способ упрочнения массива горных пород

Формула изобретения

1. Способ упрочнения массива горных пород, включающий бурение шпуров (скважин) и нагнетание в них твердеющего раствора, отличающийся тем, что бурение шпуров в массиве осуществляют в виде системы параллельных продольных длинных и коротких поперечных рядов, после чего в них вводят стержневые анкеры, а закрепляющий раствор нагнетают последовательно и одновременно в шпуры одного из поперечных рядов до насыщения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в поперечном ряду располагают два-три шпура.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для упрочнения горных массивов при подземной разработке угольных пластовых месторождений с неустойчивыми вмещающими породами. Известен способ упрочнения горных пород, включающий раздельную подачу насосами-дозаторами по высоконапорным трубопроводам смолы и отвердителя к инъектору, помещенного в предварительно пробуренную скважину (шпур), после насыщения которой, нагнетание компонентов скрепляющего раствора осуществляют в соседней скважине [1]

Недостатками способа являются значительные затраты времени и потери скрепляющего раствора за счет фильтрации через массив в сторону обнаженной поверхности пласта и через соседние шпуры.

Известен способ упрочнения пород, принятый нами за прототип, включающий раздельную подачу компонентов скрепляющего состава последовательно к инъекторам, помещенным в нескольких скважинах [2]

Недостатком способа является потери скрепляющего раствора за счет его фильтрации через массив в сторону обнаженной поверхности пласта или горной выработки.

Предлагаемое изобретение направлено на дальнейшее сокращение потерь времени на упрочнение массива и сокращение потерь скрепляющего раствора.

Решение задач достигается тем, что бурение шпуров в массиве осуществляют в виде системы параллельных продольных длинных и коротких поперечных рядов, в которые вводят стержневые анкера и нагнетают закрепляющий раствор последовательно и одновременно в шпуры одного из поперечных рядов до насыщения.

Действительно, подача скрепляющего раствора одновременно в два-три шпура уменьшает время на упрочнение массива и дополнительно способствует сокращению потерь скрепляющего раствора за счет уменьшения фильтрации через обнаженную поверхность забоя, ибо при одновременном насыщении сразу трех шпуров встречно-направленные потоки между шпурами как-бы запирают друг друга и уменьшает их проникновение в сторону обнаженной поверхности пласта или горной выработки.

Сравнение предлагаемого решения с прототипом и аналогичными решениями, известными из существующего уровня техники, дает основание утверждать о его соответствии критериям "Новизна" и "Изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена технологическая схема упрочнения неустойчивой кровли и груди забоя, склонной к отжиму о обрушению угля; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 технологическая схема упрочнения груди забоя, склонного к отжиму и обрушению угля; на фиг. 4 вид по стрелке Б фиг. 3; на фиг. 5 сталеполимерный анкер; на фиг. 6 древеснополимерный анкер.

Способ упрочнения массива горных пород в условиях неустойчивой кровли и груди забоя, склонного к отжиму и обрушению угля реализуется следующим образом.

Вначале осуществляют бурение продольного ряда шпуров 1 (фиг. 1, 2) в кровле пласта механизированной лавы и вставляют в них арматурные стержни 4 (фиг. 5). Затем бурят по углю продольный ряд шпуров 2 и в нижней пачке пласта продольный ряд 3 вдоль лавы и вставляют в шпуры деревянные стержни 5 (фиг. 6). После этого в устья шпуров 6, 7, 8 поперечного ряда вставляют инъекторы 9 с герметизаторами 10 и по гибким шлангам 11 и 12 подают к ним одновременно смолу и отвердитель от трех нагнетательно-дозирующих агрегатов 13.

В устье шпуров происходит смешивание смолы и отвердителя, в результате чего получается быстротвердеющий раствор, который под давлением распространяется по кольцевому зазору между стенками шпура и стержнями и далее по трещинам проникает непосредственно в массив пласта и вмещающих его пород. Через 25-30 с происходит схватывание скрепляющего раствора. В процессе нагнетания раствора в шпуры поперечного ряда происходит взаимодействие потоков, находящихся в массиве между шпурами, т.е. встречное движение потоков, а следовательно, и предотвращению их влияния по трещинам соседних шпуров, в случае, когда последние открыты при традиционном одношпуровом способе нагнетания скрепляющего раствора. После насыщения раствором указанных шпуров, нагнетание осуществляют в шпуры 14, 15, 16 следующего поперечного ряда и так далее до конца лавы.

Способ упрочнения угольного массива (фиг. 3 и 4) осуществляется следующим образом.

Вдоль лавы (фиг. 4) в обнаженной плоскости угольного пласта бурят два продольных ряда шпуров 2 и 3, в которые вставляют деревянные стержня 5. Затем в шпуры 17 и 18 вводят инъекторы 9 с герметизаторами 10 и производят нагнетание раствора одновременно в оба шпура нагнетательно-дозирующими установками 13. После насыщения шпуров раствором нагнетание его осуществляют в шпуры 19, 20 и так далее до конца лавы.

После упрочнения массива осуществляют его механизированную отработку, после чего цикл работ повторяется.