Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПРОХОДКИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В СЛОЖНЫХ ГОРНО- ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
СПОСОБ ПРОХОДКИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В СЛОЖНЫХ ГОРНО- ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

СПОСОБ ПРОХОДКИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В СЛОЖНЫХ ГОРНО- ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке горных выработок. Способ включает возведение перемычки, упрочнение заходками горного массива в направлении выработки путем бурения продольных и наклонных скважин, выходящих за контур выработки, и нагнетание в эти скважины упрочняющих растворов, разрушение горных пород и установку постоянной крепи, в продольные скважины нагнетают тощий цементно-зольный раствор с отношением цемента к твердой части раствора, равным 0,1 - 0,2, а в наклонные скважины нагнетают жирный цементный раствор. Способ позволяет снизить расход цемента на упрочнение горных выработок. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2171894
Класс(ы) патента: E21D9/00
Номер заявки: 99110655/03
Дата подачи заявки: 21.05.1999
Дата публикации: 10.08.2001
Заявитель(и): ОАО Кузбасский научно-исследовательский институт шахтного строительства "Кузниишахтострой"
Автор(ы): Понасенко Л.П.; Бурков Ю.В.; Франкевич Г.С.; Жеребцов В.А.; Богатырев В.Д.; Помпура В.М.; Хямяляйнен В.А.
Патентообладатель(и): ОАО Кузбасский научно-исследовательский институт шахтного строительства "Кузниишахтострой"
Описание изобретения: Предлагаемое изобретение относится к угольной и горнорудной промышленности, но может быть использовано в других отраслях, предусматривающих использование горных выработок, например, коммунальном хозяйстве.
Вскрытие и подготовка месторождений полезных ископаемых осложняется зонами геологических нарушений, в которых горные породы находятся в перемятом состоянии. В таких условиях чаще всего наблюдаются повышенные водопритоки, газовыделения, а крепь горных выработок испытывает повышенные нагрузки. Проведение выработок в зонах геологических нарушений без выполнения специальных мероприятий, как правило, сопровождается аварийными ситуациями: внезапные выбросы горной массы, обрушение крепи и т.д.
Известны способы проходки горных выработок в сложных горно-геологических условиях (например, в зоне слабых пород), когда под защитой постоянной крепи в горном массиве возводится временная забивная крепь с помощью проколотов, затем в контуре выработки на небольшую длину производится разрушение и уборка породы и сразу же возводится мощная постоянная крепь (см. авт. св. SU 1624243 A1, М. кл. E 21 D 9/00). Способ очень трудоемок и применим в основном при проходке выработок небольшого сечения.
Известны способы проходки горных выработок при ликвидации аварийных ситуаций (при обрушении горных пород и образовании пустот над участком пройденной выработки), с использованием мощных временных крепей в вывалообразованиях в виде костров и клетей, с последующей их разборкой при возведении постоянной крепи.
Недостатки способов связаны с большими затратами материальных и трудовых ресурсов, повышенной опасностью для рабочих, значительными сроками выполнения работ. Обычно данная технология оказывается малоэффективной, поэтому не всегда удается предотвратить дальнейшее обрушение породных массивов.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ проходки горных выработок в зонах геологических нарушений и слабых горных пород с использованием упрочнения горных пород цементным раствором, когда площадь сечения упрочненных горных пород значительно превышает сечение выработки (см. Производство тампонажных работ при ликвидации аварийных состояний горных выработок //Строительство предприятий угольной промышленности: Обзорная информация. Вып. 7 - М., 1985. С. 6...15).
Характерный для прототипа недостаток - значительный расход цемента, обусловленный желанием перестраховаться в отношении радиуса распространения цементных растворов в законтурном пространстве - затмевал то обстоятельство, что при осуществлении этого способа значительный расход цемента приходится на упрочнение горных пород в сечении выработки, которые при дальнейшей проходке разрушали и удаляли из выработки.
С развитием горной науки и методов диагностики состояния упрочненного горного массива, точным определением гарантированного радиуса упрочнения площадь упрочненного горного массива, включающая сечение горной выработки, постоянно уменьшалась и в настоящее время практически оптимизирована. Но при этом постоянно увеличивалась относительная величина сечения выработки в площади упрочненного горного массива, также экономическая нецелесообразность упрочнения горного массива в площади сечения выработки.
Цель настоящего изобретения - снижение расхода цемента на упрочнение горного массива при проходке выработок в сложных условиях, включающей возведение перемычки, упрочнение массива в сечении выработки, упрочнение горного массива за контуром выработки, разрушение горного массива в сечении выработки, возведение постоянной крепи, - достигается тем, что упрочнение горных пород в сечении выработки производят в продольные скважины тощими цементно-зольными растворами с содержанием цемента в твердом растворе, равным 0,1 - 0,2.
Поскольку нагнетание таких растворов в горный массив приводит лишь к слабому замоноличиванию горных пород, не отвечает условиям упрочнения горного массива цементными растворами и не применялось на практике, то отмеченное отличие изобретения является существенным.
На фиг. 1 показано продольное сечение выработки.
На фиг. 2, 3 показано поперечное сечение выработки.
Перед зоной геологических нарушений, слабых горных пород или перед участком выработки в аварийном состоянии возводят бетонную перемычку 1, в сечении выработки бурят на глубину заходки l (4-5 м) скважины 2, параллельные оси выработки, и наклонные скважины 3, выходящие за контур выработки. Затем через продольные скважины 2 производят нагнетание тощих цементно-зольных растворов с содержанием цемента в твердой части раствора, состоящей из цемента и золы, 10-20%.
Нагнетание тощих растворов производят до повышения давления нагнетания, соответствующего радиусу распространения цементного раствора относительно скважины 2.
Твердая часть раствора с таким незначительным содержанием цемента заполняет трещины нарушенных горных пород или пустоты между обрушившимися кусками породы, а вода раствора отфильтровывается в трещины массива за пределы расчетного радиуса распределения твердой части раствора в сечении выработки.
Горные породы в сечении выработки с трещинами или пустотами между кусками породы, заполненные твердой частью нагнетаемого цементно-зольного раствора, представляют собой слабо замоноличенный горный массив с прочностными свойствами, незначительно превышающими свойства цементно-зольного камня (3-5 МПа), и с точки зрения прочности удовлетворяют лишь требованиям устойчивости забоя при его разрушении при полном отсутствии горного давления.
После нагнетания через скважины 2 тощих цементно-зольных растворов производят нагнетание через скважины 3 "жирных" цементных растворов с большим содержанием цемента. При этом горный массив на определенном расстоянии от контура выработки представляет собой хорошо упрочненный (сильно замоноличенный) массив с прочностными свойствами, превышающими и прочность трещиноватого или разрыхленного горного массива в отдельности.
Толщина упрочненного горного массива 5 за контуром выработки определяется расчетным путем. Состояние горного массива 4 в сечении выработки изменяется при нагнетании цементных растворов через скважины 3 незначительно в сторону увеличения прочности цементно-зольного камня, так как нагнетание растворов через скважины 3 производят для набора большего радиуса упрочнения при большем давлении.
Распространение "жирных" цементных растворов, нагнетаемых через скважины 3, происходит в основном от контура выработки и лишь незначительно во внутрь выработки, так как ранее слабо замоноличенный через скважины 2 горный массив 4 препятствует распространению растворов, нагнетаемых через скважины 3.
После упрочнения описанным способом горных пород на глубину заходки l = 4 - 5 м производят упрочнение на глубину следующей заходки, путем разбуривания скважин 2 и бурения под определенным углом новых скважин 3 и т.д., до упрочнения горных пород на длину участка L = 40 - 50 м или всей зоны геологического нарушения в направлении выработки.
Затем разбуривают перемычку 1 и проходят выработку обычным способом с шагом возведения постоянной крепи, соответствующим прочности укрепленного массива и горному давлению.
Под защитой постоянной крепи возможно осуществление последующего упрочнения горного массива, если, например, разрушение горного массива в сечении выработки производят буровзрывным способом.
Предлагаемый способ проходки горных выработок позволяет экономить 25 - 40% цемента.
Формула изобретения: Способ проходки горных выработок в сложных горно-геологических условиях, включающий возведение перемычки, упрочнение заходками горного массива в направлении выработки путем бурения продольных и наклонных скважин, выходящих за контур выработки и нагнетание в эти скважины упрочняющих растворов, разрушение горных пород и установку построений крепи, отличающийся тем, что в продольные скважины нагнетают тощий цементно-зольный раствор с отношением цемента к твердой части раствора, равным 0,1 - 0,2, а в наклонные скважины нагнетают жирный цементный раствор.