Способ снижения удароопасности при проведении горных выработок

 

Способ заключается в определении в массиве горных пород направления максимальных напряжений сжатия и бурении опережающей разгрузочной щели под углом к направлению указанных напряжений. Новым является то, что величину угла расположения разгрузочной щели к направлению максимальных напряжений сжатия и ширину разгрузочной щели предварительно определяют по выведенным зависимостям. 2 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)э Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4771642/03 (22) 20.12.89 (46) 07.11,92. Бюл. ¹ 41 (71) Иркутский государственный научно-исследовательский институт редких и цветных металлов и Свердловский институт горного дела (72) Л.И, Сосновский, А.Л. Егоров, А.В. Зубков и 10.П. Шуплецов (73) Иркутский государственный научно-исследовательский институт редких и цветных металлов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1546665, кл, Е 21 F 5/00, 1989, Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проведении горных выработок в удароопасных условиях, Известны способы проведения горных выработок по удароопасным участкам массива, в которых для повышения эффективности борьбы с горными ударами образуют разгрузочные щели (а.с, СССР N 1153083, кл. Е 21 F 5/00; а.с. СССР ¹ 1168732, кл. Е 21 F 5/00; а.с. СССР ¹ 1323736, Е 21

F 5/00). Недостатком известных способов является то, что при использовании их для проведения очистных выработок разгрузка удароопасных участков осуществляться не будет, т,к. не обеспечивается возможность деформирования массива в сторону очистного пространства, Известен также способ проведения горных выработок по удароопасным участкам массива (а.с. СССР № 1375834, Е 21 F 5/00).

Известный способ включает определение отношения максимальных и минимальных

„„SU ÄÄ 1775001 АЗ (54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ УДАРООПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Способ заключается в определении в массиве горных пород направления максимальных напряжений сжатия и бурении опережающей разгрузочной щели под углом к направлению указанных напряжений. Новым является то, что величину угла расположения разгрузочной щели к направлению максимальных напряжений сжатия и ширину разгрузочной щели предварительно определяют по выведенным зависимостям.

2 ил, напряжений в массиве горных пород, их ориентацию, осуществление разгрузки по- Я род путем проведения опережающей щели в окрестности выработки параллельно направлению максимально действующих напряжений сжатия из буровых ниш и забоя выработки, при этом щель располагают в плоскости максимальных напряжений.; (Л

Недостатком известного способа является,то, что при использовании его для проведения -очистных выработок в удароопасных условиях разгрузки прилегающего ий массива и потолочин осуществляться не будет, т,к. расположение разгрузочной щели параплелвно направлению максимально (Д действующих напряжений сжатия не обеспечивает возможности деформации массива в сторону выработанного пространства и, следовательно, не обеспечивает снижения напряжений в целике.

Известен также способ борьбы с горными ударами при проходке горных выработок (а.с. СССР N 1546665, Е 21 F 5/00), который

1775001 принят за прототип, как наиболее близкое техническое решение. Известный способ включает определение в массиве горных пород направления максимальных напряжений сжатия, бурение опережающей разгрузочной щели под углом к направлению указанных напряжений и одновременное взрывание зарядов ВВ, размещенных в опережающей щели.

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает эффективного снижения удароопасности при проведении в удароопасных условиях очистных выработок, Целью заявляемого изобретения явля ется повышение .эффективности снижения удароопасности при проведении в удароопасных условиях очистных выработок.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе снижения удароопасности при проведении горных выработок, включающем определение в массиве горных пород направления максимальных напряжений сжатия и бурение опережающей разгрузочной щели под углом к направлению указанных напряжений, предварительно определяют величину угла расположения разгрузочной щели к направлению максимальных напряжений сжатия из выражения: ат = — r arcsin

2 где с- коэффициент сцепления пород, МПа; о< и 0," — соответственно максимальное и минимальное напряжение сжатия;

f = tg р — тангенс угла внутреннего трения; и ширину разгрузочной щели из выражения:

h» а» щ

4 (Кгдоп — 1 ) где й» вЂ” высота камеры, м; ໠— ширина камеры до создания щели, м;

Ocw Кд

Kolloo —" — допуСтимый коэфСг1 фициент концентрации, горизонтальных напряжений, где t7c>x — предел прочности на сжатие пооб род в образце, МПа;

Куд — коэффициент, характеризующий категорию удароопасности, и располагают щель под указанным углом к направлению максимальных напряжений сжатия, причем ширину щели устанавливают равйой расчетной ширине, На фиг, 1 представлена схема ведения очистных работ по предлагаемому способу в плоскости максимальных сжимающих напряжений, на фиг. 2 — то же, поперечное

5 сечение..

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

При высоте потолочины 1 10 — 15 м до подхода к ней очистных работ образуют

10 опережающие разгрузочные щели 2. Одним из известных способов определяют ориентацию главных напряжений на участке и отношение величин минимальных и максимальных напряжений. Допустим, что

15 максимальные напряжения ((71) являются сжимающими и направлены горизонтально, минимальные (оз) — вертикально, Значение

Î1 составляет 57,2 МПа, оз = 14,3 МПа. Соотношение гз/01, равно 0,25. Имея коэффици20 ент сцепления С = 0,5 я угол внутреннего трения пород в массиве р = 27 (tg p= f =

= 0,51) определяем величину угла наклона щели по формуле:

25 а, = — (.resin

2 — P)- 12

Для П категории удаооопасности Куд. =

= 0,8. Допустим, что og>y = 142 МПа, тогда

30 при о = 57,2 МПа

142 0,8

Кг доп 57 2 2,0

35 . Имея размеры камеры Ь» = 40 м и а»= 2 м, определяем ширину щели! щ—

40 2

2 9м

„)2 2.

Величина напряжений в потолочине до образования щелей составляла 241, 4 МПа.

Величина напряжений в потолочине после

4 . создания щелей составляет 114,2 МПа.

Таким образом, после создания щелей напряжения в потолочине уменьшились (разгрузились) в 2,1 раза. Щели могут быть образованы из специально пройденных буровых ниш 3, которые проходят в лежачий и висячий бока жилы из верхнего вентиляционного штрека 4 и восстающего 5. После оформления буровых ниш станком ИКР бурят горизонтальные скважины 6 на всю длину блока. Затем скважины заряжают через одну, причем ближнюю к контуру жилы скважину целесообразно оставлять пустой, для сохранения приконтурного массива камеры. Расстояние между скважинами определяется по величине пробоя, уста" 77500) навливаемой опытным путем. П м. осле взрыинах зарядов ВВ ин р д ВВвмассивесо пород висячего и лежач илы образуются которым произо тся разгрузочные щели 2, по напряжений, изойдет пе е а р распределение 5

Технико-эконом ва заявляемого изоб мические и е р имущестн го изобретения по расположени ом заключают ются в том, что ние опережающей ной щели под уг разгрузоч- 10 мальны углом к нап а равлению максих напряжений сж ть массиву деформироваться в выработанного и о вследствие чего пространства, лочины, целик ст го происходит разг рузка пото- 15

У4 ров сны становится не а итоге, создаютс ит, д ются безопасные угла ат расположения разг ру щели ию максимальных н сжатия из выраж ажения напряжений а — йт (arcsin

2 где с- коэффициент сцепл нт сцепления пород; з — соответственно м мини ально а яж е напряжения сжатия; ния;

= о р — тангенс гл у ла внутреннего треи ширину разгрузочной щ щели из выражения

"к

1щ— ак

4 (<гдоп " ) Формула изоб где h— к — высота камеры;

Способ снижения а о ретения 20 ширина камеры до ак— уд роопасности при щии определение ии горных выработок ние в массиве ициент концентр и.— ск.об уд 01 — дОп сти направления макс горных пород пряжений и трации го и р зонтальных насжатия и бурение ия максимальных нап

r e опережаю ряжЕНИй Д Осж.об — ПРЕДЕ ной щели по — ел прочност д углом к нап авле» пород в образ зце; ных напряж

Куд — коэ нии,отличают. — ициент, ха а что, с целью повышения э ек и и с я тем категорию удар роопасности. р ктеризующий снижения удар роопасности п и ффективности щель под казан ри проведении анным углом к атия, при этом ельно оп е ел вают равной ас ж, м ширин и расчетной ширине.

-Ю

1775001

Составитель Л,Сосновский

Редактор С.Кулакова Техред M,Моргентал Корректор Jl.Ëóêà÷

Заказ 3946 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101