Способ охраны вертикальных стволов при проходке околоствольной выработки

Способ охраны вертикальных стволов при проходке околоствольной выработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горному делу и может быть преимущественно использовано в горнодобывающей промышленности для охраны вертикальных стволов от вредного сейсмического воздействия взрывов, осуществляемых при проведении околоствольных горных выработок. Сущность изобретения: в используемые для создания щели скважины вводят пластичную расширяющуюся при твердении смесь, а высоту и ширину щели определяют с учетом размеров проводимой выработки и охраняемого ствола, расстояния между выработкой и стволом, местоположения щели относительно выработки и ствола и допустимого по сейсмическому воздействию на ствол расстояния от него до выработки. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я>s Е 21 0 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОЧСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4843129/03 (22) 26,06.90 (46) 15.01,93. Бюл. N 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) В. И. Болучевский и К, М, Мейрембаев (56) Юревич Г. Г. и др, Охрана горных выработок от воздействия взрывов. — М.: Недра, 1972, с. 117 — 118, 131 — 133.

Указания по рациональному располо>кению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР, — Л., ВНИМИ, 1986, с. 10 — 11, 38 — 39. (54) СПОСОБ ОХРАНЫ ВЕРТИКАЛЬНЫХ

ШАХТНЫХ СТВОЛОВ ПРИ ПРОХОДКЕ

ОКОЛОСТВОЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ

Изобретение относится к горному делу и предназначено для охраны вертикальных шахтных стволов от вредного сейсмического воздействия взрывов в подземных горных выработках, Изобретение может быть преимущественно использовано в горнодобывающей промышленности для охраны стволов от вредного сейсмического воздействия взрывов, осуществляемых при проведении вблизи стволов подземных выработок.

Известен способ охраны действующих горных выработок от сейсмического воздействия взрывов, заключающийся в короткозамедленном взрыьании зарядов в шпурах и скважинах. Недостаток данного способа состоит в частом наложении колебаний йородного массива, обусловленных взрывами

„„ Ы„„17882б8 А1 (57) Изобретение относится к горному делу и может быть преимущественно использовано в горнодобывающей промышленности для охраны вертикальных стволов от вредного сейсмического воздействия взрывов, осуществляемых при проведении околоствольных горных выработок. Сущность изобретения: в используемые для создания щели скважины вводят пластичную расширяющуюся при твердении смесь, а высоту и ширину щели определяют с учетом размеров проводимой выработки и охраняемого ствола, расстояния между выработкой и стволом, местоположения щели относительно вырабогки и ствола и допустимого по сейсмическому воздействию нэ ствол расстояния от него до выработки. 6 ил. соседних серий, и в связи с этим, в пониже- д нии устойчивости крепи охраняемых выработок, Известен также способ охраны выработок от сейсмического воздействия взрывов. О© заключающийся в создании в породном М массиве между выработкой и местом взрыва 0 щели с пониженной по сравнению с окружэ- Я» ющими породами акустической жесткостью путем бурения скважин и взрывания в них зарядов взрывчатого вещества; при этом щель располагается на расстоянии от выработки, исключающем их взаимное влияние, связанное со смещениями вмещающих пород на контурах. Главным недостатком этого способа является разрушение горных пород взрыванием, приводящим к образованию в них взрывной волны, которая вызы1788268

30

40

S+2R / — Т—

Roon 50

55 одоп вает понижение устойчивости крепи выработки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий бурение из выработки околоствольного двора вееров скважин и разрушение целиков между ними путем заполнения участков скважин, находящихся в пределах проектных контуров щели, расширяющейся при твердении смесью. Недостатком данного способа является затвердевание смеси, повышающее акустическую жесткость заполнителя щели (смеси вместе с разрушенной породой), и следовательно, снижающее возможности щели с точки зрения охраны стволов, Другой недостаток состоит в отсутствии рекомендаций по размерам щели в плане и по высоте, обеспечивающим охрану ствола.

Это приводит к тому, что при недостаточных размерах щели она не обеспечивает охраны ствола от повреждений вследствие сейсмического воздействия взрывов, а избыточные размеры обуславливают излишние объемы работ по созданию щели и ненужные материальные и трудовые затраты, Целью предлагаемого изобретения яв.ляется повышение эффективности охраны ствола при взрывном воздействии. Ожида-. емый эффект от использования изобретения — предотвращение деформирующего воздействия взрывной волны на крепь ствола и повышение безопасности шахтного подъема, Указанная цель достигается тем, что в скважины вводят пластичную расширяющуюся при твердении смесь, а высоту и ширину щели определяют при проходе горизонтальных и наклонных выработок мимо ствола, при проходке горизонтальных и наклонных выработок в ствол или от ствола и при проходке вертикальной выработки соответственно из неравенств:

0+2F

0,5 P + (одоп (0 5 0 + L ) B = $+ (P-S); одоп

Н а Н, + М Ъ/Р2,„L2, B ) 0, -с где Н вЂ” высота щели;

 — ширина щели;

h — высота вчерне проходимой горизонтальной (наклонной) выработки, S — ширина вчерне по почве этой выработки;

L — расстояние в плане между этой выработкой и охраняемым стволом;

R — расстояние в плане между этой выработкой и щелью;

Roon — допустимое расстояние от горизонтальной (наклонной) выработки до охраняемого ствола, исключающее повреждение его от сейсмического воздействия;

Р— диаметр вчерне охраняемого ствола;

F — расстояние в плане между щелью и охраняемым стволом;

Н, — меньшая из глубин вновь проводимой вертикальной выработки и охраняемого ствола;

FM — расстояние в плане между щелью и объектом (стволом или проходимой вертикальной выработкой), имеющим меньшую глубину;

, — расстояние в плане между охраняемым стволом и вертикальной выработкой;

Fpon — допустимое расстояние между охраняемым стволом и вертикальной выработкой;

0п — больший из диаметров охраняемого ствола и проходимой вертикальной выработки.

Сопоставление заявляемого решения с прототипом показывает, что оно отличается от известного следующими признаками: 1) в скважины вводят пластичную расширяющуюся при твердении смесь; 2) установлены необходимые размеры щели.

На фиг. 1 — 6 изображены проекции на вертикальную и горизонтальную плоскости охраняемого ствола, проводимой вблизи него выработки и щели. Способ осуществляется следующим образом. Веерные скважины (не показаны), пробуренные из действующей горной выработки для создания щели 1, заполняют в пределах ее проектных контуров пластичной расширяющейся при твердении смесью, а высоту и ширину щели 1 определяют при проходке горизонтальной или наклонной выработки 2 мимо ствола 3 (фиг, 1 и 2), при проходке горизонтальной или наклонной выработки 2 в ствол или от ствола 3 (фиг, 3 и 4) и при проходке вертикальной выработки 4 (фиг. 5 и 6) соответственно из неравенств:

1788268

D+2F

 — 0+ 05 R2 — (05О+ )г;

 S+ — (D — S):

R одоп где Н вЂ” высота щели;

 — ширина щели:

h — высота вчерне проходимой горизонтальной (наклонной) выработки;

S — ширина вчерне по почве этой выработки;

L — расстояние в плане между этой выработкой и охраняемым стволом;

R — расстояние в плане между этой выработкой и щелью; идол — допустимое расстояние от горизонтальной (наклонной) выработки до охраняемого ствола, исключающее повреждение его от сейсмического воздействия;

D — диаметр вчерне охраняемого ствола;

F — расстояние в плане между щелью и охраняемым стволом;

Н вЂ” меньшая из глубин вновь проводимой вертикальной выработки и охраняемого ствола, FM — расстояние в плане между щелью и

/ объектом (стволом или проходимой вертикальной выработкой), имеющим меньшую глубину;

Lc — расстояние в плане между охраняемым стволом и вертикальной выработкой; одоп — допустимое расстояние между охраняемым стволом и вертикальной выработкой;

Dm — больший из диаметров охраняемого ствола и проходимой вертикальной выработки.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. На расстоянии L = 70 м и от клетевого ствола 3 шахты "Абайская" ПО

"Карагандауголь" на глубине 350 м проходят горизонтальный ходок 2, Ось ходка.не совпадает со стволом, то есть ходок проходится мимо ствола (случай, показаний на фиг, 1 и 2), Вмещающие породы — аргиллиты с сопротивлением в образце одноосному сжатию, равным 40 МПа. Диаметр ствола вчерне D = 9,5 м, размеры ходка: S = 5 м, h =3,5 м, Ходок направлен вкрест простирания пород. Способ проходки его — буровзрывные работы, масса одновременно

9,5+2x35

05x95 + 70

Принимают Н = 42 м и В = 36 м, Располагают щель симметрично относительно ходка, то есть ее верхний и нижний края— на расстоянии 21 м соответственно выше и ниже центра сечения ходка (фиг. 1), а боковые края — на расстоянии 16 м от оси ствола, перпендикулярной ходку (фиг. 2).

Для создания щели бурят из околоствольного двора четвертого горизонта для веера скважин диаметром 80 мм и заполняют участки скважин, расположенные в пре делах проектных контуров щели 1, . напрягающимся цементом по ТУ-21-20-1874. состоящим из 70;4 портландцемента клинкера, 15 глиноземистого шлака. 15 гипса и разбавленным 30 — 32-",ь воды (от

5 массы напрягающегося цемента), с добавкой латекса (30 — 50";ь от всей массы).

Вследствие расширения этой смеси разрушаются целики между скважинами и образуется щель 1 высотой 42 м и шириной

30 взрываемого заряда взрывчатого вещества

Q = 70 кг. Угол падения пород — 15 .

Вычисляют допустимое расстояние от ходка до ствола, приняв k = 230, n =, 1,2 и

14

Uo = 6,8 см/с; одоп =-0 - д =70 х

1!3 1 3

М,г

x — д- — = 78 м. Устанавливают, таким

t образом, что фактическое расстояние меньше допустимого и ствол требует охраны от сейсмического воздействия взрывных работ в забое ходка. Принимают в качестве меры охраны щель мощностью 0,3 м.

Определяют расстояние Lg от щели до ствола и ходка, исключающие ее влияние на эти выработки. Расчетное сопротивление пород сжатию (при коэффициенте kc - 0.6) равно 0 6 х 40 = 24 МПа. Расчетная глубина расположения ходка от земной поверхности равна 350 м (при коэффициенте k = 1). Поэтому коэффициент ki = 2,2. L9 = (S1+ Sz)k1, где $1+ Sz — суммарная ширина выработок, для которых рассматривается взаимовлияние, откуда для системы щель— ствол Г9 = (9,5 + 0,3) х 2,2 = 22 м, а для системы щель — ходок L9" = (5 + 0 3) х 2,2

=12 м, Принимают F = 35 м > 22 м и R=35 м > 12 м (в сумме F + R = L= 70 м), Определяют высоту и ширину щели:

Н 3.5+ 0 У 78 70 Н 40м;

5+2х35 .I х 78 (05x 95 +70); В 33 м.

1788268

25 ц - / г

$ +2 R

D+2 F

0,5 D + L

 >S+ (D — S);

Roon

36 м, заполненная указанной смесью и разрушенной породой. Взрывные работы, производимые в забое ходка 2, не оказывают вредного влияния на ствол 3.

Формула изобретения 5

Способ охраны вертикальных стволов при проходке околоствольной выработки, включающий образование между стволом и околоствольной выработкой щели путем бурения вееров скважин и разрушения меж- 10 скважин ных цели кон введенной в скважины и расширяющейся при твердении смесью, отличающийся тем,что, с целью повышения эффективности охраны при взрывном воздействии, в скважины вво- 15 дят пластичную расширяющуюся при твердении смесь, а высоту Н и ширину В щели определяют при проходке горизонтальных и наклонных выработок, мимо ствола, при проходке горизонтальных и наклонных вы- 20 работок в ствол или от ствола и при проходке вертикальной выработки соответственно из неравенств:

Н Hc+ — F2 Р2 В>Dm, где h — высота вчерне проходимой горизонтальной (наклонной) выработки;

S — ширина вчерне по почве этой выработки;

L — расстояние в плане между этой выработкой и охраняемым стволом;

R — расстояние в плане между этой выработкой и щелью;

Roon — допустимое расстояние от горизонтальной (наклонной) выработки до охраняемого ствола, исключающее повреждение его от сейсмического воздействия;

D — диаметр вчерне охраняемого ствола;

F — расстояние в плане между щелью и охраняемым стволом; .

Ho — меньшая из глубин вновь проводимой вертикальной выработки и охраняемого ствола;

FM — расстояние в плане между щелью и объектом (стволом или проходимой вертикальной выработкой), имеющим меньшую глубину;

L< — расстояние в плане между охраняемым стволом и вертикальной выработкой;

Fgon — допустимое расстояние междуохраняемым стволом и вертикальной выработкой;

Dm — больший из диаметров охраняемого ствола и проходимой вертикальной выработки.

1788268

1788268

Составитель В. Болучевский

Техред M.Ìaðãåíòàë Корректор С. Юско

Редактор Т, Куркова

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

Заказ 61 Тираж Подписное

ВНИИПИ.Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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