренко

Редактор В. Ковтун.Заказ 11170/38 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Расположение скважин в. этой зоне может оказать . отрицательное влияние на крепь ствола и йа устойчивость скважин. Известно„.что зона неупругих.деформаций и максимум тан- генциальных напряжений располагаются на расстоянии от контура ствола, равном радиусу ствола. На границе зоны разрушения тангенциальные напряжения имеют резкий максимум, превышающий давление в толще массива. С удалены- 10 ем в глубь массива эти напряжения уменьшаются до напряжений в толще нетронутого массива(с, =А® ).Из дан иых приведенных на фиг. Э, следует, что зона йацряжений, равных величи- $5, не. напряжений в нетронутом массиве, располагается от ствола на расстоянии, примерно раином 28. Поэтому расположение скважин от ствола на этом расстоянии является наиболее эффективным, так как позволяет макЬ симально разгрузить крепь ствола от повышенных напряженйй и сохранить устойчивость скважин на стадии их проведения, при этом взаимовлияние ствола и скважин будет исключено.

Под действием сил сдвижения горных пород породные перемычки 5 между скважинами разрушаются с постоянным,сопротивлением, так как ширина перемычек принята йостоянной.

Таким образом вокруг ствола создается защитный пояс, который обеспечивает равномерный процесс компенсаций величины сдвижеиий окружающих пород,защиту крепи от деформироваиия и перегруженности. Осуществление защитных поясов вблизи вновь сооружаемых ство лов йозволит уменьшить толщину их крепи за счет разрядки и уменьшения напряжений в окружающих породах. Это в свою очередь приведет к дополнительному экономическому эффекту.