способ поддержания горных выработок на больших глубинах

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДДЕРЖАНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ, включающий формирование выработки, бурение веера скважин, проведение в них геофизического каротажа и определение зон дезинтеграции, отличающийся тем, что до формирования выработки проходят дополнительные выработки, из которых определяют границы зон дезинтеграции, а выработку формируют с контуром, соответствующим внешней границе одной из зон дезинтеграции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при определении оптимальной формы сечения горных выработок в условиях больших глубин.

Известен способ поддержания горных выработок, когда выработке для наибольшей устойчивости придают шатровую форму свода, которую считают более устойчивой вследствие уменьшения размеров зоны хрупкого разрушения пород на контуре (кн. И.А.Турчанинов, М.А.Иофис, Э.В.Каспарьян "Основы механики горных пород", Л. Недра, 1977, с.458-459, рис. 165а). Недостатками способа являются следующие: прежде всего, способ неприменим в условиях больших глубин, т. к. он не учитывает естественное образование зон дезинтеграции вокруг подземных горных выработок, кроме того, выполнение горных выработок шатровой формы часто вызывает обильное трещинообразование на контуре выработки, шелушение пород и их обрушение, что является нарушением правил ТБ по ведению горных работ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ поддержания горных выработок на больших глубинах, включающий проходку выработок на больших глубинах, определение зон дезинтеграции и создание демпфирующего контура вокруг выработки [1] Недостатками способа являются следующие: создание демпфирующего контура не позволяет осуществлять безопасное ведение горных работ, особенно в сочетании условий больших глубин и значительных действующих горизонтальных напряжений, т.к. придаваемая форма сечению выработки не учитывает естественную геометрию контура зоны дезинтеграции, зависящей также от структорно-прочностных свойств пород.

Целью изобретения является поддержание устойчивости горных выработок в условиях больших глубин путем определения оптимальной формы сечения выработок.

Достигается это тем, что в способе поддержания горных выработок на больших глубинах, включающем проходку экспериментальных выработок круглого поперечного сечения в трех ортогональных направлениях, проведение в них геофизического каротажа и определение зон дезинтеграции, дополнительно определяют геометрию внешней границы зоны дезинтеграции, по которой восстанавливают контур выработки. Другое отличие состоит в том, что размер выработки выбирают в соответствии с размером конкретной зоны дезинтеграции.

В предлагаемом способе в этой последовательности операций проходке экспериментальных выработок, бурение веера скважин, проведение в них геофизического каротажа и определение зон дезинтеграции, введение нового элемента восстановление геометрии поперечного сечения выработки по контуру внешней границы зоны дезинтеграции, а также выбор размера выработки, соответствующего данной зоне дезинтеграции, дает эффект определения оптимальной формы сечения выработок, что позволяет сохранять устойчивость горных выработок в условиях больших глубин. Действительно, ориентация трещин в глубине массива, образующих собой зоны дезинтеграции, обеспечивает минимум потенциальной (упругой) энергии, которая концентрируется вокруг подземной выработки в результате ее проходки для конкретных горно-геологических условий. Следовательно, для заданного направления подземной выработки и соответствующих ему геомеханических условий (структурная неоднородность, анизотропия свойств, тензор напряжений и т.п.) в качестве оптимального сечения выработки следует рассматривать области, геометрически подобные тем, что заключены внутри внешних границ зон дезинтеграции.

Способ иллюстрируется чертежом. На нем изображено: 1 выработка; 2 первая зона дезинтеграции; 3 вторая зона дезинтеграции; 4 внутренние границы зон дезинтеграции; 5 внешние границы зон дезинтеграции; 6 скважины для геофизического каротажа.

Способ осуществляется следующим образом. В массиве горных пород, например, на глубине 800 м в трех ортогональных направлениях проходят экспериментальные выработки 1 круглой формы радиусом, например, 2 м. Затем в выработках пробуривают веер из восьми скважин 6 длиной не менее трех диаметров выработки, т.е. не менее 12 м. После этого в скважинах проводят геофизический каротаж с шагом 0,1 м и определяют, что внешняя граница 5 первой зоны дезинтеграции 2 располагается на расстоянии: в вертикальном направлении 1 м, в горизонтальном направлении 0,5 м от контура выработки. Затем определяют, что внутренняя граница 4 и внешняя граница 5 соответственно второй зоны дезинтеграции 3 располагается на расстоянии: в вертикальном направлении 6 и 6,5 м от контура выработки, а в горизонтальном направлении 4,5 и 5 м соответственно. Пусть необходима выработка радиусом 2 м. Тогда контур выработки восстанавливают по внешней границе первой зоны дезинтеграции, например, взрыванием. Если необходима камера радиусом, например, 7 м, то контур такой камеры восстанавливают по внешней границе второй зоны дезинтеграции.