PL242837B1 - Sposób zabezpieczenia górotworu w rejonie skrzyżowania wyrobisk chodnikowych - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie dotyczy sposobu zabezpieczenia górotworu w rejonie skrzyżowania wyrobisk chodnikowych w górnictwie podziemnym węgla kamiennego. Przynajmniej z jednego z krzyżujących się chodników (A, B) w trakcie jego drążenia wierci się otwory iniekcyjne łukowe (4, 6) w stropie skrzyżowania (1), wzdłużne do tego chodnika (A, B) i o długości (L1, L3) przekraczającej długości (L2, L4) skrzyżowania (1), skierowane wypukłością w górę, w głąb skał stropu. Następnie w te otwory iniekcyjne łukowe (4, 6) zatłacza się środki wiążące pod ciśnieniem wyższym od mechanicznej wytrzymałości na ściskanie skał w stropie skrzyżowania (1). Korzystnie otwory iniekcyjne łukowe (4, 6) wierci się w obu chodnikach (A, B) skrzyżowania (1) tak, że w każdym z nich mają one różne przewyższenia względem powierzchni stropu skrzyżowania (1) i mają przebiegi wzajemnie poprzeczne.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zabezpieczenia górotworu w rejonie skrzyżowania wyrobisk chodnikowych, znajdujący zastosowanie w górnictwie podziemnym węgla kamiennego.

W górnictwie podziemnym, mimo znacznego postępu w mechanizacji urabiania i zabudowy wyrobisk chodnikowych oraz ubierkach istnieje stałe zapotrzebowanie na zabezpieczenie wyrobisk za pomocą obudowy podporowej, która jest najbardziej pracochłonną w wykonaniu, a jednocześnie najbardziej narażoną na niszczące działanie nacisków górotworu. Znaczny postęp w zakresie obudowy wyrobisk, szczególnie korytarzowych, zapewnia kotwienie skał otaczających wyrobisko za pomocą kotwi rozprężnych, ewentualnie kotwi wklejanych. Zdecydowanie lepsze rezultaty techniczne osiąga się poprzez zabezpieczenie górotworu w otoczeniu wyrobisk górniczych z wykorzystaniem zatłaczania do niego chemicznych środków wiążących. Wykonuje się to poprzez zatłaczanie do skał płynnego środka wiążącego pod ciśnieniem dobranym do struktury skał otaczających i o parametrach technicznych po związaniu dobranych do mechanicznej wytrzymałości tych skał na ściskanie, oraz występującej w ich strukturze siatki spękań.

Znany jest, na przykład z polskiego opisu patentowego PL 209633 B1 sposób zabezpieczenia górotworu w wyrobisku podziemnym z wykorzystaniem obudowy kotwiowej, zgodnie z którym w otworach kotwiowych według założonej siatki wierceń osadza się kotwie infekcyjne, przez które zatłacza się środek iniekcyjno-wiążący ekspansywny, a dopiero potem, wierci się w tak przygotowanych skałach otwory kotwiowe o większej długości i osadza się w nich za pomocą środka wiążącego kotwie nośne.

W innym, znanym na przykład z polskiego opisu patentowego PL212071 B1 sposobie drążenia wyrobisk, zwłaszcza chodnikowych, w skałach o niskiej zwięzłości z wykorzystaniem zatłaczania środków iniekcyjno-klejących i/lub kotwi wklejanych, w bezpośrednim sąsiedztwie ociosów najpierw dokonuje się dodatkowego szczelinowania skał, a później w tak przygotowane skały zatłacza się bezpośrednio, lub przez kotwie iniekcyjne środek iniekcyjno-wiążący. Korzystnie w zależności od charakterystyki skał otaczających wyrobisko w trakcie zatłaczania reguluje się ciśnienie zatłaczania środka iniekcyjno-wiążącego, względnie również dobiera się środek iniekcyjno-wiążący o zróżnicowanym czasie wiązania.

Również z polskiego zgłoszenia patentowego PL 386025 A1 znany jest sposób wzmacniania skrajnych odcinków wyrobiska ścianowego, polegający na wyprzedzającym w stosunku do postępu przodka ścianowego wierceniu z chodników przyścianowych otworów iniekcyjnych i zatłaczaniu przez nie do eksploatowanego pokładu żelujących środków chemicznych.

We wszystkich wyżej wymienionych rozwiązaniach otwory iniekcyjne są otworami prostopadłymi do ociosu i prostoliniowymi, o zgrubnie dobranej do postępu przodka wyrobiska długości i wielkości wyprzedzenia, a więc różnie wnikają we wzmacniane skały, w związku z czym również strefy wzmocnionych skał w otoczeniu wyrobiska nie są ciągłe w odniesieniu do obrysów ociosów wyrobiska. Stąd też tak zabezpieczony górotwór nie jest zagęszczony w stopniu pozwalającym na radykalne rozrzedzenie obudowy podporowej, względnie na jej całkowite wyeliminowanie.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu zabezpieczenia górotworu w rejonie skrzyżowania wyrobisk chodnikowych, który umożliwi normalne utrzymywanie wyrobiska chodnikowego przy maksymalnym rozrzedzeniu, względnie nawet likwidacji obudowy podporowej.

Sposób zabezpieczenia górotworu w rejonie skrzyżowania wyrobisk chodnikowych wykorzystuje wiercenie z krzyżujących się wyrobisk chodnikowych ukierunkowanych otworów iniekcyjnych przebiegających nad skrzyżowaniem, a następnie zatłaczanie przez nie płynnych środków wiążących, korzystnie chemicznych, o charakterystyce po związaniu dobranej do wytrzymałości mechanicznej skał na ściskanie. Istota wynalazku polega na tym, że przynajmniej z jednego z krzyżujących się chodników w trakcie jego drążenia wierci się otwory iniekcyjne łukowe w stropie skrzyżowania, wzdłużne do tego chodnika i o długości przekraczającej długość skrzyżowania, skierowane wypukłością w głąb górotworu, a następnie w te otwory iniekcyjne łukowe zatłacza się środki wiążące pod ciśnieniem wyższym od mechanicznej wytrzymałości na ściskanie skał w stropie skrzyżowania.

Najlepiej jest, gdy w obydwóch krzyżujących się chodnikach wierci się otwory iniekcyjne łukowe w stropie skrzyżowania, przy czym dla każdego chodnika są one usytuowane w płaszczyznach pionowych, równoległych do siebie i do płaszczyzny pionowej przechodzącej przez oś wzdłużną tego chodnika.

Korzystnym jest przy tym, gdy dla każdego chodnika skrzyżowania otwory iniekcyjne łukowe wierci się z innym przewyższeniem ich wierzchołków względem stropu skrzyżowania.

W takim przypadku otwory iniekcyjne łukowe jednego chodnika wierci się z przewyższeniem nie mniejszym niż 1,0 m, a drugiego chodnika wierci się z przewyższeniem nie mniejszym niż 2,0 m.

Pożądanym jest przy tym, gdy do skał stropu każdego chodnika wtłacza się chemiczny środek wiążący o objętości nie mniejszej niż dziesięciokrotna objętość otworów iniekcyjnych łukowych wywierconych dla tego chodnika.

Zasadniczą zaletą sposobu według wynalazku jest wykonanie dla każdego chodnika w rejonie ich skrzyżowania ciągłej strefy zagęszczonego i wzmocnionego górotworu, nakrywającej od góry rejon skrzyżowania. Ponieważ otwory iniekcyjne łukowe skierowane są wypukłościami w górę, strefa zagęszczonych i wzmocnionych skał wpisuje się w kształt otaczającego każdy chodnik sklepienia ciśnień, decydującego o warunkach utrzymania chodnika. Wykonanie odrębnej strefy dla każdego chodnika na innej wysokości i z innym przewyższeniem względem stropu skrzyżowania skutkuje wytworzeniem w stropie skrzyżowania dwóch poprzecznych względem siebie ciągłych stref, które przy odpowiednim zatłoczeniu środków wiążących zachodzą na siebie, wzajemnie się podpierają i utrzymują równomierny rozkład obciążeń działających w rejonie skrzyżowania. Dlatego też wynikiem takiego sposobu zabezpieczenia skrzyżowanie może być znaczące ograniczenie, o ile nawet nie całkowita eliminacja odrzwi obudowy podporowej w jego rejonie. To zaś przekłada się wprost na koszty wykonania i utrzymywania chodników.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie na fig. 1 przedstawiono uproszczony widok z góry skrzyżowania dwóch prostopadłych do siebie chodników, na fig. 2 - uproszczony przekrój podłużny wzdłuż osi wzdłużnej jednego z krzyżujących się chodników z fig. 1, a na fig. 3 - uproszczony przekrój podłużny wzdłuż osi wzdłużnej drugiego z krzyżujących się chodników z fig. 1.

W skrzyżowaniu 1 (fig. 1) krzyżują się pod kątem prostym dwa chodniki A, B, przy czym chodnik A wykonany był w pierwszej kolejności wzdłuż osi wzdłużnej O1. Po dojściu przodkiem do rejonu skrzyżowania 1 i zabudowaniu skrajnych odrzwi 2 obudowy podporowej, w stropie 3 (fig. 2, fig. 3) wierci się kolejno otwory iniekcyjne łukowe 4 skierowane wierzchołkiem wypukłości 4a w górę, w głąb skał stropu 3, których długość L1 jest większa od długości L2 skrzyżowania 1 dla chodnika A (fig. 3). Otwory iniekcyjne łukowe 4 wykonywane są w płaszczyznach, które są równoległe do siebie i do płaszczyzny pionowej I, przechodzącej przez oś wzdłużną O1 chodnika A. Po wykonaniu otworów iniekcyjnych łukowych 4 zatłacza się przez nie pod ciśnieniem większym od wytrzymałości mechanicznej skał stropu 3 chemiczny środek wiążący o odpowiednio dobranym czasie żelowania. Po zżelowaniu środka wiążącego, chodnik A prowadzi się dalej w kierunku P do osiągnięcia planowanej długości. W ramach rozcinki parceli pokładu wykonuje się chodniki poprzeczne do chodnika A, a więc również przykładowy chodnik B, którego oś wzdłużna O2 jest w rejonie skrzyżowania 1 prostopadła do osi wzdłużnej O1 chodnika A. Po dojściu przodkiem tego chodnika B do rejonu skrzyżowania 1 i zabudowaniu skrajnych odrzwi 5, w stropie 3 skrzyżowania 1 (fig. 2, fig. 3) wierci się otwory iniekcyjne łukowe 6 o poziomej długości L3 większej od długości L4 skrzyżowania 1 dla chodnika B. Otwory iniekcyjne łukowe 6 wykonuje się w płaszczyznach, które są równoległe do siebie i do płaszczyzny pionowej II przechodzącej przez oś wzdłużną O2 chodnika B. Po wykonaniu otworów iniekcyjnych łukowych 6 do skał stropu 3 zatłacza się przez nie chemiczny środek wiążący o odpowiednio dobranym czasie żelowania, pod ciśnieniem większym od wytrzymałości mechanicznej skał stropu 3 na ściskanie. Po zakończeniu żelowania środka wiążącego chodnik B prowadzi się do zaprojektowanego końca, zgodnie z kierunkiem R w obudowie podporowej z odrzwi 2. Otwory iniekcyjne łukowe 4 wykonywane z chodnika A osiągają przewyższenie h1 wierzchołka 4a nad powierzchnię stropu 3 skrzyżowania 1 większe od przewyższenia h2 wierzchołka 6a otworów iniekcyjnych łukowych 6 nad powierzchnię stropu 3 skrzyżowania 1, przy czym - jak to zostało pokazane - otwory iniekcyjne łukowe 4 krzyżują się w widoku z góry z otworami iniekcyjnymi łukowymi 6. W warunkach często występujących łupków w stropie 3 przewyższenie h1 jest nie mniejsze od 2,0 m, a przewyższenie h2 jest nie mniejsze niż 1,0 m. Pełną zakładaną wytrzymałość i równomierność wypełnienia skał stropu 3 skrzyżowania 1 uzyskuje się wtłaczając dziesięciokrotnie, objętościowo, więcej środka wiążącego, niż wynosi objętość wykonanych otworów iniekcyjnych łukowych 4, 6 w rejonie skrzyżowania 1, a to umożliwia rezygnację z wykonywania tradycyjnej obudowy podporowej w skrzyżowaniu 1. Całość obciążeń oddziałujących na skrzyżowanie 1 przejmują zagęszczone i związane środkami wiążącymi, współdziałające ze sobą strefy nośne X i Y wytworzone w skałach stropu 3.

Claims (5)

1. Sposób zabezpieczenia górotworu w rejonie skrzyżowania wyrobisk chodnikowych, zgodnie z którym z krzyżujących się chodników wierci się ukierunkowane otwory iniekcyjne, przebiegające nad skrzyżowaniem, po czym zatłacza się przez nie w górotwór płynne środki wiążące, korzystnie chemiczne o charakterystyce po związaniu dobranej do wytrzymałości mechanicznej skał na ściskanie, znamienny tym, że przynajmniej z jednego z krzyżujących się chodników (A, B) w trakcie jego drążenia wierci się otwory iniekcyjne łukowe (4, 6) w stropie (3) skrzyżowania (1), wzdłużne do tego chodnika (A, B) i długości (Li, L3) przekraczającej długość (L2, L4) skrzyżowania (1), skierowane wypukłością (4a, 6a) w górę i w głąb stropu (3), po czym w te otwory iniekcyjne łukowe (4, 6) zatłacza się środki wiążące pod ciśnieniem wyższym od mechanicznej wytrzymałości na ściskanie skał w stropie (3) skrzyżowania (1).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w obydwóch krzyżujących się chodnikach (A, B) wierci się otwory iniekcyjne łukowe (4, 6) w stropie (3) skrzyżowania (1), przy czym dla każdego chodnika (A, B) są one usytuowane w płaszczyznach pionowych, równoległych do siebie i płaszczyzny pionowej (I, II) przechodzącej przez oś wzdłużną (Οι, O2) tego chodnika (A, B).

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dla każdego chodnika (A, B) otwory iniekcyjne łukowe (4, 6) wierci się z innym przewyższeniem (hi, h2) ich wierzchołków (4a, 6a) względem powierzchni stropu (3) skrzyżowania (1).

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że otwory iniekcyjne łukowe (4, 6) jednego chodnika (A) wierci się z przewyższeniem (hi) nie mniejszym niż 2,0 m, a drugiego chodnika (B) wierci się z przewyższeniem (h2) nie mniejszym niż 1,0 m.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do skał stropu (3) każdego chodnika (A, B) wtłacza się chemiczny środek wiążący o objętości nie mniejszej, niż dziesięciokrotna objętość otworów iniekcyjnych łukowych (4, 6) wywierconych dla tego chodnika (A, B).