Способ охраны выработки

(51 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕ Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) В.А.Дрибан и К.А.Ардашев(73) Украинский Государственный научноисследовательский и проектно-конструкторский институт горной геологии, геомеханики и маркшейдерского дела (56) Авторское свидетельство СССР М 991064, кл. Е 21 О 13/02, 1979.Авторское свидетельство СССР М 1361336, кл, Е 21 О 13/02, 1987.(54) СПОСОБ ОХРАНЫ ВЫРАБОТКИ Изобретение относится к горному делу и предназначено для предохранения горных выработок от больших деформаций пучения почвы,Известен способ предотвращения пучения пород почвы в выработках тонких угольных пластов, заключающийся в подработке угольного пласта на глубину до 3,5 м и высоту 0,1-0,15 и в боковой стенке штрека противоположной лаве,Наиболее близким к предлагаемому является способ борьбы с пучением пород почвы, заключающийся в том, что выработку проходят с формированием между ее почвой и пучащими породами слоя устойчивых пород, а разгрузочные щели прорезают с двух сторон выработки до верхней границы пучащих пород, причем проходку выработки(57) Использование: изобретение позволяет предотвратить пучение почвы горных выработок. Сущность изобретения; в почве выработки формируют систему разгрузочных щелей, которые ориентируют поперек продольной оси выработки под углом 90 - р к горизонтали, где р - угол внутреннего трения пород почвы. При этом глубина щелей равна 0,5 - 0,75 ширины выработки, расстояние между ними равно удвоенной глубине, а ширина опредегяется из выражения д =(10 О - 20)Ьцр, мм, гдеаи - напряжения на глубине расположения выработки в нетронутом массиве, МПа; й прочность пород почвы на одноосное сжа. тие, МПа; Ь - ширина выработки, м, 3 ил. производят высотои больше проектной на величину Д Ь определяемую из выраженияД Ь = Кд/соз (агсз 1 л - ) = Кд (1 - (-Г) ) 2 где К - коэффициент уплотнения податливого материала;д - ширина разгрузочной щели;Гп - мощность устойчивой породной балки;- глубина разгрузочной щели.Однако данный способ обеспечивает эксплуатационную способность и устойчивость выработки в очень ограниченном числе случаев, особенно на больших глубинах и при сложных горно-геологических условиях, Это обусловлено тем, что для подавляющего числа выработок пучащие породы находятчя непосредственно в почве (особенно дляподготовительных выработок) и формирование в них слоя устойчивости практически невозможно. Примером этому может служить частое разрушение крепей с обратным сводом особенно при влиянии очистных работ. Кроме того отсутствие увязки параметров разгрузочных щелей с горно-техническими и горно-геологическими условиями, так, например, величина 1 Ь не зависит от величины пучения. То же относится и к другим параметрам, хотя совершенно ясно, что после закрытия щелей разгрузочный эффект исчезнет, Одновременно способ требует значительных трудовых и материальных затрат, т,к. включает проходку выработки увеличенной высоты, укрепление нижележащего слоя и т,п. Величина же пучения достигает 1 - 2 м),Целью изобретения является предотвращение пучения почвы выработки и увеличение срока безремонтного поддержания, путем перераспределения концентраций напряжений вокруг ее контура за счет выбора ориентации и месторасположения разгрузочных полостей и дифференцированного подхода к определению их параметров.Поставленная цель достигается тем, что систему разгрузочных щелей глубиной 1 равной (0,5 - 0,75)Ь, где Ь - ширина выработки, формируют в почве охраняемой выработки в направлении поперечном ее продольной оси под углом 90 - р к горизонтали, где р - угол внутреннего трения пород почвы, при этом расстояние между соседними щелями равно 21, а ширина щели определяется из выражения:д = (100 - 20)Ьд р,мм (1)где о- напряжения на глубине расположения выработки в нетронутом массиве, МПа;йс - прочность пород почвы на одноосное сжатие, МПа;Ь - ширина выработки, м,На фиг.1, 2, 3 изображена охраняемая выработка с разгрузочными щелями в двух вертикальных разрезах,Изобретение осуществляется следующим образом.Выработка 1 проводится на глубине 1000 м, шириной 5 м, в почве залегает 3-метровый слой глинистого сланца йс = 20 МПа, уГол внутреннего трения 25, коэффициент концентрации напряжений из-за влияния очистных работ К1,45, объемный вес пород у = 2,5 т/м,Поскольку пучащий слой имеет мощность 3 м, то имеет смысл порезать только его,5 Согласно способу разгрузочные щели 2 прорезаем в почве выработки поперечно продольной оси под углом 90 О р = 90 - 25 - 65 Ок горизонтали. При этом длина щели должнаудовлетворять условию:10 1 з 10(90 - р) = 3 мили13 з 1 п 65 =3,31 м,что составляет 0,662.Расстояние между разгрузочными ще 15 лями равно 21 = 6,62 м.При этом ширина щели определяется поформуле 2)б=(100 -го)ьщр=(1 оо я го)ьдр 0 КО 1 Н 20 б = 100 ( --- 20) 5 1 О 25 ф37 О мм 1,45 1000 0,025Подчеркнем, что глубина щели опреде 25 ляется из условия полной прорезки ею зонынеупругих деформаций определяющей основные деформации пучения почвы (зоныинтенсивной трещиноватости) величина которой равна 0,5 - 0,75 Ь (см.выше). В данном30 примере эта величина не превосходит 3,31м,Ф о рмул а и зоб рете н и яСпособ охраны выработки, включающий проведение в почве выработки разгру 35 зочных щелей, отл и ч а ю щ и й ся тем,что, с целью предотвращения пучения почвы выработки увеличения срока безремонтного поддержания, разгрузочные щели впочве выработки проводят глубиной 1, рав 40 ной 0,5 - 0,75 ширины выработки, в направлении, поперечном ее продольной оси подуглом 90- р к горизонтали, где р - уголвнутреннего трения пород почвы, при этомрасстояние между соседними разгрузочны 45 ми щелями выбирают равным 21, а ширинущелей определяют из выраженияд = (100 д- - 20)Ь19 р, мм,где О- напряжения на глубине расположе 50 ния выработки в нетронутом массиве, МПа;йс - прочность пород почвы на одноосное сжатие, МПа;Ь - ширина выработки, м.177 б 322 Составитель В.ДрибанТехред М.Моргентал Корректор Л.фил еда ктор аказ 4049 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 тент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 мбин оизводственно-издательский