PL209633B1 - Sposób zabezpieczenia górotworu w wyrobisku podziemnym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zabezpieczenia górotworu w wyrobisku podziemnym, znajdujący zastosowanie w szczególności przy wykonywaniu obudowy kotwiowej wyrobisk podziemnych w górnictwie węgla kamiennego.

W praktyce górniczej znane jest wzmacnianie górotworu w otoczeniu wyrobiska górniczego z wykorzystaniem obudowy podporowej w połączeniu z obudową kotwiową . Obudowa kotwiowa wykonana jest poprzez wiercenie na obrysie wyrobiska podziemnego otworów kotwiowych według założonej dla konkretnych skał otaczających wyrobisko siatki rozmieszczenia, a następnie osadzanie w tych otworach za pomocą ł adunków klejowych kotwi stalowych, z tworzyw sztucznych, bą d ź kotwi strunowych. Jako ładunki klejowe stosuje się, przykładowo, pojemniki z klejem poliuretanowym dwukomponentowym, które przy osadzaniu kotwi ulegają zniszczeniu z jednoczesnym wymieszaniem komponentów. W wyniku takiego działania wymieszane komponenty wchodzą z sobą w reakcję powodującą wiązanie kotwi ze ściankami otworów kotwiowych, co znane jest na przykład z polskiego opisu patentowego PL 177989. Ze względu na stosunkowo dużą gęstość kleju w trakcie wiązania nie ma on zdolności wnikania w mikroszczeliny i spękania zabezpieczanego górotworu.

Znanym jest również kotwienie skał w otoczeniu wyrobisk podziemnych z jednoczesnym zatłaczaniem środka iniekcyjno-wiążącego do spękań i szczelin mających kontakt ze ściankami otworów kotwiowych. I tak na przykład według polskiego opisu patentowego PL 173219 po wywierceniu otworu kotwiowego umieszcza się w nim kotew rurową z głowicą rozprężną, rozpiera się głowicę rozprężną, a następnie po założeniu uszczelnienia na zewnętrzny koniec kotwi rurowej do otworu wtłacza się pod ciśnieniem około 15 MPa substancję iniekcyjną wiążącą. Substancja ta wypełnia wolną przestrzeń w otworze kotwiowym i jednocześ nie wnika do spękań i szczelin skał mających bezpośredni kontakt z otworem kotwiowym, po czym następuje jej wiązanie. W wyniku otrzymuje się scaloną postać skał w otoczeniu otworu kotwiowego.

Zgodnie z polskim opisem patentowym PL 172 911 znany jest również sposób zapobiegania wypiętrzaniu skał spągowych w wyrobisku chodnikowym, polegający na wytworzeniu w skałach spągowych jednolitej elastycznej płyty poprzez wtłaczanie żywic poliuretanowych w odpowiednio dobraną do warunków lokalnych sieć otworów iniekcyjnych i osadzaniu w tych otworach kotwi, korzystnie drewnianych.

Znane sposoby wzmacniania skał w obrębie wyrobisk podziemnych zmierzają do ich ponownego skonsolidowania, aby zachowywały się jak belki mogące przenosić naciski górotworu. Trzeba jednak zauważyć, że z biegiem czasu pod wpływem obciążeń następuje rozdzielenie tych wzmocnionych warstw od głębszych warstw górotworu, co wpływa niekorzystnie na utrzymanie wyrobisk.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu zabezpieczenia górotworu w wyrobisku podziemnym, który zapewni lepsze scalenie otoczenia wyrobiska podziemnego.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że w pierwszej kolejności w obrysie górotworu, w którym wykonane jest wyrobisko wykonuje się otwory kotwiowe według założonej siatki wierceń i w otworach tych osadza się kotwie iniekcyjne, przez które zatłacza się ś rodek iniekcyjno-wiążący, korzystnie poliuretanowy, zwiększający swą objętość w trakcie wiązania, a następnie przez tak przygotowane zainiekowane warstwy wierci się otwory o większej długości, w których za pomocą środka wiążącego osadza się kotwie nośne.

W przypadku wyrobisk chodnikowych korzystnym jest, gdy kotwie noś ne zabudowuje się w miejscach zasadniczo wyznaczonych w przekroju poprzecznym wyrobiska chodnikowego przez wierzchołki trójkąta, korzystnie równoramiennego o podstawie w przybliżeniu równoległej do spągu chodnika i zwróconej w stronę stropu, przy czym te kotwie nośne zabudowuje się na głębokość równą co najmniej 1,5 krotnej długości kotwi iniekcyjnych.

W odniesieniu do wyrobiska ś cianowego korzystnym jest, gdy odkryty ocios najpierw zabezpiecza się kotwiami iniekcyjnymi, przez które wtłacza się środek iniekcyjno-wiążący, po czym w dobranej do warunków lokalnych odległości wzajemnej zabudowuje się kotwie nośne za pomocą środka wiążącego, przy czym kotwie nośne zabudowuje się na głębokość równą co najmniej 1,5 krotnej długości kotwi iniekcyjnych.

Dodatkowo korzystnym jest wówczas, gdy z chodników przyścianowych wykonuje się wyprzedzające ocios ściany otwory, w których osadza się kotwie iniekcyjne i przez które wtłacza się środek iniekcyjno-wiążący, co jest istotne zwłaszcza w warunkach dużych ciśnień górotworu.

PL 209 633 B1

W takim przypadku najlepiej jest, jeż eli kotwie iniekcyjne zabudowuje się zasadniczo, w pł aszczyźnie równoległej do spągu wyrobiska ścianowego i pod kątem ostrym, korzystnie zbliżonym do 30° względem osi wzdłużnej chodnika przyścianowego w kierunku zgodnym z postępem ściany.

Zasadniczą zaletą sposobu według wynalazku jest wytworzenie wokół całego lub części obrysu wyrobiska podziemnego warstwy scalonej zainiekowanym środkiem iniekcyjno-wiążącym, wzmocnionej kotwiami iniekcyjnymi i dodatkowe związanie tej warstwy za pomocą kotwi nośnych z głębiej położonymi, nie spękanymi warstwami skalnymi, co zapobiega postępującej dezintegracji skał w otoczeniu wyrobiska. Dzięki temu obudowa kotwiowa lepiej zabezpiecza wyrobiska, a w przypadku dodatkowego stosowania obudowy podporowej występuje mniejsze oddziaływanie górotworu na tą obudowę i przedłużenie żywotności wyrobiska podziemnego. Właściwe wzajemne usytuowanie kotwi nośnych pozwala na stworzenie optymalnych warunków utrzymania wyrobisk podziemnych, wpływając na wydłużenie ich żywotności i wzrost bezpieczeństwa przebywającej w tych wyrobiskach załogi.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia wyrobisko chodnikowe w przekroju poprzecznym z naniesioną siatką kotwi iniekcyjnych i kotwi nośnych, a fig. 2 przedstawia schemat wyrobiska ścianowego w widoku z góry z zaznaczoną siatką kotwi iniekcyjnych i kotwi nośnych.

W wyrobisku chodnikowym 1 (fig. 1) po wykonaniu zabioru stawia się odrzwia obudowy chodnikowej 2 z wykładką i opinką, po czym przystępuje się do wykonywania obudowy kotwiowej. W pierwszej kolejności na obrysie wyrobiska chodnikowego 1 według założonej siatki wierci się otwory kotwiowe 3, w których osadza się kotwie iniekcyjne rurowe i bezpośrednio po tym przez te kotwie iniekcyjne rurowe zatłacza się poliuretanowy środek iniekcyjno-wiążący. Po zatłoczeniu środka iniekcyjno-wiążącego do wszystkich otworów kotwiowych 3 i upływie czasu wstępnego wiązania tego środka przystępuje się do wiercenia otworów kotwiowych 4, w których za pomocą ładunków klejowych osadza się kotwie nośne według ustalonej dla danych warunków siatki rozmieszczania, przy czym długość l kotwi nośnych osadzonych w otworach kotwiowych 4 jest równa dwukrotnej długości l₁ kotwi iniekcyjnych rurowych osadzonych w otworach kotwiowych 3. W konkretnym przypadku otwory kotwiowe 4 do osadzania kotwi nośnych wierci się w miejscach 5 oznaczonych przez wierzchołki trójkąta równoramiennego zwróconego podstawą 6 ku stropowi 7 chodnika 1. W przypadku wzmacniania odkrytego ociosu 8 wyrobiska ścianowego 9, wzdłuż tego ociosu 8 w pierwszej kolejności wierci się otwory kotwiowe 3, osadza się w nich kotwie iniekcyjne rurowe i przez nie zatłacza się środek iniekcyjno-wiążący o wyżej podanym składzie, a dopiero po związaniu tego środka iniekcyjno-wiążącego wierci się otwory kotwiowe 4, w których na ładunkach klejowych osadza się kotwie nośne o długości l równej dwukrotnej długości l₁ otworów kotwiowych 3, w których osadzane są kotwie iniekcyjne rurowe. Dodatkowo przy dużych ciśnieniach górotworu oddziaływujących na caliznę węglową i jej odkryty ocios 8, z chodników przyścianowych 10, wyprzedzająco w stosunku do ociosu 8, wierci się otwory kotwiowe 3, osadza w nich kotwie iniekcyjne rurowe i zatłacza się środek iniekcyjno-wiążący o podanym wyżej składzie. Otwory kotwiowe wierci się w płaszczyźnie równoległej do spągu ściany 9, przy czym otwory kotwiowe 3 wiercone wyprzedzająco z chodników przyścianowych 10 są nachylone względem osi chodników przyścianowych 10 pod ostrym kątem α równym 30°. Wskutek stosowania przedstawionego sposobu i środka iniekcyjno-wiążącego w rejonie wyrobiska 1, 9 tworzy się strefa zrekonsolidowanego górotworu która powiązana jest dodatkowo z górotworem kotwiami nośnymi osadzonymi w otworach kotwiowych 4.

Claims (5)

1. Sposób zabezpieczenia górotworu w wyrobisku podziemnym, w którym po wykonaniu zabioru w odkrytym górotworze zabudowuje się obudowę kotwiową, po czym ewentualnie podbudowuje się ja obudową podporową, przy czym kotwie osadza się w otworach kotwiowych za pomocą środków wiążących, znamienny tym, że w pierwszej kolejności w obrysie wyrobiska (1, 9) wykonuje się otwory kotwiowe według założonej siatki wierceń i w otworach tych osadza się kotwie iniekcyjne, przez które zatłacza się środek iniekcyjno-wiążący, zwłaszcza poliuretanowy, zwiększający swą objętość w trakcie wiązania, po czym przez tak przygotowany górotwór wierci się otwory kotwiowe (4) o większej długości (l), w których za pomocą środka wiążącego osadza się kotwie nośne.

PL 209 633 B1

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w wyrobisku chodnikowym (1) kotwie nośne zabudowuje się w miejscach (5) wyznaczonych na przekroju poprzecznym przez wierzchołki trójkąta, korzystnie równoramiennego o podstawie (6) zwróconej ku stropowi (7) wyrobiska chodnikowego (1) w przybliż eniu równoległ ej do spą gu wyrobiska chodnikowego, przy czym kotwie no ś ne zabudowuje się na głębokość (l) równą co najmniej 1,5 krotnej długości (l1) kotwi iniekcyjnych.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w wyrobisku ścianowym (9) odkryty ocios (8) najpierw zabezpiecza się kotwiami iniekcyjnymi osadzanymi za pomocą środka iniekcyjno-wiążącego w otworach kotwiowych (3), po czym w dobranej do warunków odległ o ś ci zabudowuje się kotwie nośne w otworach kotwiowych (4) za pomocą środka wiążącego, przy czym kotwie nośne zabudowuje się na głębokość (l) równą co najmniej 1,5 krotnej długości (l1) kotwi iniekcyjnych.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że z chodników (10) wykonuje się wyprzedzające ocios ściany otwory kotwiowe (3), w których za pomocą środka iniekcyjno-wiążącego osadza się kotwie iniekcyjne.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że kotwie iniekcyjne zabudowuje się w przybliżeniu w płaszczyźnie równoległej do spągu wyrobiska ścianowego (9) i pod kątem (α) ostrym, korzystnie zbliżonym do 30° względem osi wzdłużnej chodnika przyścianowego (10).