Спосіб кріплення гірничих виробок, пройдених у породах, схильних до здимання

Спосіб кріплення гірничих виробок, пройдених у породах, схильних до здимання, що включає установку основного кріплення технологічно заданого профілю, затяжку покрівлі, буріння шпурів у підошві виробки, заповнення шпурів швидкотвердіючим складом, який відрізняється тим, що у 3 Недоліком способу є недостатня його ефективність, тому що здимання підошви знижується не більше ніж на 10-30 %. Найбільш близьким по технічній суті є спосіб кріплення гірничих виробок, пройдених у породах, схильних до здимання [2134350 С1, 10.08.1999], що включає установку основного кріплення технологічно заданого профілю, затяжку покрівлі й анкерне кріплення порід, що здимаються, у зонах розкриття або присічки порід, що здимаються, проведеної гірничої виробки, у підошві й (або) бортах останньої роблять установку полімерних анкерів з одночасним нагнітанням швидкотвердіючого полімерного складу одночасно в усі шпури відповідно до прийнятого паспорта кріплення. Загальними ознаками описаного способу кріплення гірничих виробок, пройдених у породах, схильних до здимання, і того, що заявляється, є установка основного кріплення технологічно заданого профілю, затяжка покрівлі, буріння шпурів і нагнітання швидкотвердіючого складу в шпури. При реалізації найближчого аналога надійна протидія зсувам порід підошви може бути забезпечена за рахунок роботи анкерів на розтягування, однак при застосуванні способу не враховується механізм розвитку зсувів порід навколо гірничої виробки, це приводить до того, що анкери, установлені без врахування напрямків векторів зсувів підошви й боків виробки, працюють на зріз і стиск, що приводить до зниження несучої здатності полімерного анкера, крім того анкерне кріплення робить пасивний опір процесу розшарування порід підошви після реалізації початкових зсувів, що знижує ефективність застосування способу найближчого аналога. Застосування найближчого аналога вимагає придбання й використання спеціального ін'єкційного устаткування для одночасного нагнітання швидкотвердіючого розчину в усі шпури, а також застосування полімерних анкерів, що підвищує складність застосування й вартість реалізації способу. Таким чином відомий спосіб кріплення гірничих виробок, пройдених у породах, схильних до здимання, не враховує напрямок розвитку зсувів порід, що вміщують виробку, і ліній ковзання, а також не дозволяє забезпечити активну протидію зсувам. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу кріплення гірничих виробок, пройдених у породах, схильних до здимання, у якому за рахунок оптимізації технологічних параметрів забезпечується спрямована активна протидія зрушенню бокових порід у напрямку підошви виробки, що дозволяє підвищити її стійкість. Поставлена задача вирішується тим, що в способі кріплення гірничих виробок, пройдених у породах, схильних до здимання, що включає установку основного кріплення технологічно заданого профілю, затяжку покрівлі, буріння шпурів у підошві виробки, заповнення шпурів швидкотвердіючим складом, відповідно до винаходу, в підошву виробки бурять два ряди шпурів 97588 4 довжиною 2-3,5 м, при цьому відстань від осі виробки до відповідного ряду шпурів становить В В , Bшп.   2    4 cos2    4 2 де B - ширина виробки по підошві, м;  - кут внутрішнього тертя порід підошви, град., а кут буріння шпурів до нормалі нашарування залежить від ліній ковзання й становить     . 4 2 як твердіючий розчин для заповнення шпурів використовують матеріал, що саморозширюється, при цьому гирлову частину шпуру залишають незаповненою на глибину    B sin   4 2 , lшп. н     4 cos2    4 2 а відстань між шпурами в ряді дорівнює 0,2-0,5 м. Буріння двох рядів шпурів у підошві виробки з   орієнтацією їх під кутом    , град., і 4 2 відстанню від осі виробки до кожного ряду шпурів В В , м, ураховує лінії ковзанBшп.   2 2    4 cos    4 2 ня в підошві й боках виробки, і дозволяє створити спрямовану протидію зрушенням підошви, при цьому в напрямку боків виробки здійснюється прямий опір, а в напрямку її осі - опір за рахунок підсумовування векторів протидіючих сил, при цьому сумарний вектор сил протидії спрямований у бік, протилежний підошві виробки, що підвищує ефективність способу. Застосування як твердіючого розчину для заповнення шпурів матеріалу, що саморозширюється, забезпечує активну протидію зсувам на їх початковій стадії, що сприяє зниженню швидкості реалізації зсувів підошви виробки й зменшує їхні абсолютні значення. Залишення гирлової частини шпуру незаповненою на глибину    B sin   4 2 lшп. н     4 cos2     4 2  , м, сприяє збереженню приконтурної частини підошви виробки в стані не підданому впливу, у такий спосіб породи в межах недоторканої приконтурної зони зберігають природну міцність, а також роблять пасивний відпір зсувам порід, що підвищує стійкість підошви виробки. Буріння шпурів з відстанню в ряді 0,2-0,5 м забезпечує зіткнення зон впливу шпурів з матеріалом, що саморозширюється, і відповідно зон стиску порід, це підвищує ефективність способу. 5 97588 Суть способу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показана схема кріплення підошви виробки в поперечному перерізі, на фіг. 2 - вид схеми в плані. Спосіб кріплення виробки здійснювався в такий спосіб. При проведенні виробки після установки комплекту основного кріплення 1 технологічно заданого профілю у ґрунт виробки під кутом =32 град. до нормалі нашарування за допомогою бурильної установки бурили шпури 2, з відстанню від осі виробки до ряду шпурів Вшп=1 м, довжина яких становила 2,4 м, після буріння шпурів їх продували стисненим повітрям. Відстань між шпурами в ряді було визначено експериментально з урахуванням тиску саморозширення НРВ-80, міцності порід підошви, коефіцієнта структурного ослаблення й радіуса шпуру, і вона становила Е=0,32 м. Потім донну частину шпуру 2 заповнювали матеріалом, що саморозширюється, 3, за який застосовувався НРВ-80, поміщений у поліетиленові ампули довжиною 30 см кожна. Гирлову частину шпуру на величину 0,54 м залишали незаповненою. Після цього шпури герметизували. У результаті 6 протікання реакції гідратації матеріалу, що саморозширюється, 3, відбувалося його об'ємне розширення, при цьому він здійснював на стінки шпуру квазістатичний тиск, що сприяло протидії зсувам порід навколо підошви виробки, це приводило до підвищення стійкості підошви виробки. Результати випробувань пропонованого способу в різних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умовах наведені в таблиці 1. При дотриманні параметрів, що заявляються (номери 2, 4, 6 в таблиці), спостерігалися зсуви підошви в межах допустимих Правилами безпеки в вугільних шахтах. Перевищення відстані між шпурами в ряду більше 0,5м приводить до активізації зсувів підошви виробки через 1-1,5 міс. після реалізації способу (номер 1 в таблиці). Зменшення відстані між шпурами в ряду менше 0,2 м приводить до руйнування приконтурного шару підошви (номер 3 в таблиці). Недотримання кута буріння шпурів до нормалі нашарування призводить до активізації зсувів через 1-1,2 міс. після реалізації способу (номер 5 в таблиці). Зменшення довжини шпуру менше ніж 2 м приводить до руйнування приконтурного шару підошви (номер 8 в таблиці). Таблиця Результати випробувань у різних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умовах № Гірська порода, l , , , Вшп, B, м lшп, м шп.н Е, м п/п м сж, МПа град. град. м 1 Аргіліт, 20 4 25 32 1 2 0,47 0,55 2 Аргіліт, 30 3,5 25 32 0,87 2 0,53 0,36 3 Аргіліт, 30 3,5 25 32 0,87 2 0,53 0,18 4 5 6 7 Алевроліт, 40 Алевроліт, 40 Алевроліт, 50 Пісковик, 60 4 4 4,5 5 25 25 30 30 32 45 30 30 1 1 1,12 1,25 2,4 2,4 2,5 2,7 0,54 0,54 0,56 0,63 8 Пісковик, 60 5,5 35 27 1,37 1,8 0,64 0,25 Реалізація пропонованого способу кріплення гірничих виробок, пройдених у породах, схильних до здимання, дозволяє створити спрямовану акти 0,32 0,35 0,28 0,28 Результат використання способу Зсуви знову активізуються через 1-1,5 міс. після реалізації Зсуви підошви допустимі ПБ Руйнування приконтурного шару підошви при реалізації способу Зсуви підошви допустимі ПБ Зсуви спостерігаються через 1-1,2 міс. Зсуви підошви допустимі ПБ Зсуви фунту допустимі ПБ Руйнування приконтурного шару підошви при реалізації способу вну протидію зсувам порід підошви виробки, що забезпечує підвищення стійкості гірничих виробок в умовах порід підошви, що схильні до здимання. 7 97588 8 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601