Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ охраны камер от горного давления

Классы МПК:E21D13/02 способы 
E21D11/00 Крепление туннелей, выработок и прочих подземных разработок, например подземных камер большого объема; крепь для этого; изготовление крепи на месте работ, например сборка
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Южно-Российский государственный технический университет
Приоритеты:
подача заявки:
2002-03-14
публикация патента:

Изобретение направлено на повышение устойчивости и долговечности камер. Задачей изобретения является повышение устойчивости выработок за счет более равномерной разгрузки контура от деформаций и напряжений. Способ охраны камер от горного давления включает возведение внутренней жесткой оболочки крепи, проведение разгружающих выработок с обеих сторон камеры на уровне свода, одной выработки под днищем камеры и выбуривание из выработок полых скважин параллельно стенкам и днищу камеры. В приконтурном массиве под углом к оси каждой из вертикальных и горизонтальных скважин выбуривают с обеих сторон по наклонной скважине, создают вокруг стенок и днища камеры податливый пояс из рядов веерно-пучковых скважин с раскрытием вееров не больше расстояния между рядами, а необходимое количество рядов с учетом совместного разгрузочного эффекта от выработок и скважин определяют из приведенной формулы. 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2215151

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Изобретение относится к области охраны выработок, в частности камер, от воздействия горного давления.

Существуют способы охраны выработок и камер с помощью многослойной крепи, включающей внутреннюю жесткую оболочку из бетона или железобетона и внешний податливый слой из различных материалов - деревянных стоек, опилок, полимеров, бетонитов. Многослойные крепи обладают недостаточным запасом податливости. Таким же недостатком обладает и взрывополостной способ (авт. свид. 1364736 кл. E 21 D 20/00, 1046523 кл. E 21 D 11/00), способы с проведением разгружающих выработок в своде (авт. свид. 875075 кл. E 21 D 13/02, 812931 кл. E 21 D 11/14), не обеспечивают полную разгрузку камер.

Наиболее близким к предлагаемому является способ охраны камер от горного давления, предложенный в заявке 95092397 (кл. E 21 D 13/02, 11/02, 11/00 от 16.05.1995. Украина, БИ, 1998, 3).Сущность состоит в том, что разгрузка контура камеры большого сечения осуществляется с помощью двух разгружающих выработок в своде камеры, выработки под днищем камеры, вертикальных и горизонтальных скважин, выбуриваемых из этих выработок. Необходимое количество рядов скважин с учетом разгрузочного эффекта от выработок и скважин определяется из полученного аналитического выражения.

Недостаток этого способа состоит в ограниченном запасе податливости для камер с большим сроком службы, неравномерная разгрузка стенок и днища камер. Изобретение направленно на создание способа охраны выработок большого сечения - камер, повышающего их устойчивость, обеспечивающего длительный эксплуатационный режим, более равномерную разгрузку контура от деформаций и напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе охраны камер от горного давления, включающем возведение внутренней жесткой оболочки крепи и проведение разгружающих выработок с обеих сторон камеры на уровне свода, одной выработки под днищем камеры, выбуривание из выработок полых скважин параллельно стенкам и днищу камеры, в приконтурном массиве под углом к оси каждой из вертикальных и горизонтальных скважин выбуривают с обеих сторон по наклонной скважине, создают вокруг стенок и днища камеры податливый пояс из рядов веерно-пучковых скважин с раскрытием вееров не больше расстояния между рядами, причем необходимое количество рядов с учетом совместного разгрузочного эффекта от выработок и скважин определяют из формулы

способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151

где j - количество рядов веерно-пучковых скважин, шт.; L - длина камеры, м; Т - время устойчивого существования камеры, лет; h - высота камеры, м; b - ширина камеры, м; v - скорость ползучести приконтурного массива пород, мк/сут; D - диаметр разгружающих выработок, м; способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151 - степень смыкания сечения разгружающих выработок; d - диаметр скважин, м; l1 -длина вертикальных скважин, м; l2 - длина горизонтальных скважин, м; способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151 - угол расположения дополнительных наклонных скважин в вертикальном веере, град; способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151 - угол расположения дополнительных наклонных скважин в горизонтальном веере, град.

Способ повышает устойчивость камеры и увеличивает безремонтный срок поддержания жесткой оболочки крепи за счет более равномерного поглощения деформации приконтурного массива пород рядами веерно-пучковых скважин и разгружающими выработками.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез по камере большого сечения с разгружающими выработками и скважинами. На фиг. 2 представлен продольный разрез по разгружающей выработке в своде камеры с расположением скважин в вертикальном веере. На фиг. 3 представлен горизонтальный разрез податливого слоя с разгружающей выработкой и расположением скважин в горизонтальном веере.

Осуществляется способ следующим образом. На уровне свода параллельно продольной оси камеры 1 проходят две разгружающие выработки 2 на расстоянии не менее 3 м от обнаженного контура (стенок камеры). На расстоянии не менее 3 м от днища камеры проходят третью разгружающую выработку 3. В камере 1 возводят жесткую оболочку крепи, а из разгружающих выработок 2 выбуривают параллельные вертикальные 4 и наклонные к ним скважины 5 под углом способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151. Последний выбирается из условия, чтобы раскрытие веера не превышало расстояние между пучками. Из выработки 3 выбуривают горизонтальные скважины 6 и наклонные 7 под углом способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151 с обеих сторон. Диаметр разгружающих скважин 200-400 мм. Расстояние между рядами веерно-пучковых скважин можно определить из выражения

r =(L-5)/j

где 2,5способ охраны камер от горного давления, патент № 22151512=5 м - расстояние от крайних рядов до границ камеры.

Во избежание нарушения сплошности приконтурного массива пород разгружающие выработки и камеры необходимо проходить с помощью безвзрывной технологии - комбайновым способом.

Механизм разгрузки камеры от горного давления на жесткую крепь состоит в поглощении образованными техногенными полостями - разгружающими выработками и скважинами - деформации приконтурного массива горных пород. Проведение выработки 3 под днищем камеры предупреждает пучение пород почвы. Поле повышенных напряжений переносится с контура в глубину вмещающего породного массива.

Необходимое количество рядов веерно-пучковых разгружающих скважин определяют из условия равенства возможного объема смещаемых породных масс внутрь камеры за определенный период времени и объема поглощающих техногенных полостей.

Способ обеспечивает долговечность жесткой оболочки крепи в камере, обладает возможностью регулирования запаса податливости демпферного слоя путем повторного разбуривания скважин и восстановления сечения разгружающих выработок в процессе эксплуатации объекта.

Предложенный способ применим на действующих и строящихся шахтах и рудниках для охраны камер большого сечения - разгрузки (опрокидывателей), дробления, загрузки скипов (дозаторных), камер специального назначения - подземных механических мастерских, гаражей для самоходного оборудования, складов закладочных и других материалов, хранилищ нефте- и газопродуктов, различных отходов, а также подземных сооружений ГЭС, АЭС, горно-обогатительных комплексов и т.п.

Пример. В условиях калийного рудника Ново-Голынь для охраны камеры дробления на гор. + 40 м длиной L=47 м, высотой h=11 м и шириной b=7 м в течение 30 лет необходимо было пройти разгружающие выработки диаметром 3 м и выбурить соответствующее количество рядов веерно-пучковых скважин диаметром d= 400 мм. Длина вертикальных скважин l1=12 м, горизонтальных l2=5 м, наклонных в вертикальном веере l1/Sin способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151(способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151=75o), в горизонтальном веере - l2/Sin способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151; степень смыкания сечения разгружающих выработок диаметром D=3 м способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151=0,2; скорость деформации приконтурного массива пород v=15,2 мк/сут.

В соответствии с вышеуказанными параметрами разгрузки для сохранения устойчивого существования камеры в течение заданного срока необходимо выбурить рядов веерно-пучковых скважин

способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151

Расстояние между рядами веерно-пучковых скважин:

r = (L - 5)/j= (47-5)/6 = 7 м.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ охраны камер от горного давления, включающий возведение внутренней жесткой оболочки крепи, проведение разгружающих выработок с обеих сторон камеры на уровне свода, одной выработки под днищем камеры, выбуривание из выработок полых скважин параллельно стенкам и днищу камеры, отличающийся тем, что в приконтурном массиве под углом к оси каждой из вертикальных и горизонтальных скважин выбуривают с обеих сторон по наклонной скважине, создают вокруг стенок и днища камеры податливый пояс из рядов веерно-пучковых скважин с раскрытием вееров не больше расстояния между рядами, причем необходимое количество рядов с учетом совместного разгрузочного эффекта от выработок и скважин определяют из формулы

способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151

где j - количество рядов веерно-пучковых скважин, шт.;

L - длина камеры, м;

t - время устойчивого существования камеры, лет;

h - высота камеры, м;

b - ширина камеры, м;

v - скорость ползучести приконтурного массива пород, мк/сут;

D - диаметр разгружающих выработок, м;

способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151 - степень смыкания сечения разгружающих выработок;

d - диаметр скважин, м;

l1 - длина вертикальных скважин, м;

l2 - длина горизонтальных скважин, м;

способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151 - угол расположения дополнительных наклонных скважин в вертикальном веере, град;

способ охраны камер от горного давления, патент № 2215151 - угол расположения дополнительных наклонных скважин в горизонтальном веере, град.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс E21D13/02 способы 

Класс E21D11/00 Крепление туннелей, выработок и прочих подземных разработок, например подземных камер большого объема; крепь для этого; изготовление крепи на месте работ, например сборка

Патенты РФ в классе E21D11/00:
способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд -  патент 2528188 (10.09.2014)
способ крепления ствола монолитным бетоном -  патент 2524928 (10.08.2014)
крепь вертикального ствола -  патент 2521105 (27.06.2014)
способ и устройство для установки защитных сеток на стены тоннелей или потолки тоннелей -  патент 2521007 (27.06.2014)
способ крепления горных выработок и устройство для его осуществления -  патент 2520194 (20.06.2014)
способ возведения обделки наклонного или горизонтального ствола и опалубка металлическая секционная для осуществления способа -  патент 2510459 (27.03.2014)
способ возведения сейсмостойкой бетонной крепи -  патент 2509893 (20.03.2014)
способ создания защитного экрана -  патент 2501953 (20.12.2013)
способ создания породной крепи горной выработки -  патент 2498073 (10.11.2013)
способ комбинированной забутовки закрепного пространства -  патент 2498072 (10.11.2013)

Наверх