RU2134350C1

RU2134350C1 - Method for fortifying mine workings driven in rock matter liable to heaving

Info

Publication number: RU2134350C1
Application number: RU95115423A
Authority: RU
Inventors: А.А. Атрушкевич; А.В. Сурков; М.И. Радиковский
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1999-08-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: method particularly relates to mine support units installed in horizontal and inclined development workings with heaving soft rock matter at side of floor in workings. In compliance with method, installed is main support of technologically preset profile, roof is strengthened, and performed is anchor reinforcement of heaving rock matter. In zones of opening or crossing of heaving rock matter by mine working being driven, installed in floor and/or side of mine opening are polymeric anchors with simultaneous injection of quick-hardening polymeric compound into all bore-holes altogether in compliance with adopted certificate for reinforcement. Directions of bore-holes in floor is determined with account of direction of shifting of heaving parts of mine opening contour. Application of aforesaid method makes blasting operations unnecessary, duration of technological cycle of fastening cycle is shortened, efficiency of floor fortification is enhanced, amount of quick-hardening solution needed for operation is reduced. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к рудничным крепям, устанавливаемым в горизонтальных и наклонных подготовительных горных выработках с пучащимися мягкими породами со стороны подошвы выработок. The invention relates to the mining industry, namely to mine supports, installed in horizontal and inclined preparatory mine workings with swaying soft rocks from the side of the sole of the workings.

Известен наиболее распространенный способ борьбы с пучением породы методом анкерования почвы выработок, включающий бурение шпуров в почве и установку анкеров с цементным закреплением штанг (см. Ш.А. - Г.Болгожин, Г.Д.Лезин. Охрана, крепление и поддержание выработок на большой глубине, Алма-Ата, "Наука" Казахской ССР, 1988, с. 39-41). The most common method of controlling rock heaving by the method of anchoring the mine workings is known, including drilling holes in the soil and installing anchors with cement fastening rods (see Sh.A. - G. Bolgozhin, GD Lezin. Protection, fastening and maintenance of workings on great depth, Alma-Ata, "Science" of the Kazakh SSR, 1988, pp. 39-41).

Недостатком способа является недостаточная его эффективность, так как пучение почвы снижается не более 10-30% (источник информации указан выше). The disadvantage of this method is its lack of effectiveness, since heaving of the soil is reduced by no more than 10-30% (the source of information is indicated above).

Наиболее близким техническим решением, принятым нами в качестве прототипа, является способ предотвращения пучения пород почвы штрека, включающий установку замкнутой рамной металлической крепи и дополнительно укрепление пучащей почвы установкой полимерных анкерных стержней в пробуренные в почве шпуры с образованием в донной части пустот камуфлетными зарядами с пропиткой раствором карбамидной или какой-либо другой смолы под давлением (см. А.П. Широков) Теория и практика применения анкерной крепи, М., "Недра", с. 264-265, рис. 15, 10 б). The closest technical solution that we have adopted as a prototype is a method of preventing heaving of rocks from drift soil, including installing a closed frame metal support and additionally strengthening the radiating soil by installing polymer anchor rods in drilled holes in the soil with the formation of camouflage charges with solution impregnation in the bottom of voids carbamide or any other resin under pressure (see A.P. Shirokov) Theory and practice of using anchor supports, M., "Nedra", p. 264-265, fig. 15, 10 b).

Недостатком указанного способа укрепления почвы является сложность и многооперационность технологии, высокая опасность в связи с необходимостью выполнения определенного объема взрывных работ, а сама произвольная схема установки анкеров и их направленность в почве не согласуется с направлениями смещения вспучиваемых частей контура выработки, в связи с чем ухудшаются условия работы анкерных стекловолокнистых стержней, т.к. последние зачастую вынуждены работать не на растяжение, а на срез со значительно меньшими допускаемыми величинами напряжений. Кроме того, нагнетание в шпуры смолы осуществляется поочередно, что вызывает потери времени и лишний расход смолы в связи с ее потерей через трещины, образуемые в результате производства взрывных работ. The disadvantage of this method of soil strengthening is the complexity and multi-operation of the technology, high danger due to the need to perform a certain amount of blasting, and the arbitrary installation scheme of the anchors and their orientation in the soil does not agree with the directions of displacement of the expanded parts of the excavation circuit, and therefore the conditions worsen work of fiberglass anchor rods, as the latter are often forced to work not in tension, but in shear with much lower permissible stresses. In addition, the injection into the borehole of the resin is carried out alternately, which causes a loss of time and excessive consumption of resin due to its loss through cracks formed as a result of blasting.

Задачами, решаемыми предлагаемым техническим решением, являются исключение взрывных работ, сокращение продолжительности технологического цикла крепления, повышение эффективности крепления почвы, уменьшение расхода быстротвердеющего раствора. The problems solved by the proposed technical solution are the exclusion of blasting, reducing the duration of the fastening technological cycle, increasing the efficiency of soil fastening, reducing the flow rate of quick-hardening mortar.

Решение поставленных задач достигается тем, что в зонах вскрытия или присечки вспучивающих пород проводимой горной выработкой, в почве и (или) бортах последней производят установку полимерных анкеров с одновременным нагнетанием быстротвердеющего полимерного состава сразу во все шпуры в соответствии с принятым паспортом крепления, при этом направления шпуров в почве осуществляют с учетом направления смещения вспучиваемых частей контура выработки. The solution to these problems is achieved by the fact that in the areas of opening or notching of intumescent rocks by mining, in the soil and (or) the sides of the latter, the installation of polymer anchors is carried out with the simultaneous injection of quick-hardening polymer composition immediately in all holes in accordance with the accepted passport, while holes in the soil are carried out taking into account the direction of displacement of the intumescent parts of the output contour.

Действительно, установка анкеров с учетом характера и направлений смещения вспучиваемых частей контура выработки позволит максимально использовать несущего способность анкера работающего на растяжение, а одновременное нагнетание быстротвердеющего раствора сразу во все пробуренные шпуры позволит ликвидировать в значительной степени ее утечки через трещины. Indeed, the installation of anchors, taking into account the nature and directions of the displacement of the intumescent parts of the production circuit, will maximize the use of the tensile strength bearing anchor, and the simultaneous injection of quick-hardening mortar into all drilled holes at once will significantly eliminate its leakage through cracks.

Исключение взрывных работ из технологического цикла крепления позволит сократить его продолжительность и стоимость работ в целом, а также улучшить шахтную атмосферу. The exclusion of blasting from the fastening technological cycle will reduce its duration and cost of work in general, as well as improve the mine atmosphere.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что оно значительно отличается от известного введения новых признаков указанных выше и соответствует критериям новизны и изобретательского уровня, а его простота и очевидность свидетельствует о его промышленной применимости в угольной промышленности. A comparison of the proposed technical solution with the prototype allows us to conclude that it differs significantly from the well-known introduction of the new features mentioned above and meets the criteria of novelty and inventive step, and its simplicity and obviousness testify to its industrial applicability in the coal industry.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен мощный слой пучащих пород в почве пройденной выработки с направлениями смещения вспучиваемых частей контура выработки; на фиг. 1' - паспорт анкерного крепления почвы выработок, изображенной на фиг. 1; на фиг. 2 - тонкий слой пучащих пород в почве пройденной выработки и характер деформации почвы; на фиг. 2' - паспорт анкерного крепления почвы, изображенной на фиг. 2; на фиг. 3 - изображена выработка с присечкой пучащих пород; на фиг. 3' - паспорт анкерного крепления бортов и почвы выработки фиг. 3; на фиг. 4 - показан тонкий ненарушенный прослоек прочных пород; на фиг. 4' - паспорт анкерного крепления почвы для выработки фиг. 4; на фиг. 5 - показан мощный слой трещиноватых прочных пород, изолирующих выработку от пучащих пород; на фиг. 5' - паспорт анкерного крепления почвы выработки фиг. 5; на фиг. 6 - показана частичная присечка пучащих пород в нижней части одного из бортов выработки и направления деформации ее контура; на фиг. 6' - паспорт анкерного крепления борта и почвы выработки фиг. 6; на фиг. 7 - показана значительная присечка пучащих пород бортом выработки и направления деформации ее контура; на фиг. 7'- паспорт анкерного крепления выработки фиг. 7; на фиг. 8 - показана выработка, пройденная по тонкому слою пучащих пород и направления деформации ее контура; на фиг. 8' - паспорт анкерного крепления выработки фиг. 8; на фиг. 9 - показана выработка с частично незакрепленными бортами; пройденная с присечкой пучащих пород и направления деформации ее контура; на фиг. 9' - паспорт анкерного крепления выработки на фиг. 9; на фиг 10 - показана выработка пройденная по трещиноватому углю (породе) с частично незакрепленными бортами с почвой склонной к пучению и направления деформации ее контура; на фиг. 10' - паспорт анкерного крепления выработки фиг. 10; на фиг. 11 - показана принципиальная схема совмещения осей устанавливаемых анкеров с ожидаемым направлением смещения (деформации) вспучиваемых частей контура выработок; на фиг. 12 - показана принозитальная схема совмещение осей устанавливаемых анкеров в выработках, почва которых отделена от пучащих пород. The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a thick layer of swollen rocks in the soil of a drilled mine with directions of displacement of the swellable parts of the mine loop; in FIG. 1 'is a passport of the anchoring of the soil of the openings shown in FIG. 1; in FIG. 2 - a thin layer of heaving rocks in the soil of the passed development and the nature of the soil deformation; in FIG. 2 '- passport of the anchor fastening of the soil depicted in FIG. 2; in FIG. 3 - shows the development with a notch of heaving rocks; in FIG. 3 '- passport anchor fastening of the sides and the soil of the development of FIG. 3; in FIG. 4 - shows a thin undisturbed layer of strong rocks; in FIG. 4 '- passport anchor soil for the development of FIG. 4; in FIG. 5 - shows a powerful layer of fractured strong rocks that isolate the output from heaving rocks; in FIG. 5 '- passport of the anchoring of the soil of the development of FIG. 5; in FIG. 6 - shows a partial notch of heaving rocks in the lower part of one of the sides of the mine and the direction of deformation of its contour; in FIG. 6 '- passport of the anchoring of the side and the soil of the development of FIG. 6; in FIG. 7 - shows a significant cutoff of heaving rocks by the side of the development and the direction of deformation of its contour; in FIG. 7'- passport of the anchor fastening of the development of FIG. 7; in FIG. 8 - shows the development passed through a thin layer of heaving rocks and the direction of deformation of its contour; in FIG. 8 '- passport of the anchor fastening of the development of FIG. eight; in FIG. 9 - shows the development with partially loose sides; passed with a notch of swelling rocks and the direction of deformation of its contour; in FIG. 9 'is a passport of the anchoring of the mine in FIG. nine; in Fig.10 - shows the production passed through the fissured coal (rock) with partially loose sides with soil prone to heaving and the direction of deformation of its contour; in FIG. 10 '- passport of the anchor fastening of the development of FIG. ten; in FIG. 11 - shows a schematic diagram of the alignment of the axes of the installed anchors with the expected direction of the displacement (deformation) of the expanded parts of the mine workings contour; in FIG. 12 - a prinital scheme of the alignment of the axes of the installed anchors in the workings, the soil of which is separated from heaving rocks, is shown.

Предлагаемый способ крепления выработок осуществляется следующим образом. The proposed method of securing the workings is as follows.

При проведении выработки выемку угля и породы осуществляют одним из известных способов, после чего устанавливают основную технологическую крепь 1 заданного профиля с перетяжкой кровли и бортов (фиг. 1,2,3.4,5,6,7,8,9,10) и приступают к дополнительному креплению почвы и бортов в зонах вскрытия и (или) присечки пучащих пород полимерными анкерами 2 (фиг. 1,2,3.4,5,6,7,8,9,10) с одновременным нагнетанием быстротвердеющего состава сразу во все пробуренные шпуры. При этом соблюдают принцип совмещения осей анкеров (и шпуров соответственно) с ожидаемым направлением смещения вспучиваемых частей контура выработок (фиг. 11, 12). Исключением из общих принципов установки полимерных анкеров являются схемы проведения горных выработок с оставлением прочной пачки породы или угля в почве выработок, отделяющей пройденную выработку от более слабых пород склонных к пучению. В этом случае оси устанавливаемых полимерных анкеров ориентируют в направлении перпендикулярном границе отделяющей более слабую пачку пучащих пород от более прочной оставляемой в почве пройденной выработки (фиг. 12), ибо в данном случае прочная пачка 3 (фиг. 4,5,12) выполняет роль естественной перетяжки почвы по аналогии с бетонной перетяжкой и требование перпендикулярности оси установки анкеров к границе раздела слабой пачки породы от более прочной обосновано давлением вспучиваемой слабой породы, действующим по нормали к более прочной пачке оставляемой в почве выработки. When conducting mining, the extraction of coal and rock is carried out in one of the known ways, after which the main technological support 1 of the specified profile is installed with a hauling of the roof and sides (Fig. 1,2,3.4,5,6,7,8,9,10) and proceed to additional fastening of the soil and sides in the areas of opening and (or) notching of heaving rocks with polymer anchors 2 (Fig. 1,2,3.4,5,6,7,8,9,10) with simultaneous injection of quick-hardening composition immediately into all drilled holes . At the same time, the principle of combining the axes of the anchors (and the holes, respectively) with the expected direction of the displacement of the intumescent parts of the workings contour is observed (Fig. 11, 12). An exception to the general principles for installing polymer anchors are mining schemes with a strong pack of rock or coal in the soil of the mine working, separating the mines from weaker rocks prone to heaving. In this case, the axes of the installed polymer anchors are oriented in the direction perpendicular to the boundary separating the weaker bundle of heaving rocks from the more durable excavation left in the soil (Fig. 12), because in this case the strong bundle 3 (Fig. 4,5,12) plays the role natural soil constriction by analogy with a concrete constriction and the requirement of perpendicularity of the axis of the installation of anchors to the interface between a weak pack of rock from a stronger one is justified by the pressure of an expanded soft rock acting normal to a stronger pack ke production left in the soil.

Нагнетание быстротвердеющего состава сразу во все пробуренные шпуры, с помещенными в них полимерными анкерами (с металлическими, деревянными, и другими стержнями) обеспечивает пропитку угольно-породного массива с наименьшими потерями состава в связи с возникающими встречными потоками в массиве и быстротечностью процесса нагнетания. Injection of a quick-hardening composition immediately into all drilled holes, with polymer anchors placed in them (with metal, wood, and other rods) provides impregnation of the coal-rock mass with the least loss of composition due to the oncoming counter flows in the mass and the speed of the injection process.

Предлагаемая технология крепления прошла положительную апробацию на шахте "Инская" АО "Беловоуголь" по предотвращению пучения пород почвы проводимых выработок. The proposed fastening technology has been tested positively at the Inskaya mine of Belovougol JSC to prevent heaving of soil rocks of mine workings.

Claims

1. The method of attaching mine workings, passed in rocks prone to heaving, including the installation of the main support of a technologically defined profile, the hauling of the roof and the anchoring of intumescent rocks, characterized in that in the zones of opening or notching of the heaving rocks by conducted mining, in the soil and ( or) the sides of the latter install polymer anchors with the simultaneous injection of quick-hardening polymer composition immediately into all holes in accordance with the approved fastening certificate.

2. The method according to claim 1, characterized in that the axes of the installed polymer anchors are oriented in the direction of the displacement of the intumescent parts of the output circuit.

3. The method according to p. 1, characterized in that in the case where strong packs of rocks are separated in the swelling zones separating the mine from them, the axes of the installed polymer anchors are oriented in the direction perpendicular to the surface of the reinforced solid pack of rocks.