Способ сооружения породной опоры

(51)5 Е 21 Р 15/О САН И Е И ЗС) БРЕТ ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ С 2 0 л 00 и проовано аклонтакже струкжений, ффекту пан;наов,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт горного дела и цветной металлургии (72) В.В. Жуков(56) Авторское свидетельство СССР М 1397607, кл. Е 21 С 41/00, 1985.Авторское свидетельство СССР М 1592500, кл. Е 21 С 41/06. 1988.(54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ПОРОДНОЙ ОПОРЫ(57) Изобретение относится к горной промсти и м. б. использованопри подземной разработке пологих и наклонных залежей полезных ископаемых, а также при возведении поддерживающих конструкций в строительстве подземных сооружений. Цель изобретения - повышение эффективности поддержания кровли. Способ сооружения породной опоры осуществляется следующим образом. Иэ выработанного пространства или выработки бурят восходящие скважины (С) с оконтуриванием породного элемента щелями. Восходящие С бурят наклонными к верИзобретение относится к горно мышленности и может быть исполь при подземной разработке пологих и н ных залежей полезных ископаемых, а при возведении поддерживающих кон ций в строительстве подземных соору Цель изобретения - повышение з тивности поддержания кровли,На фиг. 1 показаны схемы к расч раметров бурения восходящих скваж фиг. 2 - конструкции опорных элеменшине породного элемента. Угол наклона восходящих С и расстояние между ними определяют исходя иэ необходимой несущей способности (прочности) создаваемого опорного элемента, Ширину породного элемента на уровне кровли залежи (выработки) рассчитывают из условия обеспечениязаданной прочности опоры С=(а+Ь) К Н У 9 П 0/гсж/, где а + Ь - ширина первичной и вторичной камер или суммарная ширина выработанного пространства, приходящаяся на опору; К - коэффициент, учитывающий долю веса столба пород над первичной и вторичной камерами, передаваемого на опорный элемент; Н - глубина разработки; у и 9 - объемная масса пород и ускорение силы тяжести; По - коэффициент запаса прочности опорного элемента; Йгсж/ - предельная прочность породы, слагающей опорный элемент, на сжатие. При недостаточно изученной структуре массива горных пород кровли восходящие С бурят до пересечения. При образовании оконтуривающих щелей буро-взрывным способом С бурят такой длины, чтобы в верхней части между ними оставалась породная перемычка, разрушаемая при взрывании, 4 э. и. ф-лы, 2 ил. Способ осуществляютследующим образом.Из выработанного пространства или выработки (первичной камеры) 1 бурят восходящие скважин ы, посредством которых создают оконтуривающие щели 2. Оконтуривающую щель делают минимальной ширины, поскольку наклон восходящих скважин практически исключает возможность зависания породного элемента даже в случае образования локальных неровностей по поверхностям отрыва.Угол. наклона а восходящих рядов скважин (оконтуривающих поверхностей) и расстояние между ними определяют исходя из необходимой несущей способности (прочности) создаваемсго опорного элемента. 5При определении размеров породного опорного элемента за расчетное принимаем сечение опорного элемента на уровне кровли залежи (АБ), поскольку оно воспринимает как нагрузку, приходящуюся на верхний 10 торец опоры, так и вертикальные составляющие, передаваемые на наклонные боковые стенки ее (фиг, 1 б).Кроме того, площадь этого сечения является минимальной и, соответственно, наибо лее нагруженной по сравнению с другими сечениями по высоте выработки. Ширина породного опорного элемента на уровне кровли залежи(выработки) из условия обеспечения заданной прочности опоры 20а-ьэ к н у ц ь0 сж 1где а + Ь - ширина первичной и вторичной камер или суммарная ширина выработанного пространства, приходящаяся на опору; 25К - коэффициент, учитывающий долю веса столба пород над первичной и вторичной камерами, передаваемого на опорный элемент;Н - глубина разработки; 30 уи 9 - объемная масса пород и ускорение силы тяжести;по - коэффициент запаса прочности опорного элемента;( осж - предельная прочность породы, 35 слагающей опорный элемент на сжатие.Другим параметром опорного элемента является его высота. Значение ее принимают с учетом конструктивных решений (например, из условия обеспечения заданной 40 прочности взаимодействия по зоне контакта опоры с массивом), по технологическим возможностям (глубина образования щелей или бурения), геологическим условиям (структура массива, свойства пород и кон тактов),В качестве ориентировочного значения на первом этапе расчета принимают высоту опоры таким образом, чтобы после ее опускания она на 3 - 6 м превышала выемочную 50 мощность залежи (высоту выработки). Наклонные стенки выступающей части опорного элемента в последующем (после заполнения зазора материалом) создают контактные площадкидля поддержания подработанных 55 пород, а создаваемый ими расклинивающий эффект обеспечивает поддержание непосредственной кровли даже при потере екэ контакта с вышележащейол щей. Другими элементами, влияющими на параметры опоры, являются приконтурные площадки 3 и зазоры между опорным элементом и массивом 4. Ширина приконтурных площадок г определяется техническими воэможностями заложения оконтуривающих щелей.Величина зазора между опорным элементом и массивом влияет на взаимодействие их между собой и на характер проявления горного давления, Некоторая деформация материала, заполняющая этот зазор, способствует равномерному распределению нагрузок на опоры. Однако чрезмерная величина зазора при заполнении его недостаточно прочным или высококомперессионным материалом может приводить к ослаблению контакта и значительным смещениям непосредственной кровли. Поэтому до получения опытных данных о влиянии таких смещений.на устойчивость кровли . рекомендуется создавать зазор, величиной не более 1,5 - 2,0 м. Величину этого зазора можно регулировать не только углом наклона восходящихскважин, но и укладкой на почву выработки до опускания опорного элемента слоя подсыпки 5 (фиг.2 б) из пустой породы или твердеющего материала высотой 0,2 - 0,3 высоты выработки(выемочной мощности залежи). В случае необходимости часть породной подсыпки, примыкающую к стенке целика вторичной камеры, укрепляют.Величина зазора (в плоскости напластования залежи)а - сЯ= -- г2а угол наклона восходящих скважин к вершине породного элемента определяют по формулеа= агс 19 8а при наличии слоя подсыпкипэ - са = агст 9Длина оконтуривающих щелейЬ1=зи аНо, одновременно или с отставанием от работ по образованию оконтуривающих скважин известным образом из выработки 6 скважинами 7 осуществляют отрыв (подсечку), а затем опускание опорного элемента 8 на почву выработки или подсыпку 5,Далее заполняют оставшиеся в выработке после опускания опорного элемента зазоры 4 между опорным элементом и массивом, а также полость в кровле, образовавшуюся после опускания опорного элемента, закладочным материалом с заданными свойствами.20 и оконтуривающ пособом скважи в верхней част родная перемычк вании, равная и каждой стороны их щелей ны бурят и между а, разруяти диа, т. е. ст 9 аа опорного элемента иаходят из условия ерхгде р - ширин40 нему торцу, н ды или интерй толя тем, ательть ую по ей скважиныения одной опоры щих скважин элемента, от мо Параметры залокения опорного элемента определяют, а свойства закладочного материала задают из условия восприятия нагрузки от веса :,епосредственной кровли материалом, заполняощим зазор, причем более слабым звеном этой системы будут поверхности контакта, испьтывающие действие сдвиговых составляющих нагрузки. Сдвиговое усилие по контакту (ь 2 1 соза 1 Ь 2 7 9 зп а,Непосредственная кровля на сдвиг взаимодействует с закладочным материалом по поверхности А 1 В площадью 1 и/зпа при предельном сопротивлении контакта на СДВИГ(осдв. ЗаПаС ПРОЧНОСТИ ВэаИМОДЕйСтвующей системь по наклонной поверхностищ 3 ( +в+( лн Л Уцва.вп (Х Или, производя преобразование, имеют2 (СгсдвПн (Ь+2 г+и соза)у 9 зп а При создании опорных элементов из пород кровли наклонными оконтуривающими скважинами возможен подбор параметров их заложения р, при которых исключается необходимость подсечки опорных элементов, а следовательно, заложения буроподсечной выработки б, В этом случае закладочный материал подают в полость через скважины, заложенные из смежных первичных камер,Условие отрыва опорного элемента под действием собственного веса- 2 + Ргр 2 " У 9где(пр - предел прочности породы или кон такта слагающих массив слоев на растяже ние.При недостато массива пород кр данных о прочност тактов восходящие сечения, длинойд - 2 Г2 соз а а при образовани буро-взрывным с такой длинычто ними остается по шаемая при взрь метрам скважин с чно изученной структуре овли, а также отсутствии ных свойствах породи конскважины бурят до пере - 5 О 2 соз а. е о- диаметр оконтуриваю Формула изобре 1. Способ сооружения и лючающий бурение восхо оконтуриванием породногрыв его ОГ 1 ассиа КИРл с О",(,и,м апочву выработки. заполе.(и . эааоро(а между 5 массивом и породьм эяме(он иО(Гси над ним закладочным матералом, О т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с цельк поные(иц эффективности поддержания кровли. восходящие скважины бурят наклонными к вер 10 шине породного элемента,2. Способ по и, 1 о т л и ч а ю щ и й с я тем. что восходящие скважины бурят глубиной= и/зпа и под углом наклона а=- .=агсс 9(п/5), где и - высота породного опорного элемента, принимают по конструктивным, горногеологическим и технологическим 5 соображениям;Я = а - с)/2) - г - величина зазора (в плоскости напластования) между массивом и опорным элементом;а - ширина выработки (камеры); 0 С - ширина породного опорного элемента на уровне кровли залежи (выработки), рассчитывают из условия обеспечения заданной прочности опоры;(в( К Н ,Ц Ъ.1 5 (тсжг - расстояние от стенки камеры до оконтуривающего ряда скважины, определяется техническими возможностями заложения оконтуривающих скважин;гп - выемочная мощность залежи (высота выработки); Ь - ширина вторичной камеры; К - коэффициент, учитывающий долю веса столба пород над выработками, пере даваемого на опорный элемент; Н - глубина разработки; У- объемная масса пород; 9 - ускорение силы тяжести; по - коэффициент запаса прочности 0 опорного элемента;( (тадж - предельная прочность породы, слагающей опорный элемент, на сжатие,3, Способпоп.1., отличающийсятем, что, с целью использования собствен ного веса опоры для отрыва ее от массива,восходящие скважины бурят на глубину 2сгрор - предельная прочнос контакта слоев на соответств вале геологического разреза щи кровли,4.Способпоп.1, отличаю что, с целью снижения объема всных работ, восходящие скважины бурят глубинойа - 2 Г2 сов а5, Способ по пп. 1, 4, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что восходящие скважины бурят на глубину где б - диаметр скважины (зоны дробленияпород).