PL165582B1 - Sposób ograniczania tąpań stropowych - Google Patents

Abstract

Sposób ograniczania tąpań stropowych, przy prowadzeniu robót górniczych w pobliżu dużych stromych spękań górotworu z rozwarstwieniem na kontakcie warstw o różnej podatności, znamienny tym, że do rozwarstwienia (9) między warstwą (2) skał kruchych i warstwą (3) skał mocnych wierci się co najmniej jeden otwór (14), którym następnie wtłacza się medium wypełniające rozwarstwienie (9).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ograniczania tąpań stropowych, przy prowadzeniu robót górniczych w pobliżu dużych stromych spękań górotworu.

Zagrożenie tąpaniami należy nadal do podsta. wowych zagrożeń górniczych, które praktycznie nie zostało dotychczas opanowane. Wynika to przede wszystkim z faktu, że znane sposoby rozpoznawania zagrożenia i jego zwalczania dostosowane są do tak zwanych tąpań pokładowych, to jest tąpań spowodowanych wstrząsem mającym swoje ognisko w pokładzie. Ten rodzaj tąpań występował powszechnie w kopalniach w okresie stosowania systemów zabierakowych i zabierakowo-filarowych. Obecnie przy powszechnym stosowaniu systemów ubierkowych (ścianowych), dominują tak zwane tąpania stropowe, spowodowane wstrząsami górnicznymi mającymi ogniska w skałach płonnych, zalegających nad eksploatowanym pokładem.

Mechanizm tych tąpań był przedmiotem specjalnych długoletnich badań i można go przedstawić w następujący sposób. Jeżeli w stropie pokładu znajdują się warstwy skał kruchych i skał mocnych, nad krawędzią eksploatacji rozwija się przecinająca te warstwy duża stroma strefa spękań. Skały kruche przechodzą częściowo w stan zawału, a częściowo osiadają na zawalisku, podczas gdy przesuwanie się w dół skał mocnych uniemożliwia występująca w strefie spękań siła tarcia. Prowadzi to do powstania rozwarstwienia na kontakcie warstw o różnej podatności i nietrwałego stanu równowagi, który utrzymuje się do czasu jego naruszenia w wyniku procesów naturalnych lub pod wpływem robót górniczych. Ten drugi przypadek jest najczęstszą przyczyną wysokoenergetycznych wstrząsów górniczych i tąpań, spowodowanych gwałtownym przemieszczaniem się bloków skalnych względem siebie. Jeżeli front eksploatacyjny w części pokładu będzie zbliżał się do wspomnianej krawędzi, to w pewnym momencie górna część strefy spękań znajdzie się w strefie rozciągań. Spowoduje to redukcję siły tarcia w strefie spękań i ześlizg po niej zawieszonego bloku warstw skał mocnych, połączony z udarem mechanicznym w warstwę skał kruchych. Energia sejsmiczna wywołana udarem zarejestrowana zostaje jako wstrząs górniczy i może spowodować tąpnięcie w wyrobiskach znajdujących się w pobliżu strefy udaru.

Opisany wyżej mechanizm dotyczy również prowadzenia eksploatacji pod i nad krawędziami w różnych pokładach, prowadzenia robót górniczych przy zrobach i uskokach, a także praktycznie wszystkich sytuacji, w których prowadzi się roboty górnicze w pobliżu dużych stromych spękań w górotworze.

Wynalazek obejmuje działania profilaktyczne mające na celu ograniczenie ilości oraz energii wstrząsów górniczych i tąpnięć z uwzględnieniem mechanizmu opisanego wyżej. Dotychczas mechanizm ten nie był uwzględniony, a podejmowane badania dla rozpoznania stanu zagrożenia i zwalczania tąpań były nieskuteczne.

165 582

Sposób ograniczania tąpań stropowych według wynalazku, przy prowadzeniu robót górniczych w pobliżu dużych stromych spękań górotworu z rozwarstwieniem na kontakcie warstw o różnej podatności, polega na tym, że do rozwarstwienia między warstwą skał kruchych i warstwą skał mocnych wierci się co najmniej jeden otwór, którym następnie wtłacza się medium wypełniające rozwarstwienie. Otwór do wtłaczania medium wypełniającego wierci się z wyrobiska pod lub nad rozwarstwieniem. Jako medium wypełniające rozwarstwienie stosuje się korzystnie roztwór cementowy lub spoiwo samozestalające się.

Zastosowanie sposobu według wynalazku zapewnia ograniczenie, a jeżeli to jest możliwe likwidację rozwarstwienia na kontakcie warstw o różnej podatności. Jeżeli rozwarstwienie zostanie zlikwidowane wówczas nie może nastąpić udar dynamiczny, a jeżeli rozwarstwienie będzie mniejsze, udar będzie słabszy i słabsza będzie energia wstrząsu górniczego.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej przedstawiony w poniższym przykładzie, w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 zawiera szkic sytuacyjny eksploatowanego pokładu, a fig. 2 - jego przekrój pionowy ze skałami płonnymi zalegającymi w stropie.

Strop pokładu 1 tworzą warstwy 2 skał kruchych łatwo przechodzących w stan zawału oraz warstwy 3 skał mocnych mających tendencję do zawieszania się. Po wybraniu części 4 pokładu 1 do krawędzi 5, w górotworze powstaje stan równowagi nietrwałej. Nad krawędzią 5 rozwija się duża stroma strefa spękań 6 przecinających warstwy 2, 3. Warstwy 2 skał kruchych przechodzą częściowo w stan zawału, tworząc zawalisko 7, a częściowo osiadają na tym zawalisku 7. Przemieszczanie się w dół warstw 3 skał mocnych jest utrudnione, gdyż występująca w strefie spękań 6 siła tarcia 8 uniemożliwia ich ruch w dół. Prowadzi to do powstania rozwarstwienia 9 na kontakcie warstw 2, 3 o różnej podatności. Powstaje w ten sposób stan równowagi nietrwałej, w której sztywny blok warstw 3 skał mocnych zawisa nad zawaliskiem 7, opierając się z jednej strony na nachylonej powierzchni strefy spękań 6, a z drugiej na warstwie 2 skał kruchych w strefie 10.

Przed zbliżeniem się frontu eksploatacyjnego 11 w części 12 pokładu 1 do krawędzi 5, a tym samym znalezieniem się górnej części strefy spękań 6 w strefie rozciągań 13, co spowodowałoby redukcję siły tarcia 8 w strefie spękań 6 i ześlizg po tej strefie zawieszonego bloku warstw 3 skał mocnych połączony z udarem mechanicznym w warstwę 2 skał kruchych, do rozwarstwienia 9 między warstwami 2, 3 wierci się otwór 14 z wyrobiska górniczego 15. Otworem 14 podsadza się rozwarstwienie 9 medium wypełniającym w postaci roztworu cementowego lub różnego rodzaju spoiw samozestalających się.

Szczegółowa lokalizacja otworu 14 (otworów), uzależniona jest od lokalnych warunków górniczych. Jeżeli istnieją wyrobiska nad rozwarstwieniem 9 wówczas możliwym jest wykonywanie otworów z góry w dół, co znaczenie ułatwia podsadzanie rozwarstwienia 9. Do wiercenia otworu 14 może być wykorzystane typowe urządzenie wiertnicze i typowy osprzęt, a do podsadzania zwykła pompa o odpowiednich parametrach technicznych.

165 582

Fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób ograniczania tąpań stropowych, przy prowadzeniu robót górniczych w pobliżu dużych stromych spękań górotworu z rozwarstwieniem na kontakcie warstw o różnej podatności, znamienny tym, że do rozwarstwienia (9) między warstwą (2) skał kruchych i warstwą (3) skał mocnych wierci się co najmniej jeden otwór (14), którym następnie wtłacza się medium wypełniające rozwarstwienie (9).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór (14) do wtłaczania medium wypełniającego wierci się z wyrobiska górniczego (15) pod lub nad rozwarstwieniem (9).
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako medium wypełniające rozwarstwienie (9) stosuje się roztwór cementowy.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako medium wypełniające rozwarstwienie (9) stosuje się spoiwo samozestalające się.