Способ разгрузки горного массива от напряжений при проведении параллельных выработок

Способ разгрузки горного массива от напряжений при проведении параллельных выработок

Реферат

 

Использование: изобретение относится к горному делу и может быть использовано для разгрузки горного массива от напряжений вблизи параллельно проводимых выработок. Сущность изобретения: для повышения эффективности работ по разгрузки массива вокруг выработок за счет полезного использования сейсмической энергии взрыва в горном массиве вблизи выработки определяют максимальное расстояние R^max_ост от ее центра до дальней границы зоны повышенных напряжений, например, ультразвуковым методом, а расстояние между центрами забоев выработок принимают равными 2R^max_ост производят бурение и разновременное взрывание проходческих шпуров в первой выработке, затем во второй выработке, затем опять в первой выработке и т.д.

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам разгрузки горного массива от напряжений вблизи параллельно пpоводимых выработок.

Известен способ проведения выработок с одновременной разгрузкой приконтурной части массива путем бурения и взрывания помимо проходческих шпуров еще и разгрузочных шпуров, располагаемых вне контуров отбойки [1] Однако данный способ требует дополнительных затрат на бурение и взрывание.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ разгрузки массива от напряжений при проведении выработок в угольном пласте. Способ заключается в проведении передовой выработки, что сопровождается формированием вокруг нее зоны разгрузки и последующим проведением в пределах зоны разгрузки выработок, параллельных передовой с отставанием забоев выработок от передовой [2] Однако проведение разгрузочной передовой выработки требует значительных материальных и трудовых затрат. Кроме того, при проведении выработок в более прочных, чем уголь, массивах, например гранитах, зона разгрузки, как правило, не превышает диаметра передовой выработки и данный способ не эффективен в прочных породах.

Целью изобретения является повышение эффективности работ по разгрузке массива вокруг выработок, проводимых параллельно друг другу.

Достигается это тем, что предварительно устанавливают максимальное расстояние до дальней границы зоны повышенных напряжений вокруг выработки, параллельные выработки проводят на расстоянии между центрами забоев, определяемом из выражения L_B=2R_ост ^max где R _ост^max максимальное расстояние от оси выработки до дальней границы зоны повышенных относительно есте- ственного горного давления напряжений; а взрывание в выработках производят разновременно и последовательно.

Способ осуществляют следующим образом. Вначале делают несколько циклов буровзрывных работ и откатку породы в первой выработке. Затем определяют либо геофизическим, либо расчетным методом (с учетом трещиноватости и физических свойств пород) расстояние R _ост^max от центра выработки до дальнейшей границы зоны повышенных относительно естественного горного давления напряжений.

Обобщение результатов промышленных экспериментальных работ на глубине 400-600 м (ультразвуковой метод, метод кернов, метод параллельных скважин) и аналитических исследований при проведении выработок диаметром 2,5-3,5 м позволил определить зависимость от размера естественной отдельности (среднее расстояние между трещинами) в массиве d_e, м d_e, м < 0,05 0,05-0,15 0,15-0,40 0,40-1,0 > 1,0 R_ост^max, м 7,5 7,5-5,0 5,0-3,5 3,5-3,0 < 3,0 Расстояние между центрами забоев двух соседних параллельных выработок принимают равным 2R_ост^max, что обеспечивает отсутствие взаимодействия зон повышенных напряжений от выработок, т. е. суммирования напряжений. Кроме того, это расстояние благодаря его малой величине обеспечивает максимальное использование сейсмической энергии взрыва, которая выделяется при взрыве проходческих шпуров в одной выработке и обеспечивает разгрузку массива вокруг соседней выработки и наоборот.

Физика процесса изменения напряженного состояния трещиноватого массива под действием взрыва, разработанная на основе проведения промышленных экспериментов и установления эффекта создания в массиве остаточных напряжений, заключается в следующем. При взрыве проходческих зарядов ВВ под действием газообразных продуктов детонации (ПД) происходит перемещение отдельностей в массиве за пределами контура выработки. Это сопровождается закрытием естественных трещин в массиве и упругим деформированием отдельностей, что обеспечивает повышение напряженного состояния массива. Разгрузка массива за счет упругой реакции в зоне остаточных напряжений (на расстоянии 1-5 м от контура выработки) невозможна из-за трения на берегах естественных трещин, обеспечиваемых боковым распором отдельностей и горным давлением. То есть под действием взрыва происходит дополнительная остаточная пригрузка массива, что в совокупности с концентрацией статических напряжений вокруг выработки за счет выемки пород составляет значительную величину.

Экспериментами также установлено, что при взрывании на расстоянии от напряженного контура (обнажения) выработки под действием сейсмических волн происходит встряхивание и вибрации массива, что дает возможность отдельностям проскальзывать друг относительно друга со смещением к центру выработки. Это сопровождается разгрузкой массива. То есть взрывание проходческих шпуров создает в массиве вокруг первого забоя дополнительные напряжения, а взрывание шпуров во втором забое обеспечивает разгрузку массива вокруг первого забоя от напряжений за счет сейсмического действия взрыва, и наоборот. Поэтому с целью повышения эффективности работ по разгрузке массива за счет полезного использования сейсмического действия взрыва полное взрывание забоев в двух соседних параллельных выработках производят разновременно и последовательно, сначала в первой выработке, затем во второй далее в первой и т.д.

П р и м е р. В блоке 6а-812, 5 слой при добыче руды параллельными заходками в гранитном массиве системой разработки нисходящей слоевой выемкой принималось последовательное проведение заходок. То есть полностью проводилась первая заходка, затем вторая и т.д. При проведении первой заходки в призабойной зоне наблюдалось частое стреляние и заколообразование пород, что требовало мероприятий по разгрузке массива камуфлетного взрывания.

Далее была предложена технология выемки в соответствии с настоящим способом. Соседние заходки проводились одновременно на расстоянии 10 м друг от друга, так как по бортам выработок средний размер отдельности составил 0,16 м. При этом взрывание в заходках проводились разновременно и последовательно в первую смену в заходке первой и во вторую смену в заходке второй. Переход на данную технологию добычи обеспечил отсутствие стреляния и заколообразования пород в бортах и забое выработки за счет полезного использования сейсмического действия от взрыва зарядов ВВ при проходке выработок, находящихся на расстоянии друг от друга, равном 2 R_ост^max.

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗГРУЗКИ ГОРНОГО МАССИВА ОТ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК, включающий создание локальной зоны разгрузки путем бурения проходческих шпуров и взрывания зарядов взрывчатых веществ в соседних выработках, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работ по разгрузке за счет полезного использования сейсмической энергии взрыва, предварительно устанавливают максимальное расстояние до дальней границы зоны повышенных напряжений вокруг выработки, а соседние параллельные выработки проводят на расстоянии между центрами забоев, определяемом из выражения L_в= 2R^max_ост, где R^max_ост максимальное расстояние от оси выработки до дальней границы зоны повышенных относительно естественного горного давления напряжений, при этом взрывание в выработках производят последовательно.