Спосіб підвищення стійкості гірничих виробок

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для повышения устойчивости горных выработок, пройденных в породах, склонных к деформациям обратной ползучести. Известен способ повышения устойчивости горных выработок (Костоманов А.И., Сапицкий К.Ф. Устойчивость подготовительных выработок при разработке свиты пологих пластов. - М.: Недра, 1987. - С.96 - 99), заключающийся в разгрузке почвы выработки компенсационной щелью, создаваемой взрыванием шпуров, пробуренных в почву у стенки выработки. Недостатком способа является его ограниченная область применения ввиду невозможности учета реальных ожидаемых смещений почвы выработки, до того, как она пройдена и невозможность применения его для повышения устойчивости выработок, подверженным деформациям со стороны кровли и боков. Это ведет к повышенным смещениям со стороны почвы, когда ожидаемые смещения окажутся выше фактических, а также к повышенным объемам работ при выполнении способа, когда ожидаемые смещения окажутся значительно ниже фактических. Смещения со стороны кровли и боков устранить при помощи способа не представляется возможным. Все это ведет к необходимости ремонта выработки (перекрепления и подрывки почвы), увеличению материальных и трудовых затрат на выполнение способа и поддержание выработки. Наиболее близким по технической сущности является способ разгрузки горной выработки от напряжений (А.с. СССР 1242621, кл. E21D13/02, опубл. 07.07.86), включающий проведение в породах опережающей разгрузочной полости, проходимой над охраняемой выработкой параллельно плоскости охраняемой зоны, из почвы которой у ее контура по обе стороны бурят и взрывают скважины переменного по длине сечения, увеличивающегося в сторону забоя скважины, причем угол наклона скважины принимают равным углу сдвижения боковых пород, а расстояние между скважинами - из условия перекрытия зон разрушений в нижней части скважины. Охраняемую выработку проводят после создания разгруженной зоны на всем участке. Известный способ имеет следующие недостатки. Для его выполнения обязательно требуется проведение опережающей разгрузочной полости, у контура которой по обе стороны бурят и взрывают разгрузочные скважины. Выполнение опережающей полости требует дополнительных объемов работ, материальных и трудовых затрат, а, следовательно, ведет к увеличению затрат на выполнение способа. Способ не учитывает направление и величину ожидаемых смещений в охраняемой выработке. Поэтому опережающую полость и разгрузочные скважины в условия х с незначительными смещениями в выработке можно выполнить повышенных объемов, что ведет к повышению материальных и тр удовых затрат на выполнение способа. При значительных смещениях в выработке объемы полостей могут быть недостаточны для их компенсации, что приведет к ремонту, а следовательно, к увеличению материальных и трудовы х затрат на поддержание выработки. В предлагаемом способе повышения устойчивости горных выработок поставлена задача усовершенствования способа повышения устойчивости горных выработок, в котором за счет определения и учета ожидаемых деформаций обратной ползучести, а также введения новых технологических параметров компенсационных полостей достигаются оптимальные параметры поддержания выработок, за счет уменьшения смещений контура, что позволяет уменьшить затраты на выполнение способа и поддержание горных выработок. Это достигается тем, что в известном способе повышения устойчивости горных выработок, включающем выполнение компенсационных полостей в боках, кровле, почве выработки или рядом с ней, перед проведением выработки в породном массиве выбуривают керн и по нему определяют относительную величину де формаций обратной ползучести, а компенсационные полости выполняют и при взаимном влиянии выработок углубляют в направлении наибольших ожидаемых деформаций обратной ползучести объемом, равным объему ожидаемых деформаций обратной ползучести. Новым в способе повышения устойчивости горных выработок по отношению к прототипу является выбуривание в породном массиве перед проведением выработки керна и определение по нему относительной величины деформаций обратной ползучести, а также то, что компенсационные полости выполняют и при взаимном влиянии выработок углубляют в направлении наибольших ожидаемых деформаций обратной ползучести объемом, равным объему ожидаемых деформаций обратной ползучести. Выбуривание в породном массиве перед проведением выработки керна и определение по нему относительно величины деформаций обратной ползучести позволяет прогнозировать направление и величину деформаций пород в месте проведения выработки, не прибегая к расчетам смещений по существующим методикам. На сколько расширятся керновые образцы за определенное время в результате их разгрузки после извлечения из массива, на столько же и расширится приконтурный массив пород за то же время после проведения выработки и его разгрузки. По относительному расширению образцов, выбуренных из разных слоев пород, слагающих приконтурный массив проводимой выработки, можно судить о величине и направлении преобладающих смещений пород в выработке, а следовательно и об объеме ожидаемых деформаций обратной ползучести. Компенсационные полости выполняют и при взаимном влиянии выработок углубляют в направлении наибольших ожидаемых деформаций обратной ползучести объемом, равным объему ожидаемых деформаций обратной ползучести. Это позволяет предотвратить деформирование пород в выработку, а направить ожидаемые деформации в полости, которые выполняют объемом, равным объему деформаций обратной ползучести. При взаимовлиянии выработок возникают дополнительные деформации обратной ползучести. Эти деформации компенсируют дополнительным объемом полостей. Дополнительный объем полостей создают углублением существующих на объем, равный объему ожидаемых дополнительных деформаций, что обеспечивает оптимальные условия поддержания выработок. Сущность изобретения иллюстрируется чертежом (фиг.), где изображена схема способа повышения устойчивости горных выработок. Пример. Перед проведением выработки 1 длиной сечением 9м 2 (ширина высота в породном массиве выбуривают керн 2, по которому определяют относительную величину деформаций обратной ползучести со стороны почвы 3 со стороны правого бока 4 со стороны левого бока и со стороны кровли (Николин В.И., Игнатович Н,В., Шепеленко В.А. Особенности проявлений горного давления на глубине 1200м // Уголь Украины. 1994. - №5. - С.12 - 15). Максимумы относительных деформаций обратной ползучести со стороны почвы 3 и со стороны правого бока 4 будут соответствова ть направлению наибольших ожидаемых деформаций обратной ползучести пород. Поэтому со стороны почвы 3 и правого бока 4 определим объемы ожидаемых деформаций обратной ползучести. Со стороны почвы 3 объем ожидаемых деформаций где подверженных ползучести. - мощность пород почвы 3, деформациям обратной Со стороны правого бока 4 объем ожидаемых деформаций где - мощность пород правого бока 4, участвующих в формировании деформаций обратной ползучести, которая определяется размером зоны разгрузки вокруг выработки, которая известна и составляет (1,5 - 1,65)В (Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. - Л.: Недра, 1989. - С.189] Именно такие объемы - со стороны почвы 3 и - со стороны правого бока 4 деформаций обратной ползучести нужно компенсировать полостью 5 со стороны почвы 3 и полостью 6 со стороны правого бока 4. Их размеры определяют из условий удобства те хнологии выполнения: при длине поостей 5 и 6 равной и глубине ширина полости 5 в почве Полость 5 в почве 3 выполняют объемом длиной глубиной и шириной должна иметь высоту Полость 6 в правом Полость 6 боку 4 выполняют объемом длиной глубиной и высотой При взаимном влиянии выработок, когда проводят выработку 7, полость 6 в правом боку 4 углубляют на объем равный объему ожидаемых деформаций обратной ползучести где - мощность пород правого бока 4, участвующих в формировании деформаций обратной ползучести при взаимном влиянии выработок, которая определяется размером зоны разгрузки в сторону вмещающей выработки 7 и составляет около 3В (Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. - Л.: Недра, 1989. - С.194). При известной длине полости 6, равной и высоте полости e = 0,26м, полость 6 углубляют на глубину Полость 6 в правом боку 4 углубляют на глубин у 0,67м объемом После этого способ считается выполненным. Определение и учет ожидаемых деформаций обратной ползучести при создании компенсационных полостей позволяет достичь оптимальных параметров поддержания выработок за счет снижения смещений контура выработки, т.к. ожидаемые деформации контура будут компенсированы созданием компенсационных полостей аналогичного объема. Использование способа повышения устойчивости горных выработок позволит снизить материальные и трудовые затраты на его выполнение на 50%, расширить область применения и уменьшить затраты на поддержание выработок на 40%.