Спосіб зміцнення пластичних порід

Спосіб зміцнення пластичних порід, який підігрівом дільниці до припинення пароутворення. полягає в нагріванні породи на ділянці, яка _________________________________ 36574 роди на ділянці, яка зміцнюється, здійснюють через безпосередній контакт робочої поверхні нагрівника, який має конфігурацію контур у виробки з поверхнею ділянці, яка зміцнюється, і з одночасним зміцненням тиском її поверхневого шару до витікання із-під нагрівника пластичних порід із заповнених ними утворених тріщин, внаслідок нагрівання з послідуючим підігрівом ділянки до припинення пароутворення. Суттєвими ознаками винаходу є такі: нагрівання породи на ділянці, яка зміцнюється; здійснення нагрівання породи на ділянці, яка зміцнюється, через безпосередній контакт робочої поверхні нагрівника, який має конфігурацію контуру виробки, з поверхнею ділянки, яка зміцнюється; здійснення нагрівання породи на ділянці з одночасним зміцненням тиском її поверхневого шару до витікання із-під нагрівника пластичних порід із заповнених ними утворених тріщин, внаслідок нагрівання з послідуючим підігрівом ділянки до припинення пароутворення. Новими суттєвими ознаками винаходу є такі: здійснення нагрівання породи на ділянці, яка зміцнюється, через безпосередній контакт робочої поверхні нагрівника, який має конфігурацію контуру виробки, з поверхнею ділянки, яка зміцнюється; здійснення нагрівання породи на ділянці з одночасним зміцненням тиском її поверхневого шару до витікання із-під нагрівника пластичних порід із заповнених ними утворених тріщин, внаслідок нагрівання з послідуючим підігрівом ділянки до припинення пароутворення. Завдяки тому, що нагрівання породи на ділянці, яка зміцнюється, здійснюють через безпосередній контакт робочої поверхні нагрівника, який має конфігурацію контуру виробки, з поверхнею ділянки, яка зміцнюється, і з одночасним зміцненням тиском її поверхневого шару до витікання із-під нагрівника пластичних порід із заповнених ними утворених тріщин, внаслідок нагрівання з послідуючим підігрівом ділянки до припинення пароутворення, при нагріванні, внаслідок з'єднання мінеральних частинок породи поверхневого шару ділянки, яка зміцнюється, в окремі агрегати за рахунок зміцнення у них сполучної здатності здійснюється усадка порід поверхневого шару з активним створенням пор і тріщин. Під дією тиску нагрівника відбувається ліквідація пор і витікання із заповнення тріщин пластичних порід, які внаслідок послідуючого нагрівання виділяються з мінеральними частинками раніше агрегатованої породи. При цьому необоротно змінюються фізичні властивості порід в поверхневому шарі ділянки, яка зміцнюється, що сприяє забезпеченню однорідності і суцільності породи в поверхневому шарі ділянки, яка зміцнюється, за рахунок збільшення її природної міцності, що підвищує несучу здатність ділянки, яку зміцнюють, з забезпеченням її високої водонепроникності і водостійкості. Завдяки сукупності перелічених вище відомих і нових суттєви х ознак стало можливим створення монолітного стійкого поверхневого шару, шляхом його зневоднювання випарюванням з одночасним зниженням кількості утворення пор і тріщин в ній. При цьому, внаслідок збільшення сил зчеплення мінеральних частинок і форму вання жорсткості, підсилюючих стійкість несучих поверхонь, збільшилася природна міцність порід ділянки, яка зміцнюється, а також водонепроникність і водостійкість. Суть способу зміцнення пластичних порід пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1 зображена гірнича виробка в вертикальному розрізі; на фіг. 2 сформована по конфігурації контур у виробки несуча поверхня ділянки, яка зміцнюється. Спосіб полягає у такому. Гірнича виробка 1 розміщена в пластичних породах 2. Ця виробка має ділянку 3, яка зміцнюється, із зміцненням по периметру через безпосередній контакт робочої поверхні нагрівника 4, який має конфігурацію контуру виробки 1 з поверхнею ділянки 3, яка зміцнюється, і з одночасним зміцненням тиском її поверхневого шару, який забезпечується силовим циліндром 5. Внаслідок цього утворюється несуча поверхня 6 відповідно робочої поверхні нагрівника 4. При дії робочої поверхні нагрівника 4 під тиском силового циліндру 5 на ділянку 3, яка зміцнюється, виробки 1 для її зміцнення видаляється вода із поверхневого шару несучої поверхні 6 дільниці 3, яка зміцнюється і за paхунок її випарювання відбувається усадка порід, які зміцнюють. Вплив тиску на поверхневий шар ділянки 3, яка зміцнюється, відбувається до витікання із-під нагрівника 4 пластичних порід 2із заповнених ними утворених тріщин внаслідок нагрівання з послідуючим підігрівом ділянки 3 до припинення пароутворення. Тріщини, які створюються, тампонуються внаслідок витікання пластичних порід шару, що лежить нижче, ділянки 3, яка зміцнюється, зменшується кількість пор і тріщин. Несуча здатність поверхневого шару ділянки 3, яка зміцнюється, збільшується. Спосіб здійснюється таким чином. На оголеній після виїмки гірничої маси ділянці 3, яка зміцнюється, гірничої виробки 1 розміщують нагрівник 4 з конфігурацією контуру виробки 1, виготовленого, наприклад, виливанням із матеріаліввідходів виробництва з високим коефіцієнтом теплопровідності. Нагрівник 4 розміщують робочою поверхнею до шару, який зміцнюють. Потім силовим циліндром 5, шляхом розпору його в покрівлю виробки 1 і в тіло нагрівника 4 виливають через робочу поверхню нагрівника 4 на поверхню ділянки 3, яку зміцнюють. Внаслідок нагрівання породи відбувається інтенсивне тріщиноутворення. При нагріванні породи до 100-105°С із неї виводиться тільки вільна вода і не виникає яких-небудь змін, які впливають на зміцнення. При подальшому підвищенні температури (відмінної для різних порід) починає видалятися зв'язана вода, що приводить до скорочування товщини водяних оболонок у мінеральних частинках з підсиленням їх сполучної здатності. Вільна і зв'язана вода із розігрітого поверхневого шару інтенсивно випаровується - по твірній, внаслідок нагрівання тріщин. Під дією тиску силового циліндру 5 більшість тріщин заповнюється пластичною породою 2 із глибини масиву, а порожнини, які залишаються в поверхневому шарі дільниці 5, яка зміцнюється, звільненні від води, стискуються і зжужмуються, пористість породи і дрібна тріщинуватість тріщини заповню 2 36574 ється витікаючими пластичними породами 2, що спостерігається візуально. Після витікання із-під нагрівника 4 пластичних порід 2 із утворених внаслідок нагрівання тріщин припиняють ущільнення поверхневого шару ділянки 3, яка зміцнюється, тиском за допомогою силового циліндру 5 і продовжують підігрів ділянки 3, яка зміцнюється, до припинення пароутворення. На ділянці 3, яка зміцнюється, пластичних порід 2 створюється зміцнений шар у вигляді несучої поверхні 6 визначеної форми. Забезпечується однорідність і суцільність породи в поверхневому шарі кожної ділянки, яка зміцнюється, що підвищує її несучу здатність з забезпеченням її водонепроникності і водостійкості. Після формування чергової несучої поверхні 6 дільниці 3, яка зміцнюється гірничої виробки і нагрівник 4 переміщається на місце утворення суміжної несучої поверхні 6 ділянці 3, яка зміцнюється, уздовж периметру або по осі виробки 1 і процес зміцнення повторюється. Для забезпечення суцільності зміцнення порід при переміщенні на суміжну несучу поверхню 6 ділянці 3, яка зміцнюється, нагрівник 4 розміщують із зашморгуванням його робочої поверхні на уже утворену несучу поверхню 6, яка зміцнюється. Для забезпечення необхідної і стабільної температури нагрівника 4 його периметри вибирають із умов створення необхідної теплопродуктивності в початковий період нагрівання, коли вологість порід, а отже і теплопровідність найбільш високі і іде інтенсивний відбір тепла. Потім у міру зневоднювання порід коефіцієнт теплопровідності порід знижується. Приклад На вертикальному стенді НДГРІ в м. Марганці моделювався спосіб зміцнення пластичних порід в масштабі 1:10. Довжина ділянки, яка зміцню ється, по осі виробки -100 мм. Ширина ділянки, яка зміцнюється, по периметру - 200 мм. Площина нагрівника відповідала площині ділянки, яка зміцнюється. Температура нагрівника 180°С. Після стикання нагрівника з породою, яка зміцнюється, його подають на масив доти, поки з-під нагрівника не витікають пластичні породи. При цьому кількість тріщин, які утворюються в процесі нагрівання, значно скорочується за рахунок їх тампонування витікаючими із-під нагрівника пластичними породами. Після початку витікання пластичних порід шару, що лежить нижче, подання нагрівника на масив припиняється, а прогрів породи продовжується до повного випарювання води. Після реалізації способу міцність поверхневого шару ділянці, яка зміцнюється, збільшується багатократно, що підтверджується лабораторними дослідженнями по будь-якій відомій методиці, наприклад, з використанням енергії удару. Використання винаходу дозволить підвищити несучу здатність ділянки, яку зміцнюють, з забезпеченням її високої водонепроникності і водостійкості за рахунок збільшення її природної міцності, шляхом забезпечення однорідності і суцільності породи в поверхневому шарі ділянки, у зв'язку з тим, що для зміцнення поверхневого шару породи ділянки, яка зміцнюється, необхідно його прогрівання через безпосередній контакт нагрівника з поверхнею ділянки, яка зміцнюється. При цьому конфігурація нагрівника відповідає контуру виробки. Дія нагрівника відбувається під тиском поверхневого шару ділянки, яка зміцнюється, що її і зміцнює. Тиск відбувається до витікання із-під нагрівника пластичних порід із заповнених ними утворених тріщин. При нагріванні відбувається пароутворення води, яка є тріщинах. Нагрівання роблять до припинення пароутворення. Фіг. 1 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3