Спосіб анкерного кріплення гірничої виробки при переході геологічного порушення

Реферат: Спосіб анкерного кріплення гірничої виробки при переході геологічного порушення включає збір та аналіз гірничо-геологічних даних, визначення фізико-механічних властивостей вміщуючих порід. В залежності від величини амплітуди зміщення геологічного порушення визначають довжину перехідної ділянки L1, для якої проводять розрахунок посиленої схеми розміщення анкерів із встановленням частини анкерів з нахилом на вибій виробки. Визначають довжину ділянки впливу геологічного порушення L2, для якої розраховують потужну схему розміщення анкерів із встановленням частини анкерів з нахилом на вибій, частини - на устя виробки. За умов, коли гірські породи у зоні впливу геологічного порушення мають сильно порушену структуру, із розвиненою тріщинуватістю, для їх зміцнення на ділянці впливу геологічного порушення сталевополімерні анкери з нахилом на вибій виробки заміняють на ін'єкційні анкери, бурять шпури і установлюють сталеві анкери з полімерним закріпленням та нагнітають полімерний розчин до ін'єкційних анкерів за розрахованими для кожної дільниці схемами. UA 114570 U (12) UA 114570 U UA 114570 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої справи, а саме до анкерного кріплення гірничих виробок. Відомі способи анкерного кріплення гірничих виробок, які включають визначення розташування навколо виробки зони максимальних напружень гірських порід, буріння у напрямку дії максимальних напружень центральних шпурів у покрівлі і бокових шпурів в кутах і стінках виробки та установку в шпурах анкерів. Причому попередньо по геологічному розрізу в поперечному перетині виробки визначають розташування систем з тріщинами, що перетинаються, і утворюють структурні блоки порід, при цьому при бурінні центральні шпури розташовують у покрівлі паралельно діагоналі структурних блоків, а в кутах і стінках перпендикулярно одній із систем з тріщинами [1, 2]. Необхідно відзначити, що при розробці даних способів використано уявлення про механізм роботи анкерного кріплення як такого, що армує розвантажений від гірського тиску масив або підшиває розшаровані приконтурні породи до основної покрівлі, і не враховано можливість не допустити розвантаження взагалі [3]. Тому ці способи кріплення не є достатньо ефективними. Найбільш близьким аналогом по технічній суті і результату, що досягається, є спосіб кріплення гірничої виробки, що включає збір та аналіз гірничо-геологічних даних для її зведення, визначення фізико-механічних властивостей вмісних порід, розрахунок схеми розміщення анкерів в околі виробки, буріння шпурів і установку в них сталевих анкерів з полімерним закріпленням. Причому кріплення гірничої виробки проводять за рахунок створення анкернопородної конструкції, яку формують із наступних елементів: силового, розміщеного по центру покрівлі виробки, опірного - в боках виробки, підпірного - між силовим і опірним, основи - у нижній частині боків і підошві виробки, яка блокує процес початку розвитку непружних деформацій і розшарування порід в околі виробки, з урахуванням умов її експлуатації та призначення [4]. Проте, вугільні шахти України відрізняються складними гірничо-геологічними умовами, наявністю великої кількості тектонічних порушень, оточених зонами, де гірські породи мають порушену структуру, знижену міцність, дуже перем'яті та подрібнені. При проведенні гірничих виробок такі ділянки небезпечні за обваленням порід покрівлі та проривами води і газу. Тому необхідно локально, у зоні впливу тектонічного порушення, зміцнити масив, повернути йому монолітність, зменшити його фільтраційну проникність і таким чином забезпечити стійкість гірничої виробки на протязі терміну її експлуатації. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб кріплення гірничої виробки при переході геологічного порушення шляхом застосування окремих схем установки анкерів на локальних ділянках та ін'єкційних анкерів, що значно сприяє зміцненню та консолідації порушеної зони поблизу геологічного порушення, і, як наслідок, підвищує стійкість гірничої виробки. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі анкерного кріплення гірничої виробки при переході геологічного порушення, який включає збір та аналіз гірничо-геологічних даних, визначення фізико-механічних властивостей вмісних порід, згідно з корисною моделлю, в залежності від величини амплітуди зміщення геологічного порушення визначають довжину перехідної ділянки L1, для якої проводять розрахунок посиленоїсхеми розміщення анкерів із встановленням частини анкерів з нахилом на вибій виробки, визначають довжину ділянки впливу геологічного порушення L2, для якої розраховують потужну схему розміщення анкерів із встановленням частини анкерів з нахилом на вибій, частини - на устя виробки, причому за умов, коли гірські породи у зоні впливу геологічного порушення мають сильно порушену структуру, із розвиненою тріщинуватістю, для їх зміцнення на ділянці впливу геологічного порушення сталевополімерні анкери з нахилом на вибій виробки заміняють на ін'єкційні анкери, бурять шпури і установлюють сталеві анкери з полімерним закріпленням та нагнітають полімерний розчин до ін'єкційних анкерів за розрахованими для кожної дільниці схемами. Двоетапне посилення анкерного кріплення гірничої виробки при переході геологічного порушення поступово підвищує монолітність порід, що її вміщують, нейтралізує негативний вплив тектонічно порушеної зони, відновлює монолітність породних шарів, зменшує до мінімальних значень фільтраційну проникність порід. Тому при наявності в околі виробки газонасичених та обводнених порід процес фільтрації газу та води у простір виробки із запропонованим анкерним кріпленням практично не розпочинається. Двоетапне анкерне кріплення значно зменшує небезпеку за обваленням порід покрівлі та проривами води і газу, сприяє підвищенню стійкості гірничої виробки. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображено приклад ділянки тектонічного порушення; на фіг. 2 - приклад схеми анкерного кріплення перехідної ділянки у подовжньому перерізі гірничої виробки; на фіг. 3 - приклад схеми анкерного кріплення 1 UA 114570 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 перехідної ділянки у поперечному перерізі гірничої виробки; на фіг. 4 - приклад схеми анкерного кріплення ділянки впливу геологічного порушення у подовжньому перерізі гірничої виробки; на фіг. 5 - приклад схеми анкерного кріплення ділянки впливу геологічного порушення у поперечному перерізі гірничої виробки. На кресленні наведено наступні позначення: 1 - тектонічне порушення; 2 - породний шар; 3 ділянка впливу тектонічного порушення; 4 - перехідна ділянка; 5 - гірнича виробка; 6 - сталевий анкер з полімерним закріпленням; 7 - сталевий анкер з полімерним закріпленням, встановлений з нахилом на вибій виробки; 8 - вибій виробки; 9 - сталевий анкер з полімерним закріпленням, встановлений з нахилом на устя виробки; 10 - ін'єкційний анкер, встановлений з нахилом на вибій виробки; L1 - довжина перехідної ділянки, L2 - довжина ділянки впливу тектонічного порушення; а - відстань між рядами анкерів;  - кут нахилу анкера на вибій виробки;  - кут нахилу анкера на устя виробки. Спосіб здійснюють наступним чином. До початку проведення гірничої виробки 5 визначають гірничо-геологічні та геомеханічні умови, у тому числі розташування геологічного порушення 1 і амплітуду його зміщення, спосіб проведення виробки 5, визначають фізико-механічні властивості вмісних порід. Довжину ділянок 3 та 4 розраховують за значенням параметру амплітуди S зміщення геологічного порушення 1 за співвідношеннями: при S10 м L1=10 м, L2=20 м; при 10 м50 м L1=30 м, L2=50 м. Проводять розрахунок двох окремих схем розміщення анкерів для перехідної ділянки 4 і ділянки впливу геологічного порушення 3: схема № 1 (для перехідної ділянки 4) з нахилом частини анкерів на вибій виробки 8; схема № 2 (для ділянки впливу геологічного порушення 3) з нахилом частини анкерів на вибій виробки 8, частини - у протилежному від вибою 8 напрямку. Одержавши розрахункові дані, на відстані L 1+L2/2 від порушення 1 починають зведення анкерного кріплення за схемою № 1, згідно якої проводять буріння шпурів та установку сталевих анкерів 6, 7 з полімерним закріпленням у шпурах на повну їх довжину. Розмітку розміщення анкерів 6, 7 та їх орієнтацію у приконтурному просторі рекомендується проводити за допомогою шаблонів. При цьому роботи зі зведення анкерного кріплення у виробці проводяться безупинно так, щоб технологічні перерви не встигали приводити до розвантаження гірських порід у зоні вибою виробки. Схему № 1 застосовують на протязі L1 м. Після чого переходять до схеми № 2 на ділянці довжиною L 2 м. Розмітку розміщення анкерів 9 та їх орієнтацію у приконтурному просторі також рекомендується проводити за допомогою шаблонів. Потім повертаються до схеми № 1, яку застосовують на ділянці довжиною L1 м. За умов, коли гірські породи у зоні впливу геологічного порушення 1 мають сильно порушену структуру, із розвиненою тріщинуватістю, з метою їх зміцнення сталевополімерні анкери з нахилом на вибій виробки замінюють на ін'єкційні з нагнітанням у шпури відповідного полімерного розчину. Таким чином, двоетапне посилення анкерного кріплення гірничої виробки при переході тектонічного порушення поступово підвищує монолітність порід, що її вміщують, нейтралізує негативний вплив тектонічно порушеної зони, відновлює монолітність породних шарів, зменшує до мінімальних значень фільтраційну проникність порід. Анкерне кріплення значно зменшує небезпеку за обваленням порід покрівлі та проривами води і газу, сприяє підвищенню стійкості гірничої виробки в зоні тектонічного порушення. Джерела інформації: 1. АС СРСР, № 1559185, МПК Е21D 20/00, 1990. 2. Патент РФ, № 2132464, МПК Е21D 20/00, 1999. 3. Круковський О.П. Наукові основи технології опорно-анкерного кріплення гірничих виробок вугільних шахт: дис. … докт. техн. наук: 05.15.02; захист 26.06.12: затв. 26.09.2012 / Круковський Олександр Петрович. - Дніпропетровськ, 2012. - 375 с. 4. Спосіб кріплення гірничої виробки. Патент України № 93779, МПК E21D 20/00; заявник і власник патенту ІГТМ НАН України. - 10.10.2014. - Бюл. № 19. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Спосіб анкерного кріплення гірничої виробки при переході геологічного порушення, який включає збір та аналіз гірничо-геологічних даних, визначення фізико-механічних властивостей вмісних порід, який відрізняється тим, що в залежності від величини амплітуди зміщення 2 UA 114570 U 5 10 геологічного порушення визначають довжину перехідної ділянки L1, для якої проводять розрахунок посиленої схеми розміщення анкерів із встановленням частини анкерів з нахилом на вибій виробки, визначають довжину ділянки впливу геологічного порушення L2, для якої розраховують потужну схему розміщення анкерів із встановленням частини анкерів з нахилом на вибій, частини - на устя виробки, причому за умов, коли гірські породи у зоні впливу геологічного порушення мають сильно порушену структуру, із розвиненою тріщинуватістю, для їх зміцнення на ділянці впливу геологічного порушення сталевополімерні анкери з нахилом на вибій виробки заміняють на ін'єкційні анкери, бурять шпури і установлюють сталеві анкери з полімерним закріпленням та нагнітають полімерний розчин до ін'єкційних анкерів за розрахованими для кожної дільниці схемами. 3 UA 114570 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4