Способ борьбы с пучением горных пород

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ 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, отличающийся тем, что после определения мощности пучащего слоя почвы в определенном порядке у каждой рамы металоарочной крепи в почву борта выработки устанавливают сталеполимерные или стеклопластиковые(бамбуковые) анкера,ориентированные к горизонтальной и вертикальной плоскостям под углом зависящим от контура пика действующего опорного давления по контуру выработки и расположения прочных слоев основной почвы (численно равен величине, близкой в 45),причем шаг установки перекрестноориентированных анкеров равен двойной величине количества арок металоарочной крепи с каждого борта выработки, а длина анкеров, устанавливаемых в почву, определяется по формуле 14 ВвП, м где 14 - эмпирический коэффициент (данные производственной практики) в - ширина горной выработки, м П - пучение почвы (величина,зависящая от глубины разработки) м, при этом анкера на каждой раме направлены навстречу друг другу поперек напластования горных пород, по мере закрепления которых в шпурах с помощью ампул зона усиления анкеров образует систему пересекающихся пятиугольников из укрепленных пород почвы.(72) Квасов Владимир Валентинович Демин Владимир Федорович Ахматнуров Денис Рамильевич Баймульдин Мурат Каирович Стефлюк Юрий Юрьевич Демина Татьяна Владимировна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Карагандинский государственный технический университет Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к способам борьбы с пучением пород в горных выработка их поддержания и ремонта. Задачей изобретения является повышение эффективности сопротивления движению вспучивающихся пород,обусловленного повышением устойчивости пучащего слоя почвы выработки. Технический результат заключается в увеличении срока безремонтной эксплуатации горных выработок. Задача достигается тем, что способ борьбы с пучением почвы горных выработок, включающий проходку выработки и установку в почву у ее бортов наклонных анкеров, причем одновременно с проходкой выработки определяют мощность слоев Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к способам борьбы с пучением пород в горных выработка их поддержания и ремонта. К числу самых неблагоприятных форм проявлений горного давления относится пучение почвы горных выработок, которое, достигая значительных величин (нередко 1 м и более),приводит к уменьшению площади сечения,повреждению крепи и рельсовых путей, нарушению работы конвейеров, ухудшению вентиляции. В связи с этим резко возрастает стоимость и трудоемкость горнопроходческих и ремонтных работ по поддержанию выработок. Известен способ снижения пучения почвы горных выработок в угольных шахтах путем образования полостей в почве выработки и заполнения их химическим веществом, которое,растворяясь при воздействии шахтных вод,насыщает по трещинам горный массив А.с. СССР 1164432, кл. Е 21 20/00. Недостатком указанного способа является не применимость 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. Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ борьбы с пучением почвы горных выработок, 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 А.с. СССР 1703907, кл. Е 21 20/00. Недостатком способа является низкая его эффективность, поскольку он предусматривает уменьшение деформирования пород пучащего слоя с помощью анкеров, устанавливаемых под углом к вертикали 20-30. При этом величина угла наклона настолько мала, что не позволяет наиболее полно охватить укреплением породы почвы выработки. Также мала длина анкеров, 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. Задачей изобретения является повышение эффективности сопротивления движению вспучивающихся пород,обусловленного повышением устойчивости пучащего слоя почвы выработки. Технический результат заключается в увеличении срока безремонтной эксплуатации горных выработок. Задача достигается тем, что способ борьбы с пучением почвы горных выработок, 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, отличающийся тем, что после определения мощности пучащего слоя почвы в определенном порядке у каждой рамы металоарочной крепи в почву борта выработки устанавливают сталеполимерные или стеклопластиковые(бамбуковые) анкера,ориентированные к горизонтальной и вертикальной плоскостям под углом зависящим от контура пика действующего опорного давления по контуру выработки и расположения прочных слоев основной почвы (численно равен величине, близкой в 45),причем шаг установки перекрестноориентированных анкеров равен двойной величине количества арок металоарочной крепи с каждого борта выработки, а длина анкеров, устанавливаемых в почву, определяется по формуле 14 ВвП, м где 14 - эмпирический коэффициент (данные производственной практики) в - ширина горной выработки, м П - пучение почвы (величина,зависящая от глубины разработки) м, при этом анкера на каждой раме направлены навстречу друг другу поперек напластования горных пород, по мере закрепления которых в шпурах с помощью ампул зона усиления анкеров образует систему пересекающихся пятиугольников из укрепленных пород почвы. На фиг.1 - общий вид технологической схемы предлагаемого способа фиг.2 - разрез по линии 1-1,вид сбоку фиг.3 - разрез по линии 2-2, вид сверху. Реализация предлагаемого способа борьбы с пучением горных пород осуществляется в следующей последовательности. Согласно теории горной геомеханики при выемке горных пород в процессе проведения выработки происходит нарушение равновесного состояния массива горных пород, что приводит к процессу перераспределения напряжений и деформаций в породах вокруг выработки, а также к интенсивному их смещению в сечение проводимой выработки. В процессе эксплуатации горной выработки 1 в условиях проявления интенсивности горного давления после определения мощности пучащего слоя 2 почвы в определенном порядке у каждой рамы 3 металоарочной крепи в почву борта 4 выработки устанавливают сталеполимерные или стеклопластиковые(бамбуковые) анкера 5,ориентированные к горизонтальной и вертикальной плоскостям под углом зависящим от контура пика действующего опорного давления по контуру выработки 1 и расположения прочных слоев основной почвы 6. Угол установки анкеров численно равен величине, близкой в 45, причем шаг установки перекрестно-ориентированных анкеров 5 равен двойной величине количества арок металоарочной крепи 3 с каждого борта 4 выработки, а длина анкеров, устанавливаемых в почву, определяется по формуле. Анкера на каждой раме 3 направляют навстречу друг другу поперек напластования горных пород. По мере их закрепления в шпурах с помощью ампул зона усиления анкеров образует систему пересекающихся пятиугольников 7 из укрепленных пород почвы 8. В результате за счет укрепления пород пучащего слоя 2 зона укрепленных пород почвы 8 воспринимает воздействие горного давления и не передает его на неукрепленный участок почвы выработки в ее сечении, способствуя тем самым повышению устойчивости пород пучащего слоя 2 почвы выработки. Применение 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. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ борьбы с пучением горных пород,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,отличающийся тем, что после определения мощности пучащего слоя почвы в определенном порядке у каждой рамы металоарочной крепи в почву борта выработки устанавливают сталеполимерные или стеклопластиковые(бамбуковые) анкера,ориентированные к горизонтальной и вертикальной плоскостям, под углом, зависящим от контура пика действующего опорного давления по контуру выработки и расположения прочных слоев основной почвы(численно равен величине, близкой в 45), причем шаг установки перекрестно-ориентированных анкеров равен двойной величине количества арок металоарочной крепи с каждого борта выроботки, а длина анкеров, устанавливаемых в почву,определяют по формуле 14 ВвП, м,где,длина анкеров 14 - эмпирический коэффициент (данные производственной практики)- ширина горной выработки, м П - пучение почвы (величина, зависящая от глубины разработки), м при этом анкера на каждой раме направлены навстречу друг другу поперек напластования горных пород, по мере закрепления которых в шпурах с помощью ампул зона усиления анкеров образует систему пересекающихся пятиугольников из укрепленных пород почвы.