Спосіб випереджального кріплення гірничих виробок за допомогою анкерів

 

Винахід відноситься до випереджаючого анкерного кріплення гірничих виробок з привибійного простору і може бути використано в гірничодобувній промисловості і тоннелестроеніі.

Відомий спосіб випереджального кріплення покрівлі крайової частини пласта очисної виробки, що включає буріння паралельних свердловин в покрівлі очисного вибою на контакті з пластом з підготовчої виробки, закріпленої рамної кріпленням, з випередженням відносно очисного вибою, а також під кутом до очисного вибою, введення в свердловини гнучких елементів кріплення та їх натяг. При даному способі натягування анкера здійснюється за рахунок обрушающейся гірської породи (патент РФ №2175062, E21D 11/00, 2001).

Недоліком способу є те, що кріплення може здійснюватися тільки з допоміжної вироблення і спосіб не дозволяє здійснити монтаж покрівлі до більш глибоким непорушеним пластів породи, що обмежує розміри закріплюється простору.

Відомий спосіб випереджального кріплення ґрунту з використанням саморізів стрижнів і стрижнів із склопластику (патент Японії JP 3851590, E21D 9/04, 2007). З допомогою пустотілі конструкції, що має на кінці розширюється хвостовик, і самонарізних ст�стиковий анкер. Анкер вставляють у внутрішнє отвір довгою забивний штанги, закріпленої на бурильному верстаті. У зв'язку з тим що шпур «сліпий» (не має другого виходу з породи), застосовують порожнистий анкер для подальшого заповнення шпуру фіксуючим матеріалом. Єдино можлива установка анкера при використанні цього способу - установка під гострим кутом до поздовжньої осі виробки.

Недоліком способу є те, що порожнистий анкер з хвостовиком залишається в шпурі і закріплення анкера в породі і ступінь його натягу не піддається контролю. Недоліком способу є також необхідність кріплення головної частини анкера в шпурі фіксуючими складами або іншим способом.

Основним недоліком є протиріччя між оптимальним розташуванням анкера (перпендикулярно до стінки виробки) і неможливістю досягти цього при прямолінійному бурінні.

Останній недолік частково усунений у відомому способі, вибраному в якості прототипу.

Відомий спосіб випереджального кріплення гірничих виробок за допомогою анкерів, включає буріння похилих випереджальних свердловин в напрямку проведення вироблення і встановлення в них анкерів, в якому після похилої частини бурять криволинейни�ожуть бути встановлені різні анкери: полімерні, сталеполимерние, залізобетонні, причому необхідно виробляти кріплення головної частини анкера в шпурі фіксуючими складами або іншим способом (авт. Свід. СРСР №1002594, E21D 20/00, 1983).

Недоліком способу є низька надійність кріплення головки анкера в шпурі, т. к. проконтролювати якість кріплення анкера в глухому шпурі неможливо.

Завданням винаходу є підвищення надійності випереджального кріплення гірничих виробок за допомогою анкерів за рахунок зміни характеру зон тріщинуватості гірського масиву до проходження виробки.

Ця задача вирішується тим, що в способі випереджального кріплення гірничих виробок за допомогою анкерів, включає буріння випереджальних свердловин і встановлення в них анкерів, за контуром передбачуваного забою і за зоною опорного гірського тиску з привибійного простору здійснюють буріння шпуру криволінійно до поздовжньої осі майбутньої виробки з виходом криволінійного шпуру в ту ж вироблення, забій або привибійний простір з іншою або з тією ж боку, розміщують в шпурі гнучкий анкер і закріплюють з обох кінців з можливістю натягу анкера в шпурі.

Гнучкий анкер додатково має функцію контролю гірського тиску.

Гинув� передбачуваного забою і за зоною опорного гірського тиску є засобом, що впливає на прояв ефекту стиснення породних блоків між собою, що формуються навколо анкерів. Відомо, що зони тріщинуватості мають кільцеподібний характер (див. «Зональна інтеграція гірських порід і стійкість підземних виробок» під/ред. М. А. Гузєв, 2008, вид-во Сибірського відділення РАН, стор 81 рис. 3.17, стор 100 рис. 3 і 4). Запропонований спосіб дозволяє змінити характер зон тріщинуватості, що виникає в міру проходки гірського масиву, відсунувши зони тріщинуватості далі від контуру виробки.

Буріння шпуру криволінійно до поздовжньої осі майбутньої виробітку за контуром передбачуваного забою і за зоною опорного гірського тиску з привибійного простору з виходом криволінійного шпуру в ту ж вироблення, забій або привибійний простір з іншою або з тієї ж сторони і розміщення в шпурі гнучкого анкера дозволяє підвищити надійність випереджального кріплення гірничих виробок за допомогою анкерів, за рахунок виведення обох кінців анкера в одне і те ж привибійний простір. Натяг анкера в шпурі підвищує надійність закріплення тріщинуватих порід попереду вибою.

Суть винаходу пояснюється кресленнями, де

на фіг. 1 показана принципова схема реалізації ѹ вироблення з криволінійними шпурами і встановленими в них гнучкими анкерами, кінці яких перебувають з різних боків виробки;

на фіг. 3 - бічна проекція гірничої виробки з криволінійними шпурами і встановленими в них гнучкими анкерами, кінці яких перебувають з різних боків виробки;

на фіг. 4 - фронтальна проекція гірничої виробки з криволінійними шпурами і встановленими в них гнучкими анкерами, кінці яких знаходяться з однієї і тієї ж сторони виробки;

на фіг. 5 - фронтальна проекція гірничої виробки з криволінійним шпуром і встановленим в ньому гнучким анкером з зонами тріщинуватості порід.

На фіг. 1-5 позначені:

1 - вісь виробітку;

2 - контур виробки;

3 - пристрій кріплення гнучкого анкера з можливістю натягу;

4 - гнучкий анкер;

5 - криволінійний шпур;

6 - забій;

7 - контур майбутньої виробітку;

8 - хвости анкера;

9 - привибійний простір (горизонтальний штрек);

10 - зони тріщинуватості;

11 - нерастрескавшиеся породи;

12 - бетонна оболонка виробітку (якщо необхідно).

Спосіб випереджального кріплення гірничих виробок за допомогою анкерів здійснюється наступним чином.

Згідно заявляється способу з вихідної вироблення, отриманої будь-яким відомим способом, за контуром майбутньої вироблення олинейно до поздовжньої осі 1 майбутньої виробки. Буріння шпуру криволінійно здійснюють в обсязі породи, прилеглому до бічних стінок, покрівлі та нижньої частини майбутньої виробітку. Буріння здійснюють таким чином, щоб криволінійний шпур вийшов у ту ж вироблення, забій або привибійний простір з іншого боку (фіг. 2, 3) або з тієї ж сторони (фіг. 4). Зі шпуру видаляють шматки породи (шлам, штиб тощо) будь-яким відомим способом, наприклад, з допомогою повітряного шланга. У шпурі 5 розміщують гнучкий анкер 4 і закріплюють з обох сторін хвостами 8 кріпильних пристроях 3 з можливістю натягу анкера в шпурі. Розміщення гнучкого анкера 4 в шпурі здійснюють будь-яким відомим способом, наприклад:

а) до кінця порожнього відключеного повітряного шланга приєднують гнучкий анкер і простягають шланг (з анкером) у зворотному напрямку;

б) шланг видуває (виливає) шлам і штиб, але при цьому всередині або зовні (оплітка шланга з дроту) шлангу вже закріплений гнучкий анкер. При виході шланга з іншого боку - анкер вже протягнуть. У разі обплетення шланга - анкером є сам шланг з опліткою;

в) анкер в шпурі може протягувати спеціальна машина - за шпуру, зробленому раніше з вилученими з нього шматками породи.

Криволінійний шпур отримують крив�nicipal Utility District (США) та ін

У шпурі можуть бути встановлені різні гнучкі анкери, наприклад сталеві, скловолоконні, углеволоконние, полімерні та ін. Після розміщення в шпурі гнучкого анкера шпур може бути додатково заповнений фіксуючим складом.

Наявність у пристрої кріплення гнучкого анкера 3 або в самому гнучкому анкері 4 датчиків натягу (на фігурах не показані) дозволяє контролювати зміни гірського тиску, а також цілісність самого гнучкого анкера 4.

При звичайному способі гірничої виробки (без випереджального кріплення гірничих виробок) процес утворення зон тріщинуватості виглядає наступним чином.

Гірські породи в незайманому масиві знаходяться в стані напруженої рівноваги. Вугільний пласт, наприклад, на глибині Н відчуває напруга:

σ=γН,

де γ - середня щільність гірських порід, кг/см3

Н - глибина залягання пласта, м

В процесі виймання вугілля попереду вибою відбувається перерозподіл напружень. При цьому розрізняють три зони, що примикають до забою. В зоні 1 зберігаються напруги, характерні для незайманого масиву. Вугілля знаходиться в стані тривісного стиснення. Зона 2 - зона опорного тиску з підвищеним напруженням σ=kγН, де k - коефіцієнт концент�знаходиться на відстані від трьох до п'яти-шести потужностей від кромки пласта.

Опорний тиск проявляється по всьому периметру виробленого простору (попереду і позаду лави, у верхній і нижній частинах). Воно впливає на стан кріплення підготовчих виробок і може викликати раптове руйнування ціликів вугілля. Опорний тиск є наслідком пригрузки від нависає консолі безпосередньої і основної покрівлі.

Зона 3 безпосередньо примикає до забою. В ній вугілля зазвичай роздавлений і напружений стан ним втрачено. По мірі просування вибою хвиля опорного тиску постійно переміщається, створюючи підвищені або знижені, порівняно із статичними, напруги у вугільному пласті і прилеглих до нього породах. При виїмці корисної копалини в масиві, що оточує вироблення, протікають складні процеси його зміненого стану.

Таким чином при формуванні вироблення відбувається природне розтріскування гірської породи також навколо виробки і воно носить кільцеподібний характер. Породи під землею знаходяться в стислому стані. При проходженні гірничої виробки прилеглі до вироблення гірські породи розширюються навколо утворилася порожнечі під дією пружних сил (А. Б. Ефременков та ін. «Гірські машини і обладнання»,4 встановлюють у гірській породі до проходження виробки. При проходженні вироблення пружне розширення гірських порід додатково натягне гнучкий анкер.

Випереджальна встановлення гнучких анкерів 4 в гірському масиві до проходження вироблення змінює картину напруженості і опорного гірського тиску. Знаходяться в напруженому стані гнучкі анкери 4 беруть на себе частину навантаження гірського масиву. Таким чином, прилеглі до майбутньої виробленні 7 масиви гірської породи прикріплені гнучкими анкерами 4 до більш віддалених ділянках масиву. При проходці гірський масив, стягнутий петлями гнучких анкерів 4, не обрушується у виробку. Це пояснюється тим, що петлі гнучких анкерів 4 заходять за зони тріщинуватості, за якими зазвичай відбувається обвалення гірської породи у виробку (фіг. 1, 5).

Запропонований спосіб випереджального кріплення гірничих виробок за допомогою анкерів дозволяє в породі гірського масиву, який прилягає до майбутньої вироблення, створити напружений стан і, тим самим, зменшити деструкції і розущільнення масиву при проходці. Це відбувається за рахунок зміни характеру зон тріщинуватості гірського масиву до початку вироблення запропонованим способом, при якому відсувають зони тріщинуватості далі від контуру виробки і, тим самим, предью анкерів, включає буріння випереджальних свердловин і встановлення в них анкерів, відрізняється тим, що за контуром передбачуваного забою і за зоною опорного гірського тиску з привибійного простору здійснюють буріння шпуру криволінійно до поздовжньої осі майбутньої виробки з виходом криволінійного шпуру в ту ж вироблення, забій або привибійний простір з іншою або з тією ж боку, розміщують в шпурі гнучкий анкер і закріплюють з обох кінців з можливістю натягу анкера в шпурі.

2. Спосіб випереджального кріплення гірничих виробок за допомогою анкерів по п. 1, який відрізняється тим, що гнучкий анкер додатково має функцію контролю гірського тиску.

3. Спосіб випереджального кріплення гірничих виробок за допомогою анкерів по п. 1, який відрізняється тим, що гнучкий анкер додатково має функцію контролю цілісності власне анкера.



 

Схожі патенти:

Пристрій для підйому та подачі тросового анкера і пристрій для захоплення тросового анкера

Винахід відноситься до пристрою для зміцнення гірської породи тросовим анкером, також званим натяжним тросом. Технічний результат полягає у створенні такого пристрою, який має меншу вагу, може використовуватися з існуючими буровими верстатами і може використовувати потужність, вже підведену до бурового верстата, за допомогою наявного обертача бурової установки. Пристрій для підйому та подачі тросового анкера містить раму і обертач, виконаний з можливістю переміщення уздовж зазначеної рами, кожух, пару рознесених коліс, виконаних з можливістю взаємодії з тросовим анкером і встановлених у зазначеному кожусі, і засоби обертання коліс, сполучені з зазначеними колесами із забезпеченням їх обертання і виконані з можливістю з'єднання з вращателем бурового верстата. Пристрій для захоплення тросового анкера, призначене для прикріплення до вращателю, виконане з можливістю переміщення разом з зазначеним вращателем, містить кошти захоплення тросового анкера, що має розширену частину, і засоби забезпечення проходження зазначеної розширеної частини через зазначений пристрій та автоматичного утримування тросового анкера в пристрої п

Спосіб установки взривораспорного анкера

Винахід відноситься до гірського справі і може бути використане при підземній розробці родовищ корисних копалин в породах середньої і нижче середньої стійкості. Технічним результатом винаходу є підвищення стійкості підземних гірничих виробок за рахунок збільшення товщини шару гірських порід, що скріплюються взривораспорними анкерами збільшеної довжини і встановлюються з випередженням вибуху свердловинного заряду. Спосіб полягає в тому, що взривораспорний анкер вводять в гирлі свердловини послідовно сполучаються відрізками труб і розміщують на ділянці можливого обвалення бічних порід. В порожнину взривораспорного анкера вводять відрізок детонуючого шнура з капсулем-детонатором миттєвої дії, встановлюють герметизатор. Потім ділянку свердловини між її гирлом і герметизатором заповнюють вибуховою речовиною, встановлюючи капсуль-детонатор уповільненої дії. Відрізок детонуючого шнура підривають з випередженням на 1-2 секунди щодо вибуху вибухової речовини. 2 з.п. ф-ли, 7 іл.

Спосіб кріплення гірничих виробок з анкерним кріпленням в породах, схильних до пученію грунту

Винахід відноситься до гірської промисловості, зокрема до способу анкерного кріплення гірничих виробок

Спосіб контролю зчеплення анкерного кріплення з масивом гірських порід і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до гірської промисловості і призначене для контролю зчеплення анкерного кріплення з масивом гірських порід, необхідного для підтримання нею порід в стійкому стані

Спосіб анкерного кріплення гірничих виробок

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використане при анкерном кріпленні гірничих виробок, переважно пройдених в слабких вміщуючих породах, а також в умовах підвищеного гірського тиску

Спосіб боротьби з обдиманням грунту гірничих виробок

Винахід відноситься до гірничої справи, зокрема до способів боротьби з обдиманням грунту гірничих виробок

Спосіб кріплення гірничих виробок і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до гірничодобувної промисловості і може бути використане для кріплення горизонтальних виробок при перетинанні виробками різному орієнтованих площин ослаблення

Спосіб кріплення виробок з анкерним кріпленням

Винахід відноситься до гірської промисловості, зокрема до способу кріплення гірничих виробок з анкерним кріпленням

Спосіб розробки потужних крутопадаючих родовищ нестійких руд

Винахід відноситься до гірничодобувної промисловості і може бути використане при підземній розробці потужних крутопадаючих рудних родовищ, що характеризуються низькими характеристиками міцності руд. Спосіб розробки потужних крутопадаючих родовищ нестійких руд включає поділ рудного тіла на поверхи, а поверхів на горизонтальні або слабонаклонние шари, відпрацьовуються в низхідному порядку, виїмку руди в межах шарів заходками, закладку виробленого простору твердіючими матеріалами, проходку заходок другого і наступних шарів під закладних масивом. При проходці заходок другого і наступних шарів під закладних масивом з випередженням забою заходки в її боках, представлених нестійким рудним масивом, під кутом до поздовжньої осі заходки пробурюють шпури. Через шпури в період їх знаходження попереду вибою заходки в рудний масив нагнітають скріплює складу. При цьому відстань між шпурами приймають рівним подвоєній глибині проникнення в рудний масив на околиці шпуру скріплюючого складу, а довжину шпурів визначають з виразу. Технічним результатом заявляється способу розробки потужних крутопадаючих родовищ неустоачества закладних робіт. 2 іл.

Кріплення вертикального стовбура

Винахід відноситься до гірської промисловості, зокрема до конструкцій кріплення вертикальних стовбурів, і може бути використане в стовбурах вугільних шахт та рудників, а також вертикальних виробках підземної інфраструктури міст. Метою винаходу є створення конструкції кріплення, що дозволяє істотно знизити трудомісткість зведення, вартість, підвищити несучу здатність і надійність кріплення з керованим режимом роботи. Зазначений технічний результат досягають тим, що внутрішній водонепроникний шар збирають з чавунних тюбінгів, зовнішній вантажонесучий шар виготовляють з закладної суміші з активованими хвостами збагачення у якості в'яжучого і класифікованими відходами гірничого виробництва в якості великого і дрібного заповнювача, а зовнішній вантажонесучий шар пов'язують з породним масивом системою анкерів. 2ил.

Спосіб кріплення гірничих виробок і пристрій для його здійснення

Група винаходів відноситься до гірської промисловості, а саме до зміцнення підземних гірничих виробок. Технічний результат полягає в підвищенні безпеки робіт при закріпленні виробок і спрощення конструкції пристрою та способу монтажу захисного матеріалу. Спосіб кріплення гірничих виробок включає закріплення на зводі вироблення анкерів і монтаж на них сітчастого захисного матеріалу. На ряд закріплених на зводі вироблення анкерів підвішують пристрої, кожне з яких являє собою двуплечий важіль, плечі якого в робочому положенні утворюють тупий кут. Кожен важіль повертають за одне плече навколо точки підвісу, притискаючи захисний сітчастий матеріал іншим плечем до зводу вироблення, після чого виробляють закріплення анкерів під захищеним ділянкою вироблення зводу. Пристрій для кріплення гірничих виробок містить штангу, на кінці якої виконаний елемент для підвішування до закріпленому на зводі вироблення анкеру, пару опорних пальців, рухливо з'єднаних з тим же кінцем штанги з можливістю фіксації щодо штанги з утворенням двоплечого важеля. 2 н. і 2 з.п. ф-ли, 4 іл.

Спосіб створення породної кріплення гірничої виробки

Винахід відноситься до гірничої справи, а саме до будівництва підземних споруд, зокрема до створення кріплення гірничих виробок в тріщинуватих породах. Технічний результат спрямований на зменшення вартості зміцнення породного масиву навколо виробки за рахунок зменшення обсягу тампонажу дорогих швидкотверднучих смол, можливість вилучення і повторного використання герметизаторов (пакерів) шпурів, спрощення ін'єкційного обладнання. Спосіб полягає в тампонування бистротвердеющими смолами, наприклад поліуретаном, приконтурного шару породи через шпури глибиною 0,4-0,5 м. Нагнітання смоли в шпур припиняють після видавлювання її на поверхню породи на відстань 0,7-0,8 відстані між сусідніми шпурами в межах заходки створення породної кріплення. Буріння додаткових розрахункової глибини шпурів для тампонажу породного масиву рухомими твердіючими сумішами. 1 іл.

Спосіб комбінованої забутовки закріпного простору

Винахід відноситься до галузі будівництва гірничих виробок у складних інженерно-геологічних умовах з підвищеними зміщеннями масиву або зі значним гірським тиском, а також тунелів різного призначення в аналогічних умовах. Технічний результат спрямований на підвищення стійкості виробки за рахунок зниження дії зсувів масиву та гірничого тиску на кріплення, а також рівномірного розподілу навантаження. Спосіб комбінованої забутовки включає заповнення простору між кріпленням і вміщають гірничу виробку сипучими породами і твердіючими матеріалами. Після проходки і кріплення виробок виробляють забутовку пустот сипучими матеріалами. По мірі заповнення пустот в закрепное простір встановлюють перфоровані трубки на відстані 1-2 метри один від одного, так щоб їх вільний кінець виступав у простір виробітку. Через встановлені трубки в закрепное простір нагнітають спінюючу податливу піну для зв'язку елементів сипучої забутовки і заповнення пустот між ними. 1 іл.

Спосіб створення розвантажувальних щілин в удароопасном гірському масиві термообробкою свердловин

Винахід відноситься до гірничодобувної промисловості і може бути використано переважно при розробці рудних родовищ для охорони підготовчих і капітальних виробок, приведення в неудароопасное стан різного виду ціликів та інших елементів систем розробки в зонах підвищених напруг гірського масиву. Технічним результатом є спрощення способу розвантаження гірських порід. Спосіб включає буріння паралельних свердловин уздовж створюваної щілини на певній відстані один від одного, залежить від напруги в масиві, і руйнування перемичок між свердловинами. По керну свердловин оцінюють інтервал температур, в межах якого при нагріванні відбувається зниження міцності і модуля пружності порід, встановлюють різні за ступенем напруженості зони на обуренном ділянці, свердловини в зонах підвищених напруг обладнують термічними елементами, що створюють при роботі температуру не нижче середньої температури у встановленому інтервалі, а руйнування перемичок між свердловинами виробляють спільним дією гірничого тиску, тиску продуктів горіння і знеміцнення порід межскважинних перемичок термообробкою. 1 з.п. ф-ли, 1 пр., 2 іл.

Спосіб проведення і кріплення гірничих виробок у складних гірничо-геологічних умовах

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використане для проведення та кріплення підготовчих виробок у складних гірничо-геологічних умовах

Спосіб охорони повторно використовуваних підготовчих виробок

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використано для охорони підготовчих гірничих виробок

Спосіб переходу очисним вибоєм виробки, пройденої з підриванням покрівлі пласта

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використане для переходу гірничих виробок механізованим комплексом при розробці вугільних пластів

Тумба для підтримки повторно використовуваних підготовчих виробок

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використано для підтримки повторно використовуваних підготовчих виробок
Up!