Предотвращение пучения почвы выраток

4.1. Взрывощелевая разгрузка породного массива

Одновременно с обуриванием проходческого забоя бурятся разгрузочные шпуры в забойной части в боках выработки с обеих сторон (рис. 5).

В разгрузочные шпуры помещаются заряды ВВ, которые взрываются одновременно с зарядами в проходческих шпурах. Применение данного способа не снижает темпы проведения выработки, так как работы по разгрузке совмещения с работами проходческого цикла.

Рис. 5. Схема взрывощелевого способа разгрузки породного массива:

1 — разгрузочные шпуры; 2 — локальная область пониженных напряжений

Взрывощелевая разгрузка породного массива предупреждает пучение пород почвы за счет искусственного образования в приконтурном массиве локальной области пониженных напряжений. Наличие этой области позволяет перенести опорное давление в глубь массива, ускоряет образование в почве выработки зоны неупругих деформаций и тем самым уменьшает период интен­сивных смещений. Благодаря этому пучение пород почвы умень­шается или полностью предупреждается.

Параметры способа взрывощелевой разгрузки включают: длину разгрузочных шпуров, угол наклона разгрузочных шпу­ров к горизонту в сторону почвы и относительно продольной оси выработки в сторону забоя, расстояние между разгрузоч­ными шпурами, величину зарядов ВВ в разгрузочных шпурах.

Согласно шахтным исследованиям удовлетворительные ре­зультаты достигаются при длине шпуров L_ш=(0,5-0,7)B.

Расстояние между разгрузочными шпурами по длине выработки выбирается из условия разрушения породной перемычки между шпурами и составляет L = 0,2L_ш.

Разгрузочные шпуры бурят перпендикулярно к продольной оси выработки. Допускается отклонение оси разгрузочных шпу-ов на угол β = 10-15° в сторону забоя. Величина зарядов ВВ принимается из расчета:

L_ш <1,5 м — 1 патрон (200—300 г);

1,5< L_ш <2,5 м — 2 патрона (400—600 г);

L_ш >2,5 м — 3 патрона (600—900 г).

Способ взрывощелевой разгрузки распространяется на пологие и наклонные (до 26°) горные выработки, находящиеся вне зоны активного влияния очистных работ. Параметры способа для протяженных участков и закруглений для одних и тех горно-геолегических условий аналогичны. Для выработок, проводимых вкрест и под углом к простиранию пород, при определении параметров способа взрывощелевой разгрузки при­нимается средневзвешенное значение коэффициента крепости род.

На участках сопряжений и пересечений выработок при определении параметров способа взрывощелевой разгрузки необхо­димо учитывать наличие зон повышенных напряжений.

4.2. Конструкция обратного свода из разгруженных от напряже­ния и упрочненных пород почвы горных выработок

Конструкция обратного свода из разгруженных от напряже­ния и упрочненных пород почвы горных выработок, разработан­ная Коммунарским горно-металлургическим институтом сов­местно с ВНИИОМШСом, используется для борьбы с пучением пород. Сущность способа заключается в перераспределении на­пряжений вокруг выработки за счет изменения ее формы и ис­пользования горных пород в качестве естественного строитель­ного материала для возведения в почве выработки конструкции, способной оказать высокое сопротивление выдавливанию пород в выработку. При этом в почве выработки с помощью взрыва­ния малых зарядов ВВ создается зона интенсивной трещиноватости, чем достигается разгрузка пород от напряжений. После взрывания породы в этой зоне представляют собой естествен­ную, хорошо пригнанную по трещинам строительную конструк­цию типа каменной кладки. Размеры разбитых трещинами по­родных блоков могут колебаться в значительных пределах, а их границы имеют изломанные поверхности.

Скрепляющий раствор, нагнетаемый в разрушенную зону, поступает в криволинейные трещины и заполняет их. После схватывания раствора в почве выработки образуется монолит­ная конструкция из скрепленных горных пород, способная вы­держать значительные нагрузки со стороны массива (рис. 6).

Технологическая схема устройства обратного свода показана на рис. 7.

Разгрузка пород взрывом с последующим уп­рочнением их цементацией — высокопроизводительный и экономичный способ производства работ по предотвращению пучения почвы выработок.

Процесс возведения обратного свода из разгруженных и упрочненных пород включает следующие операции:

бурение шпуров для разгрузки пород от напряжения;

взрывание зарядов ВВ в почве выработки;

бурение тампонажных шпуров по разгруженным породам;

приготовление тампонажного раствора и нагнетание его разгруженные породы;

контроль за качеством работ.

Бурение разгрузочных шпуров производят одновременно с БВР в забое или отдельными заходками длиной по 10-15 м и с отставанием от забоя на 20-30 м. Технологический разрыв во времени между разгрузкой и упрочнением пород не должен превышать 7 суток.

Рис. 6. Конструкция обратного свода и схема расположения шпуров в почве выработки:

а — для разгрузки пород; б — для упрочнения пород: с_у — расстояние между контуром зоны упрочнения и контуром выработки; 2а — ширина выработки; d_p — расстояние между разгрузочными шпурами; 2S — высота выработки; ft_p — глубина разгруженной зоны; Л_у — глубина упрочненной зоны; l_р — глубина разгрузочных шпуров; d_y — расстояние между шпурами для упрочнения пород; l_у — глубина шпуров для упрочнения пород; d_mn — расстояние между устьями разгрузочных шпуров; с_р — расстояние между проектным контуром выработки и контуром зоны разгрузки и стенкой выработки.

Рис. 7. Технологическая схема устройства обратного свода:

1 — вагонетка с песком; 2 — вагон с цементом; 3 — емкость для приготовления раствора; 4 — упрочненная зона; 5 — насос; 6 — скважины для упрочнения пород; 7 — зона разру­шенных пород; 8 — шпуры для камуфлетных зарядов

4.3. Упрочнение пород почвы выработки анкерами

Анкерование – основной механический способ упрочнения горных пород, получивший широкое распространение.

В Подмосковном бассейне были испытаны металлические трубчатые железобетонные анкеры: металлическая трубчатая анкерная крепь с замком, образуемым и закрепляемым взры­вом. Она надежна и дешевле других металлических анкерных крепей.

Трубчатые анкеры изготовляют на заводах из труб диамет­ром 1—1,5 дюйма. Длина труб принимается в соответствии с паспортом. Нижний конец трубы 2 (рис. 8) оформляется в виде конуса 1, на верхнем конце делается фланцевое утолщение (буртик) 4 для закрепления опорной плиты 3.

Анкер устанав­ливается в скважине, диаметр которой должен быть больше диаметра анкера на 1—2 мм.

Рис. 8. Трубчатый анкер с замком, образуе­мым взрывом

В трубу в специальном футляре опускают заряд ВВ массой 10 г, который взрывают огневым или электрическим способом. В результате взрыва труба в зам­ковой части расширяется и закрепляется в скважине. При этом происходит уплотнение глин вокруг замкового расширения камуфлета), что повышает надежность закрепления анкера. Образовавшуюся камуфлетную полость заполняют цементно-песчаным раствором. Рекомендуемая схема располо­жения анкеров: два-три вертикальных анкера в ряду, перпендикулярном к оси штрека, при расстоянии между ряда-0,7—1,5 м.

Железобетонная трубчато-болтовая анкерная крепь (рис. 9) обеспечивает надежное закрепление замка после взрыва. Анкер состоит из отрезка трубы 1 диаметром 25—40 мм и дли-0,4—0,5 м, стального болта 3 диаметром 18 мм с утолще-ием 2 в нижней части и с резьбой и гайкой в верхней части для закрепления металлической опорной плиты 4. В
пробуренную скважину при помощи установочной трубы вводят отрезок трубы, в которую опускают заряд ВВ массой до 20 г.

Рис. 9. Трубчато-болтовой ж/б анкер

При взрыве заряда труба в замковой части расширяется и закрепляется в боках скважины. В закрепленную трубу наливают цементно-песчаный раствор и вводят болт. На верхнюю часть болта надевают опорную плиту или лежень и навинчивают гайку, которую подтягивают после приобретения бетоном достаточной прочности. Анкерный болт рекомендуется устанавливать в скважине таким образом, чтобы его нижняя утолщенная часть находилась в верхней полусфере камуфлетной плоскости.

Рекомендуемая схема расположения анкеров: два-три вертикальных анкера в ряду, перпендикулярном оси штрека, при расстоянии между рядами 0,7—1,5 м.

4.4. Инъекционное упрочнение пород

Рис. 9. Конструкция анкеров-инъекторов:

а — со сталеполимервым замком; б — с замком клинощелевого типа;

в — с замком конст­рукции ДонУГИ