1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29864
(51) E21D 21/00 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0686.1
(22) 19.05.2014
(45) 15.05.2015, бюл. №5
(72) Квасов Владимир Валентинович; Демин
Владимир Федорович; Ахматнуров Денис
Рамильевич; Баймульдин Мурат Каирович;
Стефлюк Юрий Юрьевич; Демина Татьяна
Владимировна
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Карагандинский
государственный технический университет"
Министерства образования и науки Республики
Казахстан
(56) SU 170390, 07.01.1992г
(54) СПОСОБ БОРЬБЫ С ПУЧЕНИЕМ
ГОРНЫХ ПОРОД
(57) Изобретение относится к области горной
промышленности, а именно к способам борьбы с
пучением пород в горных выработка их
поддержания и ремонта.
Задачей изобретения является повышение
эффективности сопротивления движению
вспучивающихся пород, обусловленного
повышением устойчивости пучащего слоя почвы
выработки.
Технический результат заключается в
увеличении срока безремонтной эксплуатации
горных выработок.
Задача достигается тем, что способ борьбы с
пучением почвы горных выработок, включающий
проходку выработки и установку в почву у ее
бортов наклонных анкеров, причем одновременно с
проходкой выработки определяют мощность слоев
почвы и степень ослабленности механического
контакта по этим слоям, устанавливают в почву
выработки у ее бортов реперы и при их сближении
по увеличению степени ослабленности
механического контакта определяют мощность
пучащего слоя почвы, а анкеры устанавливают под
углом к вертикали 20-30°, длину которых
определяют по расчетной формуле, отличающийся
тем, что после определения мощности пучащего
слоя почвы в определенном порядке у каждой рамы
металоарочной крепи в почву борта выработки
устанавливают сталеполимерные или
стеклопластиковые (бамбуковые) анкера,
ориентированные к горизонтальной и вертикальной
плоскостям под углом зависящим от контура пика
действующего опорного давления по контуру
выработки и расположения прочных слоев основной
почвы (численно равен величине, близкой в 45°),
причем шаг установки перекрестно-
ориентированных анкеров равен двойной величине
количества арок металоарочной крепи с каждого
борта выработки, а длина анкеров, устанавливаемых
в почву, определяется по формуле: L=14*Вв*Пn, м
где 14 - эмпирический коэффициент (данные
производственной практики); Bв - ширина горной
выработки, м; Пn - пучение почвы (величина,
зависящая от глубины разработки) м, при этом
анкера на каждой раме направлены навстречу друг
другу поперек напластования горных пород, по мере
закрепления которых в шпурах с помощью ампул
зона усиления анкеров образует систему
пересекающихся "пятиугольников" из укрепленных
пород почвы.
(19)KZ(13)A4(11)29864
2. 29864
2
Изобретение относится к области горной
промышленности, а именно к способам борьбы с
пучением пород в горных выработка их
поддержания и ремонта.
К числу самых неблагоприятных форм
проявлений горного давления относится пучение
почвы горных выработок, которое, достигая
значительных величин (нередко 1 м и более),
приводит к уменьшению площади сечения,
повреждению крепи и рельсовых путей, нарушению
работы конвейеров, ухудшению вентиляции. В
связи с этим резко возрастает стоимость и
трудоемкость горнопроходческих и ремонтных
работ по поддержанию выработок.
Известен способ снижения пучения почвы
горных выработок в угольных шахтах путем
образования полостей в почве выработки и
заполнения их химическим веществом, которое,
растворяясь при воздействии шахтных вод,
насыщает по трещинам горный массив [А.с. СССР
№1164432, кл. Е21D 20/00].
Недостатком указанного способа является не
применимость в условиях действия динамических
нагрузок на выработку, поскольку не исключено
разупрочнение горного массива при воздействии на
него шахтных вод вследствие отсутствия глубокого
проникновения химического вещества в
разрушенный взрывом горный массив.
Наиболее близким техническим решением к
заявляемому изобретению является способ борьбы с
пучением почвы горных выработок, включающий
проходку выработки и установку в почву у ее
бортов наклонных анкеров, причем одновременно с
проходкой выработки определяют мощность слоев
почвы и степень ослабленности механического
контакта по этим слоям, устанавливают в почву
выработки у ее бортов реперы и при их сближении
по увеличению степени ослабленности
механического контакта определяют мощность
пучащего слоя почвы, а анкеры устанавливают под
углом к вертикали 20-30°, длину которых
определяют по расчетной формуле [А.с. СССР
№1703907, кл. Е21D 20/00].
Недостатком способа является низкая его
эффективность, поскольку он предусматривает
уменьшение деформирования пород пучащего слоя
с помощью анкеров, устанавливаемых под углом к
вертикали 20-30°. При этом величина угла наклона
настолько мала, что не позволяет наиболее полно
охватить укреплением породы почвы выработки.
Также мала длина анкеров, что не позволяет
наиболее полно охватить укреплением породы в
пучащем слое почвы у бортов выработки в зонах
максимальных напряжений и соответственно
повлиять на снижение пучения почвы в средней
части выработки.
Задачей изобретения является повышение
эффективности сопротивления движению
вспучивающихся пород, обусловленного
повышением устойчивости пучащего слоя почвы
выработки.
Технический результат заключается в
увеличении срока безремонтной эксплуатации
горных выработок.
Задача достигается тем, что способ борьбы с
пучением почвы горных выработок, включающий
проходку выработки и установку в почву у ее
бортов наклонных анкеров, причем одновременно с
проходкой выработки определяют мощность слоев
почвы и степень ослабленности механического
контакта по этим слоям, устанавливают в почву
выработки у ее бортов реперы и при их сближении
по увеличению степени ослабленности
механического контакта определяют мощность
пучащего слоя почвы, а анкеры устанавливают под
углом к вертикали 20-30°, длину которых
определяют по расчетной формуле, отличающийся
тем, что после определения мощности пучащего
слоя почвы в определенном порядке у каждой рамы
металоарочной крепи в почву борта выработки
устанавливают сталеполимерные или
стеклопластиковые (бамбуковые) анкера,
ориентированные к горизонтальной и вертикальной
плоскостям под углом зависящим от контура пика
действующего опорного давления по контуру
выработки и расположения прочных слоев основной
почвы (численно равен величине, близкой в 45°),
причем шаг установки перекрестно-
ориентированных анкеров равен двойной величине
количества арок металоарочной крепи с каждого
борта выработки, а длина анкеров, устанавливаемых
в почву, определяется по формуле: L=14*Вв*Пn, м
где 14 - эмпирический коэффициент (данные
производственной практики); Bв - ширина горной
выработки, м; Пn - пучение почвы (величина,
зависящая от глубины разработки) м, при этом
анкера на каждой раме направлены навстречу друг
другу поперек напластования горных пород, по мере
закрепления которых в шпурах с помощью ампул
зона усиления анкеров образует систему
пересекающихся "пятиугольников" из укрепленных
пород почвы.
На фиг.1 - общий вид технологической схемы
предлагаемого способа; фиг.2 - разрез по линии 1-1,
вид сбоку; фиг.3 - разрез по линии 2-2, вид сверху.
Реализация предлагаемого способа борьбы с
пучением горных пород осуществляется в
следующей последовательности.
Согласно теории горной геомеханики при
выемке горных пород в процессе проведения
выработки происходит нарушение равновесного
состояния массива горных пород, что приводит к
процессу перераспределения напряжений и
деформаций в породах вокруг выработки, а также к
интенсивному их смещению в сечение проводимой
выработки. В процессе эксплуатации горной
выработки 1 в условиях проявления интенсивности
горного давления после определения мощности
пучащего слоя 2 почвы в определенном порядке у
каждой рамы 3 металоарочной крепи в почву борта
4 выработки устанавливают сталеполимерные или
стеклопластиковые (бамбуковые) анкера 5,
ориентированные к горизонтальной и вертикальной
плоскостям под углом зависящим от контура пика
3. 29864
3
действующего опорного давления по контуру
выработки 1 и расположения прочных слоев
основной почвы 6. Угол установки анкеров
численно равен величине, близкой в 45°, причем
шаг установки перекрестно-ориентированных
анкеров 5 равен двойной величине количества арок
металоарочной крепи 3 с каждого борта 4
выработки, а длина анкеров, устанавливаемых в
почву, определяется по формуле. Анкера на каждой
раме 3 направляют навстречу друг другу поперек
напластования горных пород. По мере их
закрепления в шпурах с помощью ампул зона
усиления анкеров образует систему
пересекающихся "пятиугольников" 7 из
укрепленных пород почвы 8. В результате за счет
укрепления пород пучащего слоя 2 зона
укрепленных пород почвы 8 воспринимает
воздействие горного давления и не передает его на
неукрепленный участок почвы выработки в ее
сечении, способствуя тем самым повышению
устойчивости пород пучащего слоя 2 почвы
выработки.
Применение заявляемого способа позволит
повысить эффективность борьбы с пучением почвы
горных выработок за счет снижения пучения почвы
выработки, обеспечиваемого повышением
устойчивости пучащего слоя почвы, и
соответственно увеличить период безремонтной
эксплуатации горных выработок.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ борьбы с пучением горных пород,
включающий проходку выработки и установку в
почву у ее бортов наклонных анкеров, причем
одновременно с проходкой выработки определяют
мощность слоев почвы и степень ослабленности
механического контакта по этим слоям,
устанавливают в почву выработки у ее бортов
реперы и при их сближении по увеличению степени
ослабленности механического контакта определяют
мощность пучащего слоя почвы, а анкеры
устанавливают под углом к вертикали 20-30°, длину
которых определяют по расчетной формуле,
отличающийся тем, что после определения
мощности пучащего слоя почвы в определенном
порядке у каждой рамы металоарочной крепи в
почву борта выработки устанавливают
сталеполимерные или стеклопластиковые
(бамбуковые) анкера, ориентированные к
горизонтальной и вертикальной плоскостям, под
углом, зависящим от контура пика действующего
опорного давления по контуру выработки и
расположения прочных слоев основной почвы
(численно равен величине, близкой в 45°), причем
шаг установки перекрестно-ориентированных
анкеров равен двойной величине количества арок
металоарочной крепи с каждого борта выроботки, а
длина анкеров, устанавливаемых в почву,
определяют по формуле:
L=14*Вв*Пn, м,
где, L – длина анкеров;
14 - эмпирический коэффициент (данные
производственной практики);
Be - ширина горной выработки, м;
Пn - пучение почвы (величина, зависящая от
глубины разработки), м;
при этом анкера на каждой раме направлены
навстречу друг другу поперек напластования
горных пород, по мере закрепления которых в
шпурах с помощью ампул зона усиления анкеров
образует систему пересекающихся
"пятиугольников" из укрепленных пород почвы.
![29864
2
Изобретение относится к области горной
промышленности, а именно к способам борьбы с
пучением пород в горных выработка их
поддержания и ремонта.
К числу самых неблагоприятных форм
проявлений горного давления относится пучение
почвы горных выработок, которое, достигая
значительных величин (нередко 1 м и более),
приводит к уменьшению площади сечения,
повреждению крепи и рельсовых путей, нарушению
работы конвейеров, ухудшению вентиляции. В
связи с этим резко возрастает стоимость и
трудоемкость горнопроходческих и ремонтных
работ по поддержанию выработок.
Известен способ снижения пучения почвы
горных выработок в угольных шахтах путем
образования полостей в почве выработки и
заполнения их химическим веществом, которое,
растворяясь при воздействии шахтных вод,
насыщает по трещинам горный массив [А.с. СССР
№1164432, кл. Е21D 20/00].
Недостатком указанного способа является не
применимость в условиях действия динамических
нагрузок на выработку, поскольку не исключено
разупрочнение горного массива при воздействии на
него шахтных вод вследствие отсутствия глубокого
проникновения химического вещества в
разрушенный взрывом горный массив.
Наиболее близким техническим решением к
заявляемому изобретению является способ борьбы с
пучением почвы горных выработок, включающий
проходку выработки и установку в почву у ее
бортов наклонных анкеров, причем одновременно с
проходкой выработки определяют мощность слоев
почвы и степень ослабленности механического
контакта по этим слоям, устанавливают в почву
выработки у ее бортов реперы и при их сближении
по увеличению степени ослабленности
механического контакта определяют мощность
пучащего слоя почвы, а анкеры устанавливают под
углом к вертикали 20-30°, длину которых
определяют по расчетной формуле [А.с. СССР
№1703907, кл. Е21D 20/00].
Недостатком способа является низкая его
эффективность, поскольку он предусматривает
уменьшение деформирования пород пучащего слоя
с помощью анкеров, устанавливаемых под углом к
вертикали 20-30°. При этом величина угла наклона
настолько мала, что не позволяет наиболее полно
охватить укреплением породы почвы выработки.
Также мала длина анкеров, что не позволяет
наиболее полно охватить укреплением породы в
пучащем слое почвы у бортов выработки в зонах
максимальных напряжений и соответственно
повлиять на снижение пучения почвы в средней
части выработки.
Задачей изобретения является повышение
эффективности сопротивления движению
вспучивающихся пород, обусловленного
повышением устойчивости пучащего слоя почвы
выработки.
Технический результат заключается в
увеличении срока безремонтной эксплуатации
горных выработок.
Задача достигается тем, что способ борьбы с
пучением почвы горных выработок, включающий
проходку выработки и установку в почву у ее
бортов наклонных анкеров, причем одновременно с
проходкой выработки определяют мощность слоев
почвы и степень ослабленности механического
контакта по этим слоям, устанавливают в почву
выработки у ее бортов реперы и при их сближении
по увеличению степени ослабленности
механического контакта определяют мощность
пучащего слоя почвы, а анкеры устанавливают под
углом к вертикали 20-30°, длину которых
определяют по расчетной формуле, отличающийся
тем, что после определения мощности пучащего
слоя почвы в определенном порядке у каждой рамы
металоарочной крепи в почву борта выработки
устанавливают сталеполимерные или
стеклопластиковые (бамбуковые) анкера,
ориентированные к горизонтальной и вертикальной
плоскостям под углом зависящим от контура пика
действующего опорного давления по контуру
выработки и расположения прочных слоев основной
почвы (численно равен величине, близкой в 45°),
причем шаг установки перекрестно-
ориентированных анкеров равен двойной величине
количества арок металоарочной крепи с каждого
борта выработки, а длина анкеров, устанавливаемых
в почву, определяется по формуле: L=14*Вв*Пn, м
где 14 - эмпирический коэффициент (данные
производственной практики); Bв - ширина горной
выработки, м; Пn - пучение почвы (величина,
зависящая от глубины разработки) м, при этом
анкера на каждой раме направлены навстречу друг
другу поперек напластования горных пород, по мере
закрепления которых в шпурах с помощью ампул
зона усиления анкеров образует систему
пересекающихся "пятиугольников" из укрепленных
пород почвы.
На фиг.1 - общий вид технологической схемы
предлагаемого способа; фиг.2 - разрез по линии 1-1,
вид сбоку; фиг.3 - разрез по линии 2-2, вид сверху.
Реализация предлагаемого способа борьбы с
пучением горных пород осуществляется в
следующей последовательности.
Согласно теории горной геомеханики при
выемке горных пород в процессе проведения
выработки происходит нарушение равновесного
состояния массива горных пород, что приводит к
процессу перераспределения напряжений и
деформаций в породах вокруг выработки, а также к
интенсивному их смещению в сечение проводимой
выработки. В процессе эксплуатации горной
выработки 1 в условиях проявления интенсивности
горного давления после определения мощности
пучащего слоя 2 почвы в определенном порядке у
каждой рамы 3 металоарочной крепи в почву борта
4 выработки устанавливают сталеполимерные или
стеклопластиковые (бамбуковые) анкера 5,
ориентированные к горизонтальной и вертикальной
плоскостям под углом зависящим от контура пика](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)