Спосіб утворення армованої породобетонної оболонки

Винахід відноситься до галузі гірничої справи в частині підтримання гірничих виробок шляхом утворення в порушеній приконтурній зоні виробки ін'єкційної породобетонної (тампонажної) оболонки, підсиленої звичайним та комбінованим (комбінація залізобетонного та звичайного анкера) анкерним кріпленням, і може бути використаним як самостійно так і в комбінації з іншими кріпленнями для підтримання в стійкому стані підготовчих і капітальних виробок. Тампонаж порушеного контуру виробленого простору є одним із найбільш перспективних способів утворення в гірничому масиві штучної породонесучої конструкції, аналогічної пластині або циліндричному склепінню. Породобетонна оболонка, утворена в результаті ін'єкції сполучних розчинів в порушеному приконтурному масиві, утворює єдину несучу систему кріплення - порода, підвищує стійкість виробки. Приймаючи до уваги те, що в умовах розвинутої навколо виробки тріщинуватості та підвищеної вологості при тампонажі повинні повністю заповнюватися розколини, тріщини, пори, для тампонажних розчинів використовують нові види в'яжучих на основі портландцементу з розширюючими добавками. Розширюючий тампонажний матеріал з добавками гідросульфоалюмінату кальцію запропонований в [5]. Але те, що при виготовленні таких добавок алюмінатний компонент вноситься в систему в складі дорогоцінних і дефіцитних матеріалів - бокситів і синтезованих алюмосилікатів, не дає можливості використання в шахтобудівництві одержаних таким чином розширюючих цементів. На цей час проведені дослідження [2, 3] та здійснений промисловий випуск розширюючої добавки - вапнистого епіку на основі фосфогіпсу. Фосфогіпс - відходи від виробництва хімічних добрив. По даним на цей час в відвалах підприємств накопичено близько 19млн. тон таких відходів [3]. Прототипом винаходу є спосіб охорони підготовчих виробок [1], включаючий буріння шпурів, тампонаж контуру виробки та нагрівання скріплюючої суміші, відмінний тим,що по контуру виробки для забезпечення стискання порід спочатку прикладається пульсуюче, а потім постійне навантаження, яке після твердіння тампонажного розчину знімається. Недоліком способу полягає в неврахуванні різнокомпонентності гірничого тиску та неефективності його використання в вологому середовищі. В основу винаходу поставлена задача розробки способу утворення армованої породобетонної оболонки, в якому за рахунок використання напружуючої тампонажної суміші на основі портландцементу з розширюючими добавками фосфогіпсовапнистих спіків та підсилення контуру виробки вертикальним і похилим комбінованим анкерним кріпленням (комбінація залізобетонного та звичайного анкера) в приконтурній зоні виробки утворюється армована несуча породна оболонка і, таким чином, підвищується стійкість виробки. Поставлена задача вирішується тим, що в способі утворення армованої породобетонної оболонки, включаю чому буріння по контур у виробки вертикальних і похилих під кутом 45° свердловин, їх розширення в зоні порушеного породного контур у виробки, установку анкерів, буріння свердловин для тампонажу та ін’єкцію скріплюю чого розчину в зоні порушеного контуру виробки та нагнітання будівельної суміші в розширені свердловини, використовується, згідно винаходу, будівельна суміш на основі водостійкого та швидкотвердіючого напружую чого портландцементу. Будівельна суміш на основі портландцементу з розширюючими добавками фосфогіпсо-вапнистих спіків в результаті набухання повністю заповнює розколини, тріщини, пори, запобігає їх розкриттю, а при твердінні в обмеженому просторі розширених свердловин виявляє самонапруження приблизно до 3,2.103кН/м 2 [3] і, таким чином, справляє розклинюючу дію, ущільнюючи при цьому матеріал тампонажної оболонки, що підвищує її несучу здатність. Вертикальні анкери перешкоджають розшаруванню по крівлі виробки, де мають місце максимальні розтягуючі напруження. Похилі комбіновані анкери перешкоджають деформаціям зсуву в зоні q = 45 ° , де, як відомо, мають місце максимальні дотичні напруження. Окрім всього, несуча здатність комбінованого анкерного кріплення з огляду на те, що анкер закріплюється по всій довжині свердловини, вища порівняно з анкерним кріпленням із защемленням лише в несучій частині гірничого масиву [1]. На фіг.1 представлена схема армованої породобетонної оболонки, а на фіг.2 – схема розклинюючої дії напружуючої будівельної суміші. Показано: гірнича виробка 1, свердловини меншого розміру та анкери 2, свердловини більшого діаметру з напружуючою будівельною сумішшю 3, пласт корисних копалин 4. g - об’ємна вага, Н – глибина залягання виробки, l - коефіцієнт бокового розпору. Приклад конкретного виконання; по мірі просування забою виробки 1, по контуру виробки бурять вертикальні та похилі під кутом 45° свердловини діаметром до 45мм, розширюючи потім свердловини до діаметру 80мм, установлюють анкери 2, бурять свердловини в порушених породах контуру виробки і виконують тампонажні роботи, нагнітають будівельну суміш в розширені свердловини та герметизують їх, виконуючи натяг анкерів. Таким чином затвердіння будівельної суміші проходить в обмеженому просторі свердловини. Всі роботи по тампонажу, установці анкерів, нагнітанню та герметизації будівельної суміші здійснюються існуючими матеріалами та обладнанням. Джерела інформації: 1. Мельников Н.И. Анкерная крепь. - М., Недра, 1980. - 252с. 2. Мчедлов-Петросян О.П., Филатов Л.Г. Расширяющиеся составы на основе портландцемента. М., Стройиздат, 1965. - 165с. 3. Пащенко А.А., Старчевская Е.А., Алексеенко А.Е. Напрягающий портландцемент. - Киев, Будівельник, 1981. - 60с. 4. Зборщик М.П., Костенко В.К. Способ охраны подготовительных выработок. - Б.И., №3, 1983. 5. Суровкин В.М., Кадырова Р.С., Толочкова М.Г., Герасимова Г.П., Трутько В.П., Корнилов А.Е., Абдулин Р.А. Расширяющийся тампонажный материал. - Б.И., №42, 1991.