Способ упрочнения горных пород

(56) Засгорных145,АвтМ 14602 9581/03 4,914,93, Бюл. %13басский политехнич А.Хямяляйнен,остов и Н,С,Деревнилавский Ю.З, Новыевыработок. М.: Нед кии институ В.Угля ниц иды крепления а, 1989, с. 142. 154) С РОД (57) И муупр сле и пород ливаю ции у сопро механ екционноность: помещенияустанав- деформамическое , изменяя оров смезобретение отно очнению горных роходки выра ы в массиве по т упоры, препя частков массива тивление пород ическое сопрот сится к инъ пород. Сущ ботки до с интервально тствующиегидродина регулируют ивление уп 2 - схема располо в массиве в праце трещиноватости; н анкера - инъектора ками и опорными иСпособ осущес зом. имобр После проходк ния породы в выра массиве 2 бурят скв тервально устанав ствующие деформа отсутствии упоров аспредеи горной и на фиг. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) НИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ рское свидетельство СССРО, кл, Е 21 Р 11/10, 1987. ОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ ПОИзобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении горных пород вокруг выработок.Цель изобретения - повышение качества упрочнения горных пород и снижение его трудоемкости путем воздействия на проявление деформэционных свойств массива в процессе формирования зоны трещиноватости вокруг выработки.На фиг, 1 изображена схема р ления поглощающей способностпороды и форма упрочненной зонь щению участков породного массива на стадии формирования зоны трещиноватости. Поинтервальную установку упоров осуществляют путем бурения в массиве куста скважин и установки в них анкеров, расположение замков которых соответствует интервалам регулирования, а регулирование механического сопротивления упоров смещению массива производят выбором величин зазоров между упорными плитами анкеров и контуром выработки, Замки могут устанавливать дополнительно на одном анкере, а регулирование механического сопротивления упоров при этом производят выбором величин холостого хода дополнительных замков относительно основного замка анкера. Для улучшения.раскрепления замков анкера в местах их установки на поверхности скважины нарезают концентрические щели, глубину которых и поперечное сечение замков принимают с учетом проч., ности породы, 3 з,п. ф-л ы. 3 ил,жения скважин и анкеров ссе формирования зоны а фиг. 3 - конструкция сдополнительными замлитами.твляют следующ авыработки 1 до смещеотанное пространство в ажину 7, в которой поинивают упоры 5, препятции породы (фиг. 1), При 5 поглощающая способность ц в зоне трещиноватости после окончания ее формирования убывала бы при удалении от контура от закону 3, близкому к экспоненте, Упоры 5, установленные на контуре и расстояниях 1, 12 от него, препятствуют естественной деформации массива, причем их сопротивление смещению регулируют таким образом, чтобы поглощающая способность ц соответствовала зависимости 4, т,е. обеспечивала равномерное проникновение раствора в массив. Таким образом, после закачки раствора упрочненная зона 6 будет иметь форму цилиндра или усеченного конуса.Порядок установки упоров в массиве и результаты их воздействия на массив показаны на фиг, 2. Функции упоров в данном случае выполняют анкера. На упрочняемом участке выработки 1 бурят куст скважин 7 и устанавливают в них анкеры 8, причем расположение замков анкеров 9 соответствует интервалам регулирования. Между опорными плитами 10 анкеров и поверхностью выработки 1 устанавливают зазоры Ь 1, Л 12, Ьэ, величины которых выбирают таким образом, чтобы реализовывалась зависимость 4 ц (1) на фиг. 1. На интервале времени от то до т 1 происходит трещинообразование на всех интервалах наиболее интенсивно вблизи контура). В момент ц полностью устраняется зазор Ь 1 опорной плиты первого анкера, его замок становится упором, препятствующим деформации участка массива, прилегающего к контуру. В дальнейшем этот участок, скрепленный анкером, перемещается без деформаций и трещинообраэования, в то время как на остальных участках в глубине массива процесс формирования трещин продолжается с прежней интенсивностью, Аналогично первому анкеру-в момент т 2 становится упором замок второго анкера, а в момент тэ - третьего. В этот момент формирование зоны трещиноватости завершается.В подготовительном таким образом массиве 11 бурят нагнетательные скважины 12 и установкой 13 производят нагнетание раствора, при атом упрочненная зона представляет собой сплошной слой зацементированной породы без зон остальных пустот (сечение В - В). Анкеры 8 после упрочнения оставляют в массиве для увеличения его несущей способности,На фиг, 3 представлена конструкция анкер-инъектора для реализации данного способа, в которой упоры (замки анкеров) устанавливают дополнительно на одном анкере, Анкер - инъектор 14 снабжен гайкой 15 и опорной плитой 16. Основной 9 и дополнительные 19 замки в виде стержнейконической или клиновидной формы устанавливают в направляющих 18 в соответствии с расположением интервалов5 регулирования. Узлы направляющих 18 дополнительных замков 19 соединяют на резьбе с тягами дополнительных опорных плит17, а узел основного замка 9 - с трубойанкера 14. Для улучшения раскрепления"0 замков 9 и 19 в местах их установки нарезают концентрические щели 20. Поперечноесечение щелей и замков выбирают с учетомпрочности породы таким образом, чтобыпри максимальном механическом сопротив 15 лении замков 9, 19 смещению массива непроисходило разрушение щели.Порядок установки анкера - инъектораследующий. После бурения скважины 7 внедеформированном массиве нарезают20 концентрические щели 20 и устанавливаютанкер - иньектор 14 в сборе с замками иопорными плитами. Производят распирание замков 9 и 19 в рабочее положение,после чего поворотом тяг дополнительных25 опорных плит 17 и анкера-инъектора 14 относительно узлов направляющих 18 устанавливают регулировочные зазоры Л 1, Ь 12.Ь 1 э. Взаимодействие упоров и плит анкериньектора с массивом в процессе формиро 30 вания зоны трещиноватости происходитаналогично описанному на фиг. 2, После завершения формирования зоны трещиноватости к анкер-инъектору подсоединяютнагнетательную установку, производят уп 35 рочнение массива раствором 21, затем спомощью привода переводят замки 9, 19 втранспортное положение и извлекают анкер-инъектор 14 из скважины 7,Способ обеспечивает повышение каче 40 ства и снижение трудоемкости упрочненияза счет формирования необходимых гидродинамических свойств породного массивана стадии ео деформирования.Формула изобретения45 1. Способ упрочнения горных породвокруг выработок, включающий бурениескважин, формирование зоны трещиноватности эа счет естественного смещения горной породы в выработанное пространство,50 поинтервальное искусственное изменениегидродинамического сопротивления горныхпород по всей длине скважины и нагнетаниераствора, отл ича ющийся тем, что, сцелью повышения качества упрочнения и55 снижения его трудоемкости, до смещенияпороды в массиве устанавливают упоры, дляпредотвращения деформации участков мас.сива, а искусственное изменение гидродинамического сопротивления горных породосуществляют на стадии деформированиязоны трещиноватости путем регулированиямеханического сопротивления упоров смещению участков породного массива. 2. Способ поп. 1, отл ича ю щийся тем, что упоры устанавливают путем бурения в массиве куста скважин и установки в них анкеров, замки которых располагают соответственно интервалам регулирования, а регулирование механического сопротивления упоров смещению массива производят выбором величин зазоров между.опорными плитами анкеров и контуром выработки.3, Способ по пп. 1 и 2, от ли ч а ю гни.й с я тем, что замки и опорные плиты уста.5 навливэют на одном анкере-инъекторе,4, Способ по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что в местах размещения замков анкеров на поверхности скважины нареза.ют концентрические щели. перпендикуляр ные оси скважины, а глубинуконцентрических щелей и поперечное сечение замков анкера принимают с учетом прочности породы.180723иг, 2 /5 Ю Р даудФиг. 3 Составитель С.Простово Редактор С.Кулакова Техред М,Моргентал Корректор М,Куль аказ 1367 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г113035, Москва,Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101