Способ упрочнения горных пород

 

Изобретение относится к инъекционному упрочнению горных пород. Сущность: после проходки выработки до смещения породы в массиве поинтервально устанавливают упоры, препятствующие деформации участков массива, гидродинамическое сопротивление пород регулируют, изменяя механическое сопротивление упоров смещению участков породного массива на стадии формирования зоны трещиноватости. Поинтервальную установку упоров осуществляют путем бурения в массиве куста скважин и установки в них анкеров, расположение замков которых соответствует интервалам регулирования, а регулирование механического сопротивления упоров смещению массива производят выбором величин зазоров между упорными плитами анкеров и контуром выработки. Замки могут устанавливать дополнительно на одном анкере , а регулирование механического сопротивления упоров при этом производят выбором величин холостого хода дополнительных замков относительно основного замка анкера. Для улучшения раскрепления замков анкера в местах их установки на поверхности скважины нарезают концентрические щели, глубину которых и поперечное сечение замков принимают с учетом проч-. ности породы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s Е 21 D 20/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 i) _#_3 -к . :Г 1@ 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4929581/03 (22) 22.04,91 (46) 07,04,93. Бюл. ¹ 13 (71) Кузбасский политехнический институт (72) В.А.Хямяляйнен, А.В.Угляница, С,M.Ïðîñòîâ и Н,С.Деревнин (56) Заславский Ю.З. Новые виды крепления горных выработок. М.: Недра, 1989, с. 142145, Авторское свидетельство СССР

N1460290,,кл,,Е 21 D 11/10, 1987.. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к инъекционномуупрочнению горных пород. Сущность: после проходки выработки до смещения породы в массиве поинтервально устанавливают упоры, препятствующие деформации участков массива, гидродинамическое сопротивление пород регулируют, изменяя механическое сопротивление упоров смеИзобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении горных пород вокруг выработок.

Цель изобретения — повышение качества упрочнения горных пород и снижение его трудоемкости путем воздействия на проявление деформационных cBQAGTB массива в процессе формирования зоны трещиноватости вокруг выработки.

На фиг, 1 изображена схема распределения поглощающей способности горной породы и форма упрочненной зоны; на фиг.

„„5U „„1807213 А1 щению участков породного массива на стадии формирования эоны трещиноватости.

Поинтервальную установку упоров осуществляют путем бурения в массиве куста скважин и установки в них анкеров, расположение замков которых соответствует интервалам регулирования, а регулирование механического сопротивления упоров смещению массива производят выбором величин зазоров между упорными плитами анкеров и контуром выработки. Замки могут устанавливать дополнительно на одном анкере, а регулирование механического сопротивления упоров при этом производят выбором величин холостого хода дополнительных замков относительно основного замка анкера. Для улучшения.раскрепления замков анкера в местах их установки на поверхности скважины нарезают концентрические щели, глубину которых и поперечное сечение замков принимают с учетом проч-. ности породы, 3 з,п. ф-лы. 3 ил, 2 — схема расположения скважин и анкеров в массиве в процессе формирования зоны трещиноватости; на фиг. 3 — конструкция анкера — инъектора с дополнительными замками и опорными плитами.

Способ осуществляют следующим образом.

После проходки выработки 1 до смещения породы в выработанное пространство в массиве 2 бурят скважину 7, в которой поинтервально устанавливают упоры 5, препятствующие деформации породы (фиг. 1), При отсутствии упоров 5 поглощающая способ1807213

10

Порядок установки упоров в массиве и 15 результаты их воздействия на массив показаны на фиг. 2. Функции упоров в данном участке выработки 1 бурят куст скважин 7 и устанавливают в них анкеры 8, причем рас- 20 положение замков анкеров 9 соответствует работки 1 устанавливают зазоры 611, Ala, Ь!э, величины которых выбирают таким об- 25 ность q в зоне трещиноватости после окончания ее формирования убывала бы при удалении от контура от закону 3, близкому к экспоненте. Упоры 5, установленные на контуре и расстояниях l<, lz от него, препятствуют естественной деформации массива, причем их сопротивление смещению регулируют таким образом, чтобы поглощающая способность q соответствовала зависимости 4, т.е. обеспечивала равномерное проникновение раствора в массив. Таким образом, после закачки раствора упрочненная зона 6 будет иметь форму цилиндра или усеченного конуса. случае выполняют анкера. На упрочняемом интервалам регулирования. Между опорными плитами 10 анкеров и поверхностью выразом, чтобы реализовывалась зависимость

4 ц (1) на фиг. 1. На интервале времени от to до т происходит трещинообразование на всех интервалах (наиболее интенсивно вблизи контура). В момент ц полностью устраняется зазор Ь! опорной плиты первого анкера, его замок становится упором, препятствующим деформации участка массива, прилегающего к контуру. В дальнейшем этот участок, скрепленный анкером, перемещается без деформаций и трещинообраэования, в то время как на остальных участках в глубине массива процесс формирования трещин продолжается с прежней интенсивностью. Аналогично первому анкеру-в момент t2 становится упором замок второго анкера, а в момент tg — третьего. В этот момент формирование зоны трещиноватости завершается.

В подготовительном таким образом массиве 11 бурят нагнетательные скважины

12 и установкой 13 производят нагнетание раствора, при этом упрочненная зона представляет собой сплошной слой зацементированной породы без зон остальных пустот (сечение  — В). Анкеры 8 после упрочнения оставляют в массиве для увеличения его несущей способности.

На фиг. 3 представлена конструкция анкер-инъектора для реализации данного способа, в которой упоры (замки анкеров) устанавливают дополнительно на одном анкере. Анкер — инъектор 14 снабжен гайкой

15 и опорной плитой 16. Основной 9 и до30

55 полнительные 19 замки в виде стержней конической или клиновидной формы устанавливают в направляющих 18 в соответствии с расположением интервалов регулирования. Узлы направляющих 18 дополнительных замков 19 соединяют на резьбе с тягами дополнительных опорных плит

17, а узел основного замка 9 — с трубой анкера 14. Для улучшения раскрепления замков 9 и 19 в местах их установки нарезают концентрические щели 20. Поперечное сечение щелей и замков выбирают с учетом прочности породы таким образом, чтобы при максимальном механическом сопротивлении замков 9, 19 смещению массива не происходило разрушение щели.

Порядок установки анкера — инъектора следующий. После бурения скважины 7 в недеформированном массиве нарезают концентрические щели 20 и устанавливают анкер — иньектор 14 в сборе с замками и опорными плитами. Производят распирание замков 9 и 19 в рабочее положение, после чего поворотом тяг дополнительных опорных плит 17 и анкера-инъектора 14 относительно узлов направляющих 18 устанавливают регулировочные зазоры Л11, Л l2.

h,1э. Взаимодействие упоров и плит анкериньектора с массивом в процессе формирования зоны трещиноватости происходит аналогично описанному на фиг. 2. После завершения формирования зоны трещиноватости к анкер-инъектору подсоединяют нагнетательную установку, производят упрочнение массива раствором 21, затем с помощью привода переводят замки 9, 19 в транспортное положение и извлекают анкер-инъектор 14 из скважины 7.

Способ обеспечивает повышение качества и снижение трудоемкости упрочнения за счет формирования необходимых гидродинамических свойств породного массива на стадии erо деформирования.

Формула изобретения

1. Способ упрочнения горных пород вокруг выработок, включающий бурение скважин, формирование зоны трещиноватности эа счет естественного смещения горной породы в выработанное пространство, поинтервальное искусственное изменение гидродинамического сопротивления горных пород по всей длине скважины и нагнетание раствора, отл ича ю щий с я тем, что, с целью повышения качества упрочнения и снижения его трудоемкости, до смещения породы в массиве устанавливают упоры, для предотвращения деформации участков массива, а искусственное изменение гидродинамического сопротивления горных пород

1807213 осуществляют на стадии деформирования зоны трещиноватости путем регулирования механического сопротивления упоров смещению участков породного массива.

2. Способ поп. 1, отл и ча ю щи йс я тем, что упоры устанавливают путем бурения в массиве куста скважин и установки в них анкеров, замки которых располагают соответственно интервалам регулирования, а регулирование механического сопротивления упоров смещению массива производят выбором величин зазоров между.опорными плитами анкеров и контуром выработки.

3, Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю гц ий с я тем, что замки и опорные плиты уста5 навливэют на одном анкере-инъекторе, 4, Способ по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что в местах размещения замков анкеров на поверхности скважины нарезают концентрические щели. перпендикуляр10 ные оси скважины, а глубину концентрических щелей и поперечное сечение замков анкера принимают с учетом прочности породы.

1807213

Фиг, 2

И /5 /б Ч

Фиг. 3

Составитель С.Простов

Техред М,Моргентал о

Корректор М,Куль

Редактор С.Кулакова

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

Заказ 1367 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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