способ возведения околоштрековой охранной полосы

Формула изобретения

СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ОКОЛОШТРЕКОВОЙ ОХРАННОЙ ПОЛОСЫ, включающий укладку в выработанном пространстве костров из кольцевых упругих элементов, которые укладывают друг на друга до кровли с образованием емкости, заполнение емкости закладочным материалом и создание распора между кровлей и почвой путем подклинивания лесоматериалом, отличающийся тем, что костры устанавливают в ряд вплотную друг к другу и ограждают места их соединения охранными стойками, причем охранные стойки, расположенные со стороны выработанного пространства, устанавливают перед укладкой кольцевых упругих элементов, при этом внутрь емкости, образуемой по мере установки кольцевых упругих элементов и заполнения их закладочным материалом, на слой закладочного материала устанавливают направляющий сосуд без дна, ориентируют его стенки по нормали к почве пласта и заполняют его расширяющимся в объеме материалом, состав которого подбирают так, что суммарная продолжительность процессов вспучивания упомянутого материала, уплотнения им закладочного материала и перемещения последнего в направлении почва - кровля не превышает времени, затрачиваемого на укладку кольцевых упругих элементов, образующих емкость, заполнение ее закладочным материалов и подклинивание лесоматериалом, причем после подклинивания заделывают зазоры между кольцевыми упругими элементами предыдущей и последующей емкостей уплотнительными вкладышами, после чего устанавливают вторую охранную стойку, при этом в качестве закладочного материала используют сухое сыпучее различной крупности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а именно к способам возведения околоштрековой охранной полосы при отработке пологих угольных пластов по бесцеликовой технологии.

Известен способ возведения околоштрековой охранной полосы, включающий сооружение вдоль штрека ограждения из тумб, выполненных в виде емкостей, заполняемых закладочным материалом. Недостатками данного способа являются отсутствие первоначального подпора кровли ограждением из тумб и большая воздухопроницаемость околоштрековой полосы.

Известен также способ возведения околоштрековой охранной полосы из костров, включающий установку на почву пласта емкости и заполнение ее закладочным материалом до кровли, причем емкость сооружают из отдельных кольцевых упругих элементов корытообразного профиля, которые укладывают друг на друга, покрывают противопожарным раствором и перед заполнением породой сжимают от кровли к почве пневмобаллонами, образуя подкровельный зазор, а после заполнения емкости подкровельный зазор заделывают лесоматериалом. Возведение охранной полосы из таких костров не может достаточно долго охранять подготовительную выработку в сложных горно-геологических условиях, когда повышаются нагрузки со стороны кровли и обрушенных пород из выработанного пространства, что приводит к разрушению пневмобаллонов и соответственно к потере подпора, а усилия сжатия упругих элементов не достаточны для противодействия силам горного давления.

Кроме того, возведенная охранная полоса по этому способу пропускает воздух и практически не препятствует эжекции метана из выработанного пространства в охраняемую горную выработку через зазоры, образующиеся между упругими элементами сопрягаемых емкостей.

Задача изобретения повысить величину первоначального подпора кровли пласта охранной полосой и уменьшить ее воздухопроницаемость.

Для решения поставленной задачи в известном способе возведения околоштрековой охранной полосы, включающем укладку в выработанном пространстве кольцевых упругих элементов друг на друга до кровли с образованием емкости, заполнение емкости закладочным материалом и создание распора между кровлей и почвой путем подклинивания лесоматериалом, согласно изобретению, во внутрь емкости, образуемой по мере установки кольцевых упругих элементов и заполнения их закладочным материалом, на поверхность закладочного материала устанавливают направляющий сосуд без дна с ориентацией его стенок по нормали к почве пласта и заполняют его расширяющимся в объеме материалом, состав которого подбирают так, что суммарная продолжительность процессов вспучивания упомянутого материала, уплотнения им закладочного материала и перемещение последнего в направлении почва-кровля не превышает времени, затрачиваемого на укладку кольцевых упругих элементов, образующих емкость, заполнение ее закладочным материалом и подклинивания лесоматериалом, причем после подклинивания заделывают зазоры между кольцевыми упругими элементами предыдущей и вновь образованной емкостями уплотнительными вкладышами, по торцам которых устанавливают охранные стойки, причем одну из стоек, расположенную со стороны выработанного пространства, устанавливают перед укладкой кольцевых упругих элементов, при этом в качестве закладочного материала используют сухое сыпучее различной крупности.

Помещение во внутрь емкости, заполняемой сыпучим закладочным материалом, направляющего сосуда без дна с расширяющимся в объеме материалом, начало вспучивания которого задается завершением работ по сооружению емкости и соотношением исходных компонентов, и ориентация стенок сосуда по нормам к почве пласта позволяет обеспечить за счет расширения материала в сосуде уплотнение сыпучего закладочного материала с уменьшением объема пустот между отдельными его частицами или зернами, перемещение его в направлении почва-кровля, задаваемом ориентацией направляющего сосуда, создавая тем самым подпор кровли на величину, достаточную для восприятия нагрузки со стороны кровли и бокового распора обрушенных пород.

Размещение уплотнительных вкладышей в зазорах, образованных специфической поверхностью упругих элементов соседних емкостей, позволяет уменьшить величину их сечения, что приводит к снижению воздухопроницаемости охранной полосы. Такова причинно-следственная связь между отличительными признаками заявляемого способа и достигаемым техническим результатам, выражающимся в повышении величины первоначального подпора кровли пласта охранной полосой, обеспечивающего снижение конвергенции массива в зоне влияния охранной полосы, а это приводит к повышению устойчивости поддерживаемой подготовительной выработки. Таким образом, выше указанные отличительные признаки обеспечивают достижение поставленной задачи.

На фиг. 1 показана схема реализации способа возведения околоштрековой охраной полосы, вид в плане; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, стадия установки направляющего сосуда без дна на поверхность закладочного материала.

Способ возведения околоштрековой охранной полосы осуществляют следующим образом. В выработанном пространстве 1 за очистным забоем сразу же после перемещения секции механизированной крепи 2 за постоянной крепью 3 подготовительной выработки устанавливают со стороны обрушенных пород охранную деревянную стойку 4 околоштрековой охранной полосы 5 перед сооружением емкости 6. Затем под защитой стойки 4 приступают к сооружению емкости 6. Для чего на почву пласта укладывают друг на друга кольцевые упругие элементы 7 в количестве, соответствующем половине расстояния между кровлей и почвой, и заполняют их внутренние кольцевые проемы 8 сухим сыпучим закладочным материалом 9, например, из дробленной породы и осажденной пыли (отходы цементных заводов). Причем по мере заполнения уложенных друг на друга кольцевых элементов 7 сухим сыпучим закладочным материалом 9 на его поверхность устанавливают по нормали к почве пласта направляющий сосуд без дна 10 и заполняют его сразу же расширяющимся в объеме материалом 11 (фиг.3). После заполнения направляющего сосуда 10 расширяющимся материалом 11 продолжают укладку остальных упругих элементов 7 и заполнение их внутренних кольцевых проемов 8 сыпучим закладочным материалом 9. Зазор, образовавшийся между последним упругим элементом 7 и кровлей, закладывают лесоматериалом 12 для создания распора между кровлей и почвой. Затем приступают к заделке зазоров 13, которые образованы между кольцевыми упругими элементами 7 предыдущей и вновь образованной емкостями 6, уплотнительными вкладышами 14. Последние перемещают в зазорах 13 до упора в ранее установленную охранную стойку 4. После этого вплотную к уплотнительным вкладышам 14 устанавливают охранную стойку 15, чем и заканчивается сооружение очередной емкости 6 охраной полосы 5.

К этому времени начинается процесс увеличения в объеме расширяющегося материала 11 и уменьшения объема пустот между отдельными частицами и зернами сыпучего закладочного материала 9. Это обуславливает создание первоначального подпора кровли.

При дальнейшем увеличении объема расширяющегося материала 11 происходит уплотнение закладочного материала 9 и перемещение его в сторону кровли и почвы, что приводит к повышению внутренних напряжений, создающих реакцию сопротивления силам горного давления, препятствующую конвергенции массива в зоне влияния охранной полосы и обеспечивающую тем самым снижение нагрузок на постоянную крепь 2 поддерживаемой подготовительной выработки и ее сохранность. Продолжение возведения охранной полосы 5 осуществляется в описанной последовательности, начиная с установки охранной стойки 4 и образования последующей емкости 6.

Таким образом, создание охранной полосы по заявленному способу при повышении величины первоначального подпора кровли пласта позволяет увеличить устойчивость охраняемой горной выработки.

Состав расширяющегося в объеме материала 11 подбирают так, чтобы суммарная продолжительность процессов вспучивания этого материала 11, уплотнения им закладочного материала 9 и перемещения последнего в направлении кровля-почва не превышала времени, затрачиваемого на образование емкости 6, заполнение ее закладочным материалом 9 и создание распора между кровлей и почвой.

Таким требованиям удовлетворяет, например известное "Средство разрушающее не взрывчатое (НРС-1)" по ТУ 21-31=56-87, смесь древесных опилок с осажденной пылью уноса обжига клинкера вращающихся печей цементных заводов, взятых в равном соотношении.

В качестве отдельных кольцевых упругих элементов можно использовать старые шины для грузовых автомобилей по ГОСТ 14917-69, шины для автоприцепов по ГОСТ 5.1623-89, ГОСТ 5513-86, шины для автомобилей-самосвалов по ГОСТ 5.1541-72, шины для тракторов и сельскохозяйственных машин по ГОСТ 7463-89, ГОСТ 7403-74, шины для легковых маши по ГОСТ 4754-80 и др.

Сухой сыпучий закладочный материал может быть представлен раздробленной горной породой в смеси с осажденной пылью дисперсностью до 8000 см²/г, например пыль-уноса цементных заводов. В качестве расширяющегося в объеме материала, кроме вышеназванного, можно использовано также полиуретановые композиции и бентонитовую глину. В качестве направляющего сосуда без дна рекомендуется использовать, например, отрезок тонкостенной металлической трубы, а в качестве уплотнительных вкладышей деревянные клинья.

Применение предлагаемого способа возведения околоштрековой охранной полосы позволяет утилизировать отходы автотранспортных предприятий и цементных заводов, что приводит к улучшению экологической обстановки городов.