Способ опережающего упрочнения пород кровли горных выработок

Способ опережающего упрочнения пород кровли горных выработок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к подземному строительству и позволяет повысить эффективность закрепления пород впереди забоя горной выработки. С обеих сторон выработки окрест простирания направления ее проведения устраивают камеры, кровли которых располагают зыше кровли выработки и параллельно ей. Из камер веерами бурят скважины над кровлей выработки и располагают на разном уровне. Веера скважины скрещиваются между собой. В скважины вставляют тросоинъекционные шланги и нагнетают твердеющий раствор. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

C. Îi1ÈÀПИСТИЧЕСКИХ

РЕСП БЛИК

rstls Е 21 D 20/00

< ОСУДАРСТ ВЕННЫИ KQMlli ÅÒ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМИ ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕН И5

K АБ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4 781220, 03 (221 10.01,90 (46) 30.12 о1, Ьюл. N. 48 (71) Среднеазиатский нау -.но-исследовательский институт геологии и минерального сь рья (72) А. И, Шамансуров, Е. В. Кузьмин, Н, Усенов и А. У. lакиров (53) 624, 138(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 944395, кл. F 21 D 20/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 1461966, кл, F 21 D 11/00, 1987.

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам опережающего упрочнения пород кровли горных выработок.

Известен способ упрочнения кровли горных выработок при помощи железобетонных шганг, возводимых в нисходящих скважинах, причем установку шланг осуществляют до обнажения кровли из предварительно пройденной сверху выработки.

Недостатком известного способа является значительная трудоемкость работ ввиду того, что для осуществления его необходимо пройти сверху специальную выработку, которую к тому же также нужно закрепить.

Известен также другой способ упрочнения пород кровли горных выработок, включающий бурение шпуров в кровлю будущей выработки и установку в них анкерной арматуры из параллельно расположенной сбоку другой выработки.,. Ж„„1702082 Al (54) СПОСОБ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО УПРОЧНЕНИЯ ПОРОД КРОВЛИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТ0К (57) Изобретение относится к подземному строительству и позволяет повысить эффективность закрепления пород впереди забоя горной выработки. С обеих сторон выработки вкрест простирания направления ее проведения устраивают камеры. кровли которых располагают выше кровли выработки и параллельно ей. Из камер веерами бурят скважины над кровлей выработки и располагают на разном уровне. Веера скважины скрещиваются между собой. В скважины вставляют тросоиньекционные шланги и нагнетают твердеющий раствор. 4 ил.

Недостатком этого способа является необходимость проведения и крепления дополнительной выработки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ опережающего крепления пород кровли горных выработок. включающий бурение наклонных опережающих скважин в направлении проведения выработки и установку в них анкеров.

Недостатком данного способа является то, что наклонные анкеры воспринимают возникающие в массиве растягивающие усилия, вследствие чего снижается эффективность закрепления пород.

Цель изобретения — повышение эффективности закрепления пород.

Указанная цель достигается тем, что перед проведением горной выработки по породам с неустойчивой кровлей предварительно проходят две буровые камеры вкрест направления проведения выра1702082

55 ботки, из когорых бурят веера горизонтальных опережающих скважин в кровлю будущей выработки, в которые устанавливают тросоинъекционйые штанги и нагнетают твердеющий состав, тем самым создается искусственная кровля иэ комбинации смолопородного массива и тросовых штанг, которая способна воспринимать возникающие в массиве растягивающие усилия, На фиг. l .и 2 изображена схема опережающего упрочнения пород кровли горных выработок; на фиг. 3 — схема построения опережающих скважин; на фиг. 4 — конструкция инъекционной штанги.

Способ упрочнения пород кровли осуществляют следующим образом.

Перед проведением горной выработки ! по породам с неустойчивой кровлей 2 предварительно проходят две буровые камеры 3 и 4 вкрест направления проведения выработки 1 (под углом 60 к оси выработки), из которых бурят веера горизонтальных опережающих скважин 5, В скважины устанавливают тросоиньекционные штанги (не показаны), и при помощи установки по многоканальной схеме нагнетают твердеющий состав одновременно во все скважины.

Буровые камеры 3 и 4 проходят на уровне, превышающем уровень выработки на

1,0-1,5 м. Это позволяет бурить веера опережающих скважин горизонтально над

:<ровлей будущей выработки. Причем веер скважин, пробуренных из буровой камеры

3, находится на 0,5 м ниже веера скважин, пробуренных иэ буровой камеры 4. и на 0,5 м выше контура выработки 1. Расположение скважин таким образом позволяет избежать пересечения скважин противоположных вееров друг с другом (при пересечении скважин невозможно будет установить тросоинъекционную штангу в одну иэ них) и .оздать искусственную сетку из тросоиньекционных ш1анг в кровле будущей выработки.

Для определения длины, углов наклона и густоты скважин необходимо предварительно провести графические работы (фиг.

3). Сначала намечается зона 6 упрочнения (концы скважин 7 должны пересекаться с зоной 6 упрочнения). Затем наносится скважина N. 1 (как можно ближе к забою выработки 8, но с учетом того, чтобы можно было ее пробурить в производственных условиях). От конца скважины !Ф 1 наносят перпендикуляр 9, равный 1.5 м (при радиусе распространения твердеющего состава, равном 1.0 м расстояние между концами скважин должно быть не мЪнее 1,5 R. т.е. 1,5 м в нашем случае) и намечают точку 10.

Соединив точки 10 и 11 (точка 11 — место расположения бурового стакана, все скважины в веере бурятся с одного положения, без перестановки станка), получим скважину N. 2 и угол ее наклона относительно скважины М 1, В этом порядке намечаются все скважины веера. В идентичном порядке намечаются и все скважины веера в противоположной буровой камере. Расстояние между последними скважинами N. 8 обоих вееров не должно быть более 1,5 R (1,5 м).

Наметив таким образом все скважины обоих seepoa, получаем количество сквакин, углы их наклона и длину. Длина скважин замеряется линейкой (чертеж должен осуществляться в удобном для замеров масштабе). Определив длину скважин, необходимо произвести расчет экономической целесообразности применения данного способа опережающего упрочнения кровли выработок (приведен ниже) по сравнению с традиционным применяемым способом крепления. Еспи стоимость крепления при известном (традиционное крепление лесоматериалами) и предлагаемом способах одинакова, то :=том случае все равно предпочтительнее предлагаемый способ, так как эка«омится ес ественный материал — лес.

Тросоинъекционная штанга (фиг. 4) состоит из троса 12, нагнетательнсй трубки 13 перфорированной отверстиями 14,ниппеля

15, рубашки 16 иэ эластичного открытопористого».атериала типа губки.

Внутренний диаметр рубашки 16 меньwe диаметра нагнетательной трубки 13 на

10-15 %, а наружный — нэ 10-15 больше диаметра скважины, Герметизацию скважин осуществляют следующим образом.

Перед установкой тросоинъекционных штанг рубашку 16 иэ эластичного открытопористого материала пропитывают ускорителем отверждения состава Затем устанавливают тросоиньекционные штанги в скважины и нагнетают твердеющий состав, который по заполнении объема скважин проникает в поры рубашки 16, вступает в реакцию с ускорителем отверждения и затвердевает в ней, тем самым герметизируя устья скважин.

По предлагаемому способу упрочняют породы твердеющими составами на основе синтетических смол, способных быстро реагировать на действие ускорителей отверждения — катализаторов. В качестве катализаторов могут служить: для фенолоформальдегидных смол — бензосульфокиспота, для мочевино-формальдегидных смол — отверждающий агент ВАГ-3, для полиуретановых смол — триэтиламин. Наличие ката1 102082 лизаторов в герметизирующей рубашке позволяет сократить время отверждения состава до 30 с.

Нагнетание твердеющего состава осуществляют по однорастворной схеме, <о о- 5 рая заключается в следующем.

В емкость, смонтированной на платформе от вагонетки (это может быть и вагонетка), заливаются компоненты твердеющего состава и перемешиваются 10 электромеханической мешалкой. Емкость соединена с насосом типа НРУ-30M. При включении насоса твердеющий состав из емкости пэдается по шлангам в скважины.

Многоканальная схема достигается 15 тем, что к основному шлангу от насоса присоединяется мнс-оканальный распределитель, от которого также по шлангам твердеющий состав подается непос„гдственно в каждую скважину. 20

Соотношение компонентов в твердеющем составе должно быть таким, чтобы время гелеобразования было не менее одного часа. Это вызвано тем. что твердеющий состав не должен затвердеть раньше. чем бу- 25 дет закончено инъектирование массива, иначе он затвердеет в оборудовании, шлангах и нагнетательная установка вь, йдет из строя. По окончании нагнетания вся установка промывается водой.

Нагнетание твердеющего состава осуществляют под высоким давлением — до 25

МПа. При установившемся давлении в 25

МПа нагнетание прекращается. Установившееся давление считается в том случае, если при отключении установки давление не снижается.

Оормула изобретения

Способ опережающего упрочнения пород кровли горных выработок, включающий устройство камер, кровли которых располагают выше кровли выработки, бурение из них скважин над кровлей будущей выработки и параллельных ей, установку в них штанг и нагнетание твердеющего состава, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности закрепления пород, камеры устраивают с обеих сторон оТ выработки вкрест простирания направления ее проведения, при этом скважины бурят скрещивающимися веерами, которые располагают на разном уровне, а штанги используют тросоиньекционные.

1702082

1702082

Составитель С,Батурин

Техред М,Моргентал Корректор С.Черни

Редактор Н.Шитев

Заказ 4529 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101