Способ восстановления горных выработок

союз сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 О 11/00, 13/ ПИСАН ЗО ТЕНИЯ ЛЬСТВ АВТОРС СВИД 6нерно-стреительныйЛунев, Е,П.Пирогов,б к го емон глуб нои проту горных нного уп е условии е беэопасработ ности эжена поновлению на фиг.2 - чение Б-Б а фиг.1; на а фиг 6 - и оболочки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) АвторскоЕ свидетельство СССР М 1024592, кл, Е 21 О 13/02, 1981.Авторское свидетельство СССР М 1167340, кл. Е 21 О 11/00, 1984.(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК(57) Изобретение относится к горной промышленности, может быть использовано при ремонтно-восстановительных работах в горных выработках и позволяет улучшить условия работы новой крепи и повысить безопасность ведения ремонтных работ. Вокруг выработки определяют границы зоны нарушенных пород, степень трещиноватости пород и выявляют зоны одинаковой треИзобретение относитсямышленности, а именно к рвыработок с использованиемрочнения пород,Цель изобретения - улучшениы новой крепи и повышениремонтных работ.На фиг,1 схематически изобрследовательность работ по восставыработки, продольный разрез;сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сена фиг.1; на фиг.4- сечение В-В нфиг.5 - сечение Г-Г на фиг.1; нконструкция анкера для подшивк щиноватости. Устанавливают остаточную прочность массива в пределах зоны нарушения пород и рассчитывают подпор, создаваемый деформированной крепыш, Бурят тоннажные шпуры до внешней границы зоны нарушенных пород и позонно, начиная с донной части шпуров, нагнетают в них скрепляющий растворПороды в пределах проектного контура не упрочняют, а извлекают вместе с деформированной крепыш после набора раствором требуемой прочности, которую определяют из аналитического выражения. Созданная грузонесущая оболочка имеет подпор, эквивалентный суммарному подпору, создаваемому до перекрытия извлекаемой частью области нарушенных пород в пределах проектного контура и деформированной крепи. В тампонажных шпурах за проектным контуром выработки можно устанавливать анкеры, которые закрепляют по всей длине путем повторного нагнетания скрепляющего раствора. 1 з,п, ф-лы, 7 ил,из упрочненнродному масфиг,6,На чертежах обозначены: восстанавливаемая выработка 1, контур 2 выработки до проведения ремонтно-восстановительных работ, проектный контур 3 выработки, прогнозные шпуры 4 для определения размера области 5 наоушенных пород, прибор 6 для определения размера области нарушенных пород и степени их трещиноватости, иньектор 7 многоразового использования с рукавом 8 подачи скрепляющего раствора, шпуры 9 для нагнетаний скрепляющего ых пород к ненарушенному посиву; на фиг.7 - сечение Д-Д нараствора, анкерный стержень 10 с фиксирующим элементом 11, в конструкции которого предусмотрены разжимные манжеты 12и обратный клапан 13, оболочка 14 упрочненных пород,Способ восстановления горных выработок реализуется следующим образом,Выработка штрекового типа расположена в породах, вмещающих пласт 1 мощностью 1,2 - 1,4 м, В непосредственнойкровле пласта залегает склонный к обрушению глинистый сланец мощностью 1,2 - 1,5 ми прочностью 53 - 55 МПа, а почвопесчаныйсланец с лийзами скольжения и прочностью34-35 МПа.В кровле выработки залегает песчаныйсланец с й = 34 - 35 МПа. Остаточное сечение выработки составляло 9,4 м . Проектноесечение выработки в свету Ясв. = 12,5 м, в2пооходке Япр = 16,6 м, Перед началом ремонтно-восстановител ьн ых работ и ро водятизучение вмещающего выработку массива сцелью получения достоверной информациидля выбора оптимальных параметров нагнетания и перекрепления. Для этого по пе. риметру на наиболее характерных участкахвосстанавливаемой выработки 1 бурят прогнозные шпуры 4 и через них любым известным методом (например, при помощиприбора 6 контроля трещиноватости массива) определяют расстояние от контура 2 выработки до внешней границы областинарушенных пород 5 и степень трещиноватости массива (количество и расположениетрещин, их раскрытие) в пределах этой области, а также остаточную прочность массива,Определяют отпор деформированнойкрепи аналогично недеформированной соследующими отличиями: во-первых, для деформированной крепи известная схема нагружения (равностороннее обжатие);во-вторых, для определения отпора деформированной крепи в расчетную схемувводятся дополнительные шарниры, количество которых определяется для каждогоконкретного случая (в зависимости от геометрии деформированной крепи),Расстояние от контура 2 выработки довнешней границы области 5 нарушенныхпород составило 3,2 м, Прибавив к этомурасстоянию радиус выработки до перекрепления Го = 1,7 м, находим радиус областинарушенных пород (Г 1):Г 1 . - . 3,2+ 1,7 = 4,9 м.В результате определения степени трещиноватости массива выявлено четыре характерные зоны с наибольшимиколичеством трещин и степенью их раскры-тия; первая зона на границе области нарушенных пород с ненарушенным породныммассивом - зона с единичными трещинамис раскрытием 1-2 мм;5 вторая эона - на удалении 1,8 м от проектного контура 2 выработки - на контактеглинистого сланца с песчаным;третья эона - на расстоянии 0,9-1,0 м отпроектного контура 2 выработки - с количе 10 ством трещин 4 - 6 на метр и раскрытиемдо5 мм;четвертая зона - на проектном контуревыработки с интенсивностью трещиноватости 10 - 12 трещин на метр и наибольшим15 раскрытием до 6 - 8 мм,Таким образом, определены четыре перестановки иньектора в зонах наиболее интенсивной трещиноватости.Затем по периметру выработки 1 бурят20 шпуры 9 для нагнетания скрепляющегораствора длиной 3,2 м. Шпуры 9 бурят снеснижаемым опережением работ по нагнетанию скрепляющего раствора, величина которого определяется в процессе25 ведения работ с расчетом недопущения ихпережатия к моменту начала проведенияработ по упрочнению. Для упрочнения могут быть использованы ранее пробуренныепрогнозные шпуры 4,30 . Скрепляющий раствор для созданиягруэонесущей оболочки выбирается из расчета того, чтобы созданная оболочка имелаотпор, эквивалентный суммарному подпору, создаваемому до перекрепления извле 35 каемыми частью области нарушенныхпород и крепыш, Для обеспечения такогоподпора прочность упронняющего растворапосле отверждения определяют выражением402(чо + уЯ) - 2--й Г 1 Л ВВ,. = о, (1)(Гп ) 2Г 145 где рс - подпор, создаваемый деформиро.ванной крепьа, МПа;Й - остаточная прочность массива впределах области нарушенных пород(й е= 0,5-0,1 В), МПа;50 В- прочность вмещающих пород, МПа;2 Впо1-зпргде р - угол внутреннего трения вмещающих пород, (р -20+ 30);Г 1 - внешний радиус области нарушенных пород (радиус внешней границы зоныупрочнения), м;510 15 20 25 30 35 50 55 Гпр - проектный радиус перекрепляемой выработки, м,Исследования последующего нагружения разрушенных и упоочненных скрепляющим раствором породных образцов показали, что их повторное разрушение наблюдается по тем же плоскостям, что и первичное, т,е, при неизменной схеме нагружения породного массива последующее разрушение упрочненной оболочки происходит аналогично. При этом прочность, а следовательно, и несущая способность упрочненной оболочки, в первую очередь, определяются прочностью раствора, Поэтому в приведенной формуле прочность упрочненной оболочки отождествляется с прочностью раствора, т,е. 2 (0,08 + 1 3) ( 1 7 ) - 2 1 8В т.кТаким образом, для нагнетания принимается раствор на основе магнезиальнчх вяжущих, конечная прочность которого достигает 40 МПа.Работы по нагнетанию скрепляющего раствора осуществляют в следующей последовательностии.В шпур 9 вводится инъектор 7 многоразового использования, в конструкции .которого . предусмотрена возможность герметизации любого отрезка шпура (например, с помощью разжимных резиновых тампонов), Первоначально инъектор устанавливают в данной части шпура 9 (первая зона) и нагнетание ведут через рукав 8 подачи в режиме заданного давления, При насыщении массива в первой зоне (о чем свидетельствует повышение давления на манометре нагнетательного оборудования свыше 5,0 МПа) нагнетание прекращают, инъектор 7 перемещают на 0,5 м во вторую зону интенсивной трещиноватости, и процесс повторяется. Проведя таким образом позонное нагнетание скрепляющего раствора, последнюю перестановку иньектора 7 осуществляют с расчетом, чтобы его герметизирующее устройство находилось на проектном контуре 3 выработки (четвертая зона). После проведения работ по нагнетанию инъектор 7 извлекают из шпура 9. При этом скрепляющий раствор изливается из него. Вслед за этим в шпур 9 вставляется анкер 10, снабженный фиксирующим элементом 11, и при помощи инъектора 7 проталкивается в шпур 9 до упора.Анкер (фиг,6) представляет собой металлический стержень 10 из периодической стали, у которого на одном конце имеется резьба для навинчивания фиксирующего элемента 11, По резьбе с двух противоположных сторон сделаны два выреза (фиг.7). Вырезы предназначены для проникновения скрепляющего раствора через инъектор 7 и фиксирующий элемент 11 в шпур 9 и заполнения его по всей длине анкера. В конструкции фиксирующего элемента 11 предусмотрены разжимные манжеты 12, обеспечивающие фиксацию анкера в заданной точке массива, и обратный клапан 13, предотвращающий вытекание раствора из шпура после прекращения нагнетания. Длина анкера принимается в 1,1 - 1,2 раза больше расстояния от проектного контура 3 перекрепляемой выработки до внешней границы (радиуса) зоны 5 нарушенных пород: 2,3 1,1 = 2,53,В процессе повторного нагнетания раэжимной элемент 11 расклинивается, зафиксировав анкер 10 за проектным контуром 3, клапан 13 открывается и раствор заполняет полость шпура 9, омоноличивая таким образом установленный в нем анкерный стержень 10 и закрепляя его по всей длине. После прекращения подачи раствора в шпур обратный клапан 13 закрывается, герметизируя участок шпура с установленным в нем анкером 10, а инъектор 7 извлекается из шпура. В результате выполнения указанных работ за проектным контуром 3 выработки 1 образуется оболочка из упрочненных пород 14, подшитая посредством анкеров 10 к не нарушенному породному массиву. При этомпороды, предназначенные к выпуску, остаются в нарушенном состоянии.К перекреплению можно приступить.после набора скрепляющим раствором тре буемой прочности В, что свидетельствуето том, что оболочка из упрочненных пород обладает требуемой несущей способностью.Предлагаемый способ может быть реализован на любой строящейся или эксплуатационной шахте, а наиболее зффективно - в сложных горно-геологических условиях, когда существует реальнаяопасность значительных вывалообразований.Использование данного способа обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: повышение безопасности ремонтно-восстановительных работ за счет создания устойчивого породного контура на момент перекрепления, а1578407 й ЮСЯ У также уменьшеннв трудоемкости работ за счет сокращения доли ручного труда (чеканка швов, расширение выработки отбойным молотком, выкладка клетей и костров, уборка породы и т.д.).Формула изобретения 1. Способ восстановления горных выработок, включающий бурение тампонажных шпуров до внешней границы зоны упрочнения, нагнетание через них в зону нарушенных пород скрепляющего раствора за проектный контур выработки, извлечение после его схватывания деформированной крепи и породы в пределах проектного контура выработки и установку новой крепи, отличающийся тем,что,сцелью улучшения условий работы новой крепи и повышения безопасности ремонтных работ, определяют границы зоны нарушенных пород, остаточную прочность массива в пределах этой зоны и подпор, создаваемый деформированной крепыш, а для нагнетания используют скрепляющий раствор, прочность В,к. которого после отверждения не ниже Ве Г 1Яе Гогде Оо - подпор, создаваемый деформиро.ванной крепыш, МПа;В - остаточная прочность массива в пределах области нарушенных пород(Вф =0,05 - .5 0,1 В), МПа; В - прочность вмещающихпород, МПа; 2 впр1 - зпр10где р - угол внутреннего трения вмещающих пород;О Г 1 - внешний радиус области нарушен 15 ных пород (радиус внешней границы зоны упрочнения),м; Го - существующий радиус выработкидо перекрепления, м;20 Гпр - проектный радиус перекрепляемой выработки, м. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что до извлечения деформированной 25 крепи и породы в тампонажные шпуры запроектным контуром выработки устанавливают анкера, которые закрепляют по всей длине,1578407 иг.б Составитель С.Бачу Техред М.Моргента едактор М.Келемеш Корректор И.Мус изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 1902 Тираж 387 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5