Спосіб охорони виробки

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 [1], заключающийся в подработке угольного пласта на глубину до 3,5 м и высоту 0,1-0,15 м в боковой стенке штрека противоположной лаве. Наиболее близким к предлагаемому является способ борьбы с пучением пород почвы [2], 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 пучащи х пород, причем проходку выработки производят высотой большей проектной на величину Δη, определяемую из выражения 1 m m Dh = Kd / cos(arcsin ) = Kd(1 - ( ) 2 ) 2 I I где К- коэффициент уплотнения податливого материала; d - ширина разгрузочной щели; m - мощность устойчивой породной балки; I - 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 находятся непосредственно в почве (особенно для подготовительных выработок) i-i 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 Ah 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 трудовы х и материальных затрат, т.е. включает проходку выработки увеличенной высоты, укрепление нижележащего слоя и т.п. (Величина же пучения достигает 1-2 м). Изобретение направлен і на предотвращение пучения почвы выработки за счет перераспределения концентрации напряжений вокруг ее контура. Поставленная задача решается тем, что в способе охраны выработки, включающем проведение в почве выработки разгрузочных щелей, согласно изобретению, разгрузочные щели проводят глубиной I равной (0,5-0,75)b), где b - ширина выработки, формируют в почве охраняемой выработки в направлении поперечном ее продольной оси под углом 90 ° - r к горизонтали, где r - угол внутреннего трения пород почвы, при этом расстояние между соседними щелями равно 21, а ширина щели определяется із выражения: s d = (100 - 20) × b × tg r, мм (1) Rc где s напряжения на глубине расположения выработки в нетронутом массиве, МПа; Rc - прочность пород почвы на одноосное сжатие, МПа; b - ширина выработки, м. На фиг. 1, 2, 3 изображена охраняемая выработка с разгрузочными щелями в двух вертикальных разрезах. Изобретение осуществляется следующим образом. Выработка проводится на глубине 1000 м, шириной 5 м, в почве залегает 3-х метровый слой глинистого сланца Rc=20 МПа, угол вн утреннего трения 25°, коэффициент концентрации напряжений из-за влияния очистных работ Ks = 1,45 , объемный вес пород g = 2,5 т / м3 Поскольку пучащий слой имеет мощность 3 м, то имеет смысл прорезать только его. Согласно способу разгрузочные щели 2 прорезаем в почве выработки поперечно продольной оси под углом 90 ° - r = 90° - 25° = 65 ° к горизонтали. При этом длина щели должна удовлетворять условию: I sin(90° - r ) = 3 м или I = 3 / sin 65 ° = 3,31м , что составляет 0,662. Расстояние между разгрузочными щелями равно 21=6,62 м. При этом ширина щели определяется по формуле (2) s d = (100 - 20) × b × tg r = Rc K × g ×H = (100 × s - 20) × b × tgr = Rc 1,45 × 1000 × 0,025 = 100 × ( - 20) ´ 20 ´ 5 × tg25° = 376 мм Подчеркнем, что глубина щели определяется из условия полной прорезки ею зоны неупругих деформаций определяющей основные деформации пучения почвы (зоны интенсивной трещиноватости) величина которой равна 0,5-0,75I (см.выше). В данном примере эта величина не превосходит 3,31 м.