Способ защиты вертикальных шахтных стволов от сдвижения горных пород

(19) (11) З(511 Е 21 Э 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ий а овогоследоваеомехаа "стена о примеительствеЦЕНТИ 6, 41,2, Авторсзаявке Р01.82 (пр по04 ОО о оРо О О О,О, Оо 3 ф О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ,(21)3471886/22-03 (22)20.07,82 (46)15101.84. Бюл. В 2 (72)В.А. Борисовец, 10.М. Б и Г.Г. Гуляев (71)Всесоюзный ордена Труд Красного Знамени научно-ис тельский институт горной г ники и маркшейдерского дел (53)622.833(088,8) (56)1. Способ строительств в грунте" и. перспективы ег нения в мелиоративном стро Обзорная инфОрмация Р 4. М Минводхоза СССР, 1978, с. ое свидетельство СССР375709, кл. Е 21 Р 1/00,тотип).(54) (57) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВЕРТИКАЛЬНЫХШАХТНЫХ СТВОЛОВ ОТ СДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХПОРОД, включающий крепление стволови образование вокруг них защитнойполости путем бурения по концентрической окружности относительно осиствола непересекающихся скважин,о т л и ч а ю щ и й с я.тем, что,с целью снижения нагруженности крепи, основные скважины бурят на расстоянии друг от друга, равном неболее их радиуса, а в выступах между этими скважинами бурят дополнительные скважины меньшего диаметрана равных расстояних от основныхскважин, причем основные скважины бурят на расстоянии от внешнего контура ствола, равном не менее двухего радиусов.10 50 Недостатком известного способаявляется то, что пластичный материал во время,сдвижения горных пород 60будет 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 от. дельно стоящие буронабивные сваи с расстоянием между ними в свету ме-. нее одного диаметра, сваи, а затем между ними бурят скважины, захваты 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 противофильтрационных завес, причем в последнем случае прочность тела завесы должна быть минимальной и приближаться к деформативным характеристикам вмешающего грунта Г 1.Однако данный способ не позволяет защитить выработки от сдвижения горных пород, так как во-первых, образуемая в 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 щели вокруг выработки понадобиться громадный объем буровыхработ, что резко уве личит 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 ров.Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты 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 21. 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 скважины 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 В - радиус ствола,- радиус зоны разрушения город, О- тангенциальные напряжения, Кг - 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 нарушенных городзону неупругих деформаций), которая сформировалась вокруг ствола после его проходки.1067217 Составитель Н. ИваноТехредИ,Гергель актор В. Ковтун орректор ю. Макарен Тираж 442 Государственног лам изобретений осква, Ж, Ра каз 11170/38 сн комитета СССР открытий ская наб д. 4/ И 13035 илиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная,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 5 на расстоянии от контура ствола, равномрадиусу ствола, На границе зоны разрушения тангенциальные напряжения имеют резкий максимум, превышающий давление в толще массива. С удалены ем в глубь массива эти напряжения уменьшаются до напряжений в. толще нетронутого массива(, =А),Из дан. иых приведенных на фиг. 3, следует, что зона йацряжений, равных величи, не. напряжений в нетронутом массиве, располагается от ствола на расстоянии, примерно равном 2 В. Поэтому расположение скважин от ствола наэтом расстоянии является наиболее эффективным, так как позволяет макЬсимально разгрузить крепь ствола от повышенных напряженйй и сохранить устойчивость скважин на стадии их проведения, при этом взаимовлияние ствола и скважин будет исключено,Поддействием сил сдвнжения 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 окружающвх 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.