RU2438018C1 - Mine working soil anti-swelling method - Google Patents
Mine working soil anti-swelling method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2438018C1 RU2438018C1 RU2010133220/03A RU2010133220A RU2438018C1 RU 2438018 C1 RU2438018 C1 RU 2438018C1 RU 2010133220/03 A RU2010133220/03 A RU 2010133220/03A RU 2010133220 A RU2010133220 A RU 2010133220A RU 2438018 C1 RU2438018 C1 RU 2438018C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- heaving
- arch
- layer
- anchors
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу, а именно к способам борьбы с пучением почвы горных выработок, и может быть использовано для поддержания выработок в условиях воздействия динамических нагрузок горного давления.The invention relates to mining, and in particular to methods of combating soil heaving of mine workings, and can be used to maintain workings under the influence of dynamic loads of rock pressure.
Одним из основных источников динамических нагрузок на выработки и крепи являются проявления интенсивности горного давления (особенно от влияния очистных работ), под действием которых происходит выдавливание пород в выработку со стороны кровли и почвы. Накопленный опыт показывает, что в условиях проявления интенсивности горного давления горные выработки, закрепляемые традиционными рамными крепями, рамы которых с обеих сторон выработки опираются на опорные площадки, полностью или частично нарушаются вследствие деформирования пород почвы. Объясняется это тем, что опорная поверхность упомянутых площадок очень мала и практически не участвует в перераспределении сил горного давления на почву выработки. В результате очень велики материальные затраты на восстановление нарушенных выработок.One of the main sources of dynamic loads on the workings and supports is the manifestation of the intensity of rock pressure (especially from the influence of treatment works), under the influence of which the rocks are extruded into the workings from the roof and soil. The accumulated experience shows that under the conditions of manifestation of the intensity of the rock pressure, the mine workings, fixed by traditional frame supports, the frames of which on both sides of the mine work are supported on supporting platforms, are completely or partially broken due to deformation of the soil rocks. This is explained by the fact that the supporting surface of the mentioned sites is very small and practically does not participate in the redistribution of rock pressure forces on the working soil. As a result, material costs for the restoration of disturbed workings are very high.
Известны способы снижения пучения почвы горных выработок в угольных шахтах. Так, по а.с. СССР №1164432, кл. Е21Д 20/00, снижение пучения почвы достигается путем образования полостей в почве выработки и заполнения их химическим веществом, которое, растворяясь при воздействии шахтных вод, насыщает по трещинам горный массив. Однако способ не применим в условиях действия динамических нагрузок на выработку, поскольку не исключено разупрочнение горного массива при воздействии на него шахтных вод вследствие отсутствия глубокого проникновения химического вещества в разрушенный взрывом горный массив.Known methods for reducing heaving soil of mine workings in coal mines. So, according to A.S. USSR No. 1164432, cl. Е21Д 20/00, reduction of soil heaving is achieved by the formation of cavities in the soil of development and filling them with a chemical substance, which, dissolving when exposed to mine water, saturates the rock mass along the cracks. However, the method is not applicable under the conditions of dynamic loads on the mine, since the softening of the rock mass under the influence of mine water cannot be ruled out due to the lack of deep penetration of the chemical substance into the rock mass destroyed by the explosion.
По а.с. СССР №2019705, кл. Е21Д 20/00, снижение почвы горных выработок достигается путем образования полости в слое горных пород, обладающих максимальной податливостью, посредством производства камуфлетных взрывов с последующим обрушением в эту полость пород, расположенных над ней. Образованная таким образом в почве выработки зона, заполняемая разрушенными породами, хотя и снижает пучение почвы, однако при проявлении интенсивности горного давления эта зона не обеспечивает защиту почвы от пучения вследствие ее ослабления под влиянием упомянутой зоны.By A.S. USSR No.2019705, class Е21Д 20/00, the reduction in the soil of mine workings is achieved by forming a cavity in the rock layer with maximum compliance, through the production of camouflage explosions, followed by the collapse of rocks located above it into this cavity. The zone thus formed in the excavation soil, filled with destroyed rocks, although it reduces heaving, however, when the intensity of rock pressure is manifested, this zone does not protect the soil from heaving due to its weakening under the influence of the mentioned zone.
В указанных способах не решены вопросы поддержания горных выработок, испытывающих воздействие динамических нагрузок горного давления и почвы которых склонны к пучению.In these methods, the issues of maintaining mine workings under the influence of dynamic loads of rock pressure and whose soils are prone to heaving are not resolved.
Известен способ повышения устойчивости почвы горной выработки по а.с. СССР №1465592, кл. Е21Д 20/00, включающий формирование зоны упрочнения путем бурения шпуров в почву, установку в них трубчатых анкеров, размещение зарядов взрывчатого вещества в нижней части трубчатых анкеров, взрывание зарядов ВВ и нагнетание упрочняющего раствора через анкеры в горный массив. Причем зону упрочнения формируют со стороны действия максимального напряжения в горном массиве на расстоянии от контура выработки не менее половины приведенного диаметра выработки.There is a method of increasing the stability of the soil of a mine for AS USSR No. 1465592, class Е21Д 20/00, including the formation of a hardening zone by drilling holes in the soil, installing tubular anchors in them, placing explosive charges in the lower part of the tubular anchors, blasting explosive charges and injecting the strengthening solution through the anchors into the rock mass. Moreover, the hardening zone is formed from the side of the maximum stress in the rock mass at a distance from the mine circuit of at least half the reduced diameter of the mine.
Недостатком данного способа является то, что вследствие формирования зоны упрочнения только в местах действия максимального напряжения в горном массиве происходит лишь снятие нагрузки на почву выработки от воздействия горного давления у боков выработки, что не может повлиять на состояние пород почвы выработки в пределах ее сечения с целью повышения устойчивости почвы выработки.The disadvantage of this method is that due to the formation of a hardening zone only in places of maximum stress in the rock mass, only the load on the working soil is removed from the pressure of the working pressure at the sides of the mine, which cannot affect the state of the rocks of the working soil within its cross section for the purpose increase soil stability.
Кроме того, поскольку укрепляющий раствор нагнетают в разрушенные взрывом ВВ породы почвы, то это может привести к неравномерному его распространению в этих породах, поэтому такая зона упрочнения не может гарантированно воспринимать динамические нагрузки горного давления.In addition, since the reinforcing solution is injected into the soil rocks destroyed by the explosion of explosives, this can lead to its uneven distribution in these rocks, therefore, such a hardening zone cannot guarantee the dynamic loads of rock pressure.
Также недостатком способа является сложность технологии формирования зоны упрочнения, включающей большое количество трудоемких операций.Another disadvantage of this method is the complexity of the technology of forming a hardening zone, including a large number of labor-intensive operations.
Причем способ имеет ограниченное применение, поскольку использование ВВ небезопасно для многих угольных шахт.Moreover, the method has limited application, since the use of explosives is unsafe for many coal mines.
Из изложенного следует, что этот способ не обеспечивает эффективность и надежность поддержания горных выработок, почва которых склонна к пучению.It follows from the foregoing that this method does not provide the efficiency and reliability of maintaining mine workings, the soil of which is prone to heaving.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ борьбы с пучением почвы горных выработок по а.с. СССР №1703907, кл. Е21Д 20/00, включающий проходку выработки и установку в почву у ее бортов наклонных анкеров. Причем одновременно с проходкой выработки определяют мощность слоев почвы и степень ослабленности механического контакта по этим слоям, устанавливают в почву выработки у ее бортов реперы и при их сближении по увеличению степени ослабленности механического контакта определяют мощность пучащего слоя почвы, а анкеры устанавливают под углом к вертикали 20-30°, длину которых определяют по расчетной формуле.The closest technical solution to the claimed invention is a method of combating heaving soil of mine workings as. USSR No. 1703907, cl. Е21Д 20/00, including excavation of a mine and installation of inclined anchors in the soil at its sides. Moreover, simultaneously with the excavation, the thickness of the soil layers and the degree of weakening of the mechanical contact along these layers are determined, the benchmarks are installed in the mine soil at its sides and, when they approach each other, the power of the heaving soil layer is determined by increasing the degree of weakening of the mechanical contact, and the anchors are set at an angle to the vertical 20 -30 °, the length of which is determined by the calculation formula.
Недостатком способа является низкая его эффективность, поскольку он предусматривает уменьшение деформирования пород пучащего слоя за счет их укрепления только у бортов выработки с помощью анкеров, устанавливаемых под углом к вертикали 20-30°. Однако величина угла наклона настолько мала, что не позволяет наиболее полно охватить укреплением породы в пучащем слое почвы у бортов выработки в зонах максимальных напряжений и соответственно повлиять на снижение пучения почвы в средней части выработки.The disadvantage of this method is its low efficiency, since it provides for the reduction of deformation of the rocks of the emitting layer due to their strengthening only at the production sides with the help of anchors installed at an angle to the vertical of 20-30 °. However, the angle of inclination is so small that it does not allow the most complete coverage of the rock in the swirling layer of soil at the sides of the mine in the zones of maximum stress and, accordingly, affect the decrease in soil heaving in the middle part of the mine.
Поэтому породы пучащего слоя почвы в средней части выработки оказываются неукрепленными вообще, соответственно не может быть обеспечена устойчивость почвы выработки в условиях действия на выработку и крепь динамических нагрузок, что может привести к выдавливанию пород пучащего слоя в сечение выработки.Therefore, the rocks of the heaving layer of soil in the middle part of the excavation turn out to be unreinforced in general; accordingly, stability of the soil of the excavation cannot be ensured under conditions of dynamic loads acting on the excavation and lining, which can lead to extrusion of the rocks of the emitting layer in the section of the excavation.
Из изложенного следует, что известный способ, принятый за прототип, недостаточно эффективен в борьбе с пучением почвы горных выработок, поскольку не решает вопрос снижения пучения пород почвы горных выработок, испытывающих воздействие динамических нагрузок горного давления.It follows from the foregoing that the known method adopted as a prototype is not effective enough in combating heaving soil of mine openings, since it does not solve the problem of reducing heaving of soil rocks in mine working under the influence of dynamic loads of rock pressure.
Задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в повышении эффективности способа за счет снижения пучения почвы горной выработки, обусловленного повышением устойчивости пучащего слоя почвы выработки.The problem solved by the claimed invention is to increase the efficiency of the method by reducing heaving of the soil of the mine due to increased stability of the heaving layer of the soil of the mine.
Технический результат, достижение которого обеспечивает решение поставленной задачи, выражается в увеличении срока безремонтной эксплуатации горных выработок.The technical result, the achievement of which provides a solution to the problem, is expressed in increasing the period of maintenance-free operation of the mine workings.
Для достижения поставленной задачи с заявляемым техническим результатом в способе борьбы с пучением почвы горных выработок, включающем проведение и крепление горной выработки рамной крепью с одновременным определением мощности пучащего слоя почвы и установку в почву выработки у ее бортов наклонных анкеров, согласно заявляемому изобретению, для снижения пучения почвы горной выработки обеспечивают повышение устойчивости пучащего слоя почвы выработки, для чего после определения мощности пучащего слоя почвы устанавливают анкеры по контуру свода выработки в промежутке между рамами постоянной крепи, по мере закрепления которых в шпурах с помощью ампул образуется несущий свод из укрепленных пород по контуру свода выработки с возможностью опирания его основаниями на пучащий слой почвы по обеим сторонам выработки за ее пределами, причем основание несущего свода, являющееся его опорной поверхностью, имеет ширину, соответствующую длине упомянутого анкера, а его длина соотносится с принятой длиной участка укрепления пород вокруг выработки, при этом по мере образования несущего свода из укрепленных пород по контуру свода выработки за счет опирания его основаниями на пучащий слой почвы с одновременным силовым воздействием на него с обеих сторон выработки формируется на каждой из них опорный блок по линиям скольжения пород пучащего слоя почвы, нижнее основание которого ограничено контактом этого слоя со слоем устойчивых пород, причем на основании геометрических построений с учетом мощности пучащегося слоя почвы, ширины и длины основания несущего свода и угла наклона к горизонтали каждой линии скольжения пород в пучащем слое контур каждого опорного блока представляет собой усеченную пирамиду, поперечное сечение которой в плоскости сечения несущего свода имеет вид равнобедренной трапеции, а установку анкеров в почву выработки у ее бортов осуществляют в плоскости расположения анкеров несущего свода и под углом к горизонтали, соответствующим углу наклона диагонали трапеции к горизонтали, построенной для каждого опорного блока, при этом длину анкера в каждом опорном блоке принимают равной длине диагонали построенной трапеции, чтобы обеспечить укрепление пород пучащего слоя почвы в пределах опорного блока и за счет этого совместно с упомянутым несущим сводом создается зона укрепления пород вокруг контура выработки, способствующая ослаблению влияния горного давления на пучение почвы выработки, причем в качестве наклонных анкеров используют анкеры глубокого заложения любого известного конструктивного исполнения.To achieve the task with the claimed technical result in a method of combating soil heaving of mine workings, including conducting and securing the mine workings with a frame support, while determining the power of the heaving soil layer and installing inclined anchors in its soil at its sides, according to the claimed invention, to reduce heaving mining soils provide increased stability of the heaving soil layer of the mine, for which, after determining the thickness of the heaving soil layer, anchors are installed according to a round of the excavation arch in the interval between the frames of the permanent lining, as they are fixed in the boreholes with the help of ampoules, a bearing arch of reinforced rocks is formed along the excavation arch contour with the possibility of supporting it with bases on the heaving soil layer on both sides of the excavation beyond, and the base of the bearing arch , which is its supporting surface, has a width corresponding to the length of the mentioned anchor, and its length is related to the accepted length of the rock reinforcement section around the mine, while The main arch of reinforced rocks along the contour of the arch of the mine by supporting it with bases on the heaving soil layer with simultaneous force acting on it from both sides of the mine, a support block is formed on each of them along the slip lines of the rocks of the heaving soil layer, the lower base of which is limited by the contact of this layer with a layer of stable rocks, and on the basis of geometric constructions taking into account the thickness of the heaving soil layer, the width and length of the base of the bearing arch and the angle of inclination to the horizontal of each slip line n the kind in the sheathing layer, the contour of each supporting block is a truncated pyramid, the cross-section of which in the plane of the section of the bearing arch looks like an isosceles trapezoid, and the installation of anchors in the excavation soil at its sides is carried out in the plane of the anchors of the bearing arch and at an angle to the horizontal corresponding to the angle the inclination of the diagonal of the trapezoid to the horizontal constructed for each supporting block, while the length of the anchor in each supporting block is taken equal to the length of the diagonal of the constructed trapezoid to ensure reinforce the rocks of the radiant soil layer within the support block and, together with the aforementioned bearing arch, creates a zone of rock strengthening around the excavation contour, which helps to weaken the influence of rock pressure on the heaving of the excavation soil, and deep-laid anchors of any known design are used as inclined anchors .
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения, изложенным в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by signs that are identical (identical) to all the essential features of the claimed invention, set forth in the claims.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию изобретения «новизна».Therefore, the claimed invention meets the criteria of the invention of "novelty."
Причинно-следственная связь между заявляемой совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом следующая.The causal relationship between the claimed combination of essential features and the achieved technical result is as follows.
Признак - «для снижения пучения почвы горной выработки обеспечивают повышение устойчивости пучащего слоя почвы выработки» - является новым и обеспечивает надежную защиту горных выработок от пучения почвы, сохраняя тем самым ее в эксплуатационном состоянии в условиях влияния очистных работ.The sign - “to reduce the heaving of the soil of the mine working area, increase the stability of the heaving layer of the soil of the working mine” - is new and provides reliable protection of the mine workings from heaving of the soil, thereby maintaining it in operational condition under the influence of treatment work.
Признак - «для чего после определения мощности пучащего слоя почвы устанавливают анкеры по контуру свода выработки в промежутке между рамами постоянной крепи, по мере закрепления которых в шпурах с помощью ампул образуется несущий свод из укрепленных пород по контуру свода выработки с возможностью опирания его основаниями на пучащий слой почвы по обеим сторонам выработки за ее пределами» - является основополагающим и характеризует процесс укрепления пород вокруг контура свода выработки. Образовавшийся в результате выполнения этого процесса несущий свод из укрепленных пород опирается на пучащий слой и в дальнейшем воспринимает динамические нагрузки горного давления с последующим их перераспределением на почву выработки. Такой эффект достигается благодаря тому, что несущий свод представляет собой единую конструкцию, состоящую из породных блоков, образуемых вокруг анкеров после их закрепления в шпурах и связанных между собой за счет их сцепления.The sign is “why, after determining the thickness of the penetrating soil layer, install anchors along the contour of the excavation arch in the interval between the frames of the constant support, as they are fixed in the boreholes with the help of ampoules, a bearing arch of reinforced rocks is formed along the contour of the excavation arch with the possibility of supporting it with the bases on the radiating the soil layer on both sides of the mine outside "- is fundamental and characterizes the process of strengthening rocks around the contour of the arch of the mine. The bearing arch of fortified rocks formed as a result of this process is supported by the sheathing layer and subsequently perceives dynamic loads of rock pressure with their subsequent redistribution to the working soil. This effect is achieved due to the fact that the bearing arch is a single structure consisting of rock blocks formed around the anchors after they are fixed in the bore holes and interconnected due to their adhesion.
Признак - «причем каждое основание несущего свода, являющееся его опорной поверхностью, имеет ширину, соответствующую длине упомянутого анкера, а его длина соотносится с принятой длиной участка укрепления пород вокруг выработки» - регламентирует параметры основания несущего свода, которые заявитель определяет с учетом положений нормативного документа по применению анкерной крепи, чтобы оно достаточно гарантированно воспринимало передаваемые на него нагрузки несущего свода. Причем принятую длину участка укрепления пород выбирают из условия соблюдения безопасности ведения подготовительных работ.The sign - “with each base of the bearing vault being its supporting surface having a width corresponding to the length of the mentioned anchor, and its length correlating with the accepted length of the rock reinforcement section around the mine” - regulates the parameters of the base of the bearing vault, which the applicant determines taking into account the provisions of the regulatory document on the use of anchor support, so that it is sufficiently guaranteed to perceive the loads of the bearing arch transferred to it. Moreover, the accepted length of the rock reinforcement section is selected from the condition that safety of the preparatory work is observed.
Признак - «при этом по мере образования несущего свода из укрепленных пород по контуру свода выработки за счет опирания его основаниями на пучащий слой почвы с одновременным силовым воздействием на него с обеих сторон выработки формируется на каждой из них опорный блок по линиям скольжения пород пучащего слоя почвы, нижнее основание которого ограничено контактом этого слоя со слоем устойчивых пород» - совместно с вышеуказанным признаком является основополагающим и позволяет создать опорные блоки в породах пучащего слоя почвы выработки, гарантированно предопределяя возможность их участия в перераспределении динамических нагрузок горного давления с целью снижения пучения почвы выработки.The sign - “in this case, as the bearing arch is formed from reinforced rocks along the contour of the excavation arch due to its support resting on the heaving soil layer with its simultaneous force acting on it from both sides of the mine, a support block is formed on each of them along the slip lines of the heaving soil layer rocks , the lower base of which is limited by the contact of this layer with a layer of stable rocks ”- together with the above attribute is fundamental and allows you to create supporting blocks in the rocks of the heaving layer of the soil of development , guaranteedly predetermining the possibility of their participation in the redistribution of dynamic loads of rock pressure in order to reduce heaving of the excavation soil.
Признак - «причем на основании геометрических построений с учетом мощности пучащегося слоя почвы, ширины и длины основания несущего свода и угла наклона к горизонтали каждой линии скольжения пород в пучащем слое контур каждого опорного блока представляет собой усеченную пирамиду, поперечное сечение которой в плоскости сечения несущего свода имеет вид равнобедренной трапеции» - введен заявителем в формулу изобретения, чтобы на основании геометрических построений получить объемное изображение опорного блока, которое в заявлемом способе имеет вид усеченной пирамиды, элементы которой необходимы для определения параметров установки наклонных анкеров в породы пучащего слоя выработки.The sign is “and on the basis of geometric constructions, taking into account the thickness of the heaving soil layer, the width and length of the base of the bearing arch and the angle of inclination to the horizontal of each slip line of rocks in the heaving layer, the contour of each supporting block is a truncated pyramid, the cross-section of which is in the sectional plane of the bearing arch has the form of an isosceles trapezium "- entered by the applicant in the claims in order to obtain a three-dimensional image of the support block based on geometric constructions, which in the claimed method e has the form of a truncated pyramid, the elements of which are necessary to determine the installation parameters of inclined anchors in the rocks of the emitting layer of the mine.
Признак - «а установку анкеров в почву выработки у ее бортов осуществляют в плоскости расположения анкеров несущего свода и под углом к горизонтали, соответствующим углу наклона диагонали трапеции к горизонтали, построенной для каждого опорного блока» - указывает на угол наклона установки анкера в почву выработки в каждом опорном блоке, который определен заявителем на основании вышеуказанных геометрических построений усеченной пирамиды и соответственно трапеции, угол наклона диагонали которой и есть угол наклона установки анкеров. Данный признак предопределяет возможность укрепления пород почвы в зонах максимальных напряжений у бортов выработки, что исключает передачу воздействия горного давления на породы почвы в средней части выработки, а это не может быть достигнуто в прототипе.The sign - "and the installation of anchors in the excavation soil at its sides is carried out in the plane of the anchor arch anchors and at an angle to the horizontal corresponding to the angle of inclination of the diagonal of the trapezoid to the horizontal constructed for each support block" - indicates the angle of inclination of the installation of the anchor in the excavation soil in each supporting block, which is determined by the applicant on the basis of the above geometric constructions of the truncated pyramid and, accordingly, the trapezoid, the diagonal angle of which is the angle of inclination of the installation of anchors. This feature determines the possibility of strengthening soil rocks in areas of maximum stress at the sides of the excavation, which excludes the transmission of the impact of rock pressure on the soil in the middle part of the excavation, and this cannot be achieved in the prototype.
Признак - «при этом длину анкера в каждом опорном блоке принимают равной длине диагонали построенной трапеции, чтобы обеспечить укрепление пород пучащего слоя почвы в пределах опорного блока и за счет этого совместно с упомянутым несущим сводом создается зона укрепления пород вокруг контура выработки, способствующая ослаблению влияния горного давления на пучение почвы выработки» - регламентирует длину анкера и совместно с вышеупомянутым признаком задает требуемое согласно расчетам положение анкера, обеспечивая укрепление пород пучащего слоя выработки в пределах опорных блоков и совместно с ранее упомянутым несущим сводом происходит укрепление породы вокруг контура выработки, которое участвует в перераспределении статических нагрузок от влияния горного давления на почву выработки и не передает их на неукрепленный участок пород почвы в сечении выработки за счет создания опорной поверхности несущего свода. В результате этого сохраняется целостность почвы выработки и соответственно достигается повышение устойчивости пучащего слоя почвы. Указанного эффекта невозможно получить по прототипу, поскольку в нем отсутствуют средства, участвующие в перераспределении динамических нагрузок на почву выработки.The sign - “in this case, the length of the anchor in each support block is taken equal to the diagonal of the constructed trapezoid in order to strengthen the rocks of the soil layer within the support block, and due to this together with the supporting arch, a zone of rock strengthening around the excavation contour is created, contributing to the weakening of the influence of pressure on the swelling of the working soil ”- regulates the length of the anchor and, together with the aforementioned attribute, sets the position of the anchor required according to the calculations, ensuring the strengthening of the beam rocks of its working layer within the support blocks and together with the previously mentioned load-bearing arch, the rock is strengthened around the working contour, which is involved in the redistribution of static loads from the influence of rock pressure on the working soil and does not transfer them to the unreinforced section of soil in the working section by creating a supporting bearing arch surfaces. As a result of this, the integrity of the working soil is maintained and, accordingly, the stability of the heaving layer of the soil is increased. The specified effect cannot be obtained from the prototype, since it lacks the means involved in the redistribution of dynamic loads on the working soil.
Признак - «причем в качестве наклонных анкеров используют анкеры глубокого заложения любого известного конструктивного исполнения» - необходим для реализации изобретения, поскольку наклонный анкер ориентирован в направлении диагонали трапеции (как это указано выше) с объемным охватом пересекаемых слоев пучащего слоя почвы, которое может быть достигнуто применением анкера глубокого заложения.The sign - "whereby deep-laid anchors of any known design are used as inclined anchors" - is necessary for the implementation of the invention, since the inclined anchor is oriented in the direction of the diagonal of the trapezoid (as indicated above) with the volumetric coverage of the intersected layers of the radiating soil layer, which can be achieved using deep anchor.
Таким образом, совокупность существенных признаков, характеризующая сущность заявляемого изобретения, позволит повысить устойчивость почвы выработки за счет укрепления пород вокруг контура выработки, способствующего перераспределению горного давления на почву выработки и соответственно ослаблению его влияния на пучение почвы.Thus, the set of essential features that characterize the essence of the claimed invention will improve the stability of the working soil by strengthening the rocks around the working circuit, which contributes to the redistribution of rock pressure on the working soil and, accordingly, weakening its effect on soil swelling.
Все перечисленные технические эффекты позволят решить поставленную задачу - повысить эффективность способа в борьбе с пучением почвы горных выработок и соответственно улучшить условия поддержания горных выработок.All of these technical effects will allow us to solve the problem - to increase the effectiveness of the method in combating soil heaving of mine workings and, accordingly, improve the conditions for maintaining mine workings.
Из изложенного следует, что существенные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом и из уровня техники в данной области не очевидны явным образом для специалиста, а поэтому заявляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».It follows from the foregoing that the essential features of the claimed invention are in a causal relationship with the achieved technical result and from the prior art in this field are not obvious to a specialist, and therefore the claimed invention meets the criterion of "inventive step".
Промышленная применимость заявляемого изобретения обосновывается нижеприведенным описанием к нему и чертежами на фигурах 1-3. При этом на фигурах 1-3 показаны:The industrial applicability of the claimed invention is justified by the following description to it and the drawings in figures 1-3. Moreover, in figures 1-3 are shown:
на фиг.1 схематично показано расположение анкеров вокруг контура свода выработки и в пучащем слое почвы горной выработки, поперечный разрез;figure 1 schematically shows the location of the anchors around the contour of the arch of the excavation and in the radiant soil layer of the mine, a cross section;
на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1 (пунктирными линиями показано нижнее основание опорного блока в пучащем слое почвы выработки);figure 2 is a section along aa of figure 1 (dashed lines show the lower base of the support block in a radiant layer of excavation soil);
на фиг.3 - пример геометрических построений опорного блока в пучащем слое почвы выработки, имеющего вид усеченной пирамиды (стрелкой «Б» показано направление воздействия несущего свода на опорный блок), в аксонометрии.figure 3 is an example of geometric constructions of the support block in a radiant layer of excavation soil, having the form of a truncated pyramid (arrow "B" shows the direction of influence of the bearing arch on the support block), in perspective view.
Способ борьбы с пучением почвы горных выработок рассмотрен применительно к отдельному участку укрепления пород вокруг выработки и заключается в следующем.A method of combating soil heaving of mine openings is considered in relation to a separate section of rock strengthening around the mine and is as follows.
Согласно заявляемому способу по мере проведения горной выработки 1 и ее крепления рамной крепью 2 на длине «L» заданного участка, являющегося участком укрепления пород вокруг выработки 1, определяют мощность «m» пучащего слоя 3 почвы 4 выработки 1, используя для этого один из известных способов определения свойств горных пород, например бурение скважин в почву с отбором керна.According to the claimed method, as the mine 1 and its fastening with frame support 2 along the length “L” of the given section, which is the site of rock strengthening around the mine 1, are determined, the thickness “m” of the
Затем после определения мощности «m» пучащего слоя 3 почвы 4 выработки 1 по мере технологического отхода выработки 1 на длину, заданную паспортом крепления горной выработки и которая соответствует принятой заявителем длине «L» участка укрепления пород, после установки рамной крепи 2 осуществляют укрепление пород вокруг контура выработки 1.Then, after determining the thickness “m” of the
Для чего бурят шпуры 5 по контуру свода выработки в промежутке между рамами 2 постоянной крепи и устанавливают в них анкеры 7 на длине «L». По мере закрепления анкеров 7 в шпурах 5 с помощью ампул с закрепляющим составом образуются породные блоки вокруг анкеров 7, связанные между собой за счет сил сцепления укрепленных пород, и за счет этого создается несущий свод 8 из укрепленных пород по контуру свода 6 выработки 1 с возможностью опирания его основаниями на пучащий слой 3 почвы 4 с обеих сторон выработки 1 за ее пределами.Why drill
Причем каждое основание 9 образованного таким образом несущего свода 8 приобретает следующие геометрические размеры: ширина основания 9 соответствует длине анкера 7, а его длина соотносится с принятой длиной «L» участка укрепления пород, соответственно выполняя функцию опорной поверхности для передачи горного давления на пучащий слой 3 почвы 4.Moreover, each
При этом, как только образуется несущий свод 8 из укрепленных пород по контуру свода 6 выработки 1, происходит его опирание основаниями 9 на пучащий слой 3 почвы 4 и соответственно силовое воздействие несущего свода 8 на упомянутый слой 3 с обеих сторон выработки 1, в результате чего формируется на каждой из них опорный блок 10 по линиям скольжения 11 пород пучащего слоя 3 почвы 4, расположенным под углом наклона «α». Нижнее основание 12 опорного блока 10 ограничено контактом пучащего слоя 3 и слоем 13 устойчивых пород (фиг.1, 2).Moreover, as soon as the bearing arch 8 is formed from the reinforced rocks along the contour of the arch 6 of the excavation 1, it is supported by the
Далее приступают к укреплению пород пучащего слоя 3 почвы 4 в опорных блоках 10. Для чего вначале выполняют геометрические построения одного из опорных блоков 10 на основании следующих исходных данных: мощности «m» пучащего слоя 3 почвы 4, ширины и длины основания 9 несущего свода 8 и угла наклона «α» к горизонтали каждой линии скольжения 11 пород пучащего слоя 3 почвы 4, величина которого зависит от типа слагающих почву пород.Next, they begin to strengthen the rocks of the
На основании выполненных геометрических построений устанавливают, что контур опорного блока 10 представляет собой усеченную пирамиду, вытянутую вдоль выработки 1 на длину «L» участка укрепления пород вокруг выработки (фиг.3, на которой стрелкой «Б» показано направление воздействия несущего свода 8 на опорный блок 10). Причем поперечное сечение усеченной пирамиды, согласно выполненным геометрическим построениям, в плоскости сечения несущего свода 8 имеет вид равнобедренной трапеции, при этом боковая поверхность усеченной пирамиды по длине «L» участка укрепления пород, образованная по линиям скольжения 11, имеет вид прямоугольника.Based on the performed geometric constructions, it is established that the contour of the
После графического построения усеченной пирамиды и соответственно равнобедренной трапеции для опорного блока 10, указанного на фиг.3, проводят в ней диагональ, начало которой соотносят к борту выработки 1 и по ее расположению в трапеции устанавливают значение ее угла наклона «β» к горизонтали. Аналогично выполнив геометрические построения для второго опорного блока 10, проводят диагональ в равнобедренной трапеции, которая также располагается под углом «β» к горизонтали, начало которой соотносят к другому борту выработки 1.After graphically plotting the truncated pyramid and correspondingly isosceles trapezoid for the
Затем в каждом опорном блоке 8 устанавливают анкеры 14 в почву 4 выработки 1 у ее бортов под углом к горизонтали, соответствующим углу наклона «β» диагонали каждой построенной трапеции к горизонтали. В свою очередь, наклонные анкеры 14 устанавливают в одной плоскости с анкерами 7 несущего свода 8, начало каждого из которых у борта выработки 1 находится вдоль принятой длины «L» участка укрепления пород вокруг выработки 1.Then, in each support block 8, anchors 14 are installed in the soil 4 of excavation 1 at its sides at an angle to the horizontal, corresponding to the angle of inclination "β" of the diagonal of each trapezoid to the horizontal. In turn, the
Причем длина анкера 14 в каждом опорном блоке 8 соответствует длине диагонали построенной трапеции.Moreover, the length of the
Согласно фиг.3 места заложения анкеров 14 расположены вдоль верхнего вышеупомянутого прямоугольника усеченной пирамиды.According to figure 3, the location of the
В результате за счет укрепления пород пучащего слоя 3 в каждом опорном блоке 10 и за счет укрепления пород в несущем своде 8 создается зона укрепления пород 16 вокруг контура выработки 1, которая, выполняя роль несущей конструкции, воспринимает воздействие горного давления и не передает его на неукрепленный участок почвы выработки в ее сечении, способствуя тем самым повышению устойчивости пород пучащего слоя 3 почвы 4 выработки 1.As a result, due to the strengthening of the rocks of the
Причем вследствие расположения наклонных анкеров 14 в каждом опорном блоке 10 в направлении диагонали трапеции, при котором происходит объемное укрепление пересекаемых анкером 14 слоев пучащего слоя 3 почвы 4, целесообразно в качестве наклонных анкеров 14 использовать анкеры глубокого заложения любого известного конструктивного исполнения, например канатные анкеры.Moreover, due to the location of the
Аналогично описанному порядку укрепления пород вокруг контура выработки 1 на длине «L» заданного участка укрепления пород, способствующего перераспределению горного давления на пучащий слой 3 почвы 4, осуществляют укрепление пород вокруг контура выработки 1 на последующих участках укрепления пород вокруг контура выработки 1. В результате не происходит деформирование пород почвы на всем протяжении выработки 1 в процессе ее эксплуатации в условиях воздействия на нее динамических нагрузок, например от влияния очистных работ.Similarly to the described order of rock reinforcement around the excavation circuit 1 at the length “L” of a given rock reinforcement section, which contributes to the redistribution of rock pressure on the
Таким образом, использование заявляемого способа позволит повысить эффективность борьбы с пучением почвы горных выработок за счет снижения пучения почвы выработки, обеспечиваемого повышением устойчивости пучащего слоя почвы, и соответственно увеличить период безремонтной эксплуатации горных выработок.Thus, the use of the proposed method will improve the efficiency of combating soil heaving of mine workings by reducing soil heaving of the mine, which is provided by increasing the stability of the heaving soil layer, and accordingly increase the period of maintenance-free operation of mine workings.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания изобретенияSources of information taken into account when drawing up the description of the invention
1. Авторское свидетельство СССР №1164432, кл. Е21Д 20/00, 1983.1. USSR Copyright Certificate No. 1164432, cl. E21D 20/00, 1983.
2. Авторское свидетельство СССР №2019705, кл. Е21Д 20/00, 1991.2. USSR Copyright Certificate No.2019705, cl. E21D 20/00, 1991.
3. Авторское свидетельство СССР №1465592, кл. Е21Д 20/00, 1987.3. Copyright certificate of the USSR No. 1465592, cl. E21D 20/00, 1987.
4. Авторское свидетельство СССР №1703907, кл. Е21Д 20/00, 1990 г. (прототип).4. Copyright certificate of the USSR No. 1703907, cl. E21D 20/00, 1990 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010133220/03A RU2438018C1 (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Mine working soil anti-swelling method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010133220/03A RU2438018C1 (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Mine working soil anti-swelling method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2438018C1 true RU2438018C1 (en) | 2011-12-27 |
Family
ID=45782899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010133220/03A RU2438018C1 (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Mine working soil anti-swelling method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2438018C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107460790A (en) * | 2017-07-22 | 2017-12-12 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | A kind of non-fragment orbit railway swelling rock chasm structuref and construction method |
| CN110985077A (en) * | 2019-11-22 | 2020-04-10 | 中铁十二局集团有限公司 | Method for preventing tunnel inverted arch from bulging by utilizing prestressed anchor cable |
-
2010
- 2010-08-06 RU RU2010133220/03A patent/RU2438018C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107460790A (en) * | 2017-07-22 | 2017-12-12 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | A kind of non-fragment orbit railway swelling rock chasm structuref and construction method |
| CN110985077A (en) * | 2019-11-22 | 2020-04-10 | 中铁十二局集团有限公司 | Method for preventing tunnel inverted arch from bulging by utilizing prestressed anchor cable |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Han et al. | Pressure relief and structure stability mechanism of hard roof for gob-side entry retaining | |
| CN111305876A (en) | Deep roadway anchoring-splitting grouting-hydraulic fracturing pressure relief cooperative control method | |
| AU2015387618B2 (en) | Method for fracturing filler wall left behind in adjacent coal-mining face | |
| CN109973126A (en) | The double release constant resistance supporting surrounding rock stability control methods of fender gob side entry driving | |
| RU2537711C1 (en) | Erection of tunnels in structurally unstable soils with karst phenomena and/or boil processes | |
| CN111608630B (en) | Hydraulic fracturing underground construction method for high-level roof of coal seam group | |
| CN108361011B (en) | Method for controlling mining influence range from underground roadway directional hydraulic fracturing | |
| CN104612729B (en) | A kind of asymmetric anchor beam structure and its method for protecting support for gob side entry top plate | |
| RU2428566C1 (en) | Development method of gently sloping coal beds | |
| RU2435034C1 (en) | Mine working maintenance method | |
| RU2430237C1 (en) | Reinforcement method of mine workings with anchor support | |
| CN104712348A (en) | Large-mining-height working face gob-side small pillar roadway supporting method under hard immediate roof | |
| RU2425218C1 (en) | Underground development method of series of thin steep deposits | |
| RU2396429C1 (en) | Procedure for weakening marginal massif of mine workings at development of coal beds | |
| RU2438018C1 (en) | Mine working soil anti-swelling method | |
| CN110566238A (en) | Mud rock roof small coal pillar gob-side roadway supporting structure and method thereof | |
| RU2441165C1 (en) | Method for anchorage of mines | |
| CN113605893A (en) | Control method for pre-filled completely gob-side entry driving surrounding rock | |
| CN104790991A (en) | Mining roadway surrounding rock strong and long top anchoring technology | |
| Xie et al. | Failure mechanism and control technology of thick and soft coal fully mechanized caving roadway under double gobs in close coal seams | |
| RU2490461C1 (en) | Method to mine thick steep deposits of unstable ores | |
| CN110552731A (en) | top coal caving stoping roadway grouting anchor cable supporting structure and advanced supporting method thereof | |
| JP6310181B2 (en) | Dismantling method | |
| CN114165268B (en) | Grading coordination strengthening method for coal roadway tunneling broken surrounding rock | |
| CN114575844A (en) | Roadway roof segmented pressure relief and reinforcement control method based on double-roadway excavation |