Способ сооружения подземных выработок в слабоустойчивых и неустойчивых породах

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам проходки шахт, гидротехнических и транспортных тоннелей. Цель изобретения - сокращение сроков строительства и снижение затрат на крепление. Для этого по контуру выработку 1 бурят скважины 2. Скважины 2 бурят на глубину, превышающую зону влияния 4 выработки 1 на первичное напряженно-деформированное состояние пород массива. За пределы зоны влияния 4 нагнетают связующий состав 3 с предварительно стабилизированными объемными свойствами, например - ПАВ. Связующий состав 3 включает два вяжущих вещества с различным временем отверждения. При этом проходку выработки 1 осуществляют после отверждения одного из вяжущих веществ связующего состава 3. Это приводит к тому, что породы 5 приобретают большую прочность и устойчивость. Зону влияния 4 выработки 1 на первоначально деформированное состояние пород массива определяют из условия: L=HTG(45°-φ/2), где φ - угол внутреннего трения в породе

H - высота подземной выработки. Затем осуществляют возведение крепи. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,„, 1479658 А1 (51) 4 Е 21 D 11, 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4212167/23-03 (22) 18. ° 02. 87 (46) 15.05.89. Бюл. 1"- 18. (71) Специализированный проектноизыскательский институт "Гидроспецпроект" (72) И.Е.Рыжевский, С.В.Пархоменко и В.А.Хвальковский (53) 622.281 (088.8) (56) Заславский D.Ç. и др. Инъекционное упрочнение горных пород. И.: Недра, 1984, с. 159-162.

Там же, с. 142-143. (54) СПОСОБ СООРУЖЕШИ .ПОДЗЕИНЫХ

ВЫРАБОТОК В СЛАБОУСТОЙЧИВЫХ И НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОДАХ (57) Изобретение относится к горному делу, в частности к способам проходки шахт, гидротехнических и транспортных тоннелей. Цель изобретения сокращение сроков строительства и снижение затрат на крепление. Для этого по контуру выработки 1 бурят скважины ?. Скважины 2 бурят на глубину, превышающую зону 4 влияния выработки 1 на первичное напряженнодеформированное состояние пород массива. За пределы эоны 4 влияния нагнетают связующий состав 3 с предварительно стабилизированными объемными свойствами, например ПАВ. Связую щий состав 3 включает два связующих вещства с различным временем отверждения. При этом проходку выработки 1 осуществляют после отвержд:.ния одного иэ вяжуцнх веществ связующего состава 3. Это приводит к тому, что породы 5 приобретают большую прочность и устойчивость. Зону 4 влияния выработки 1 на первоначально деформированное состояние пород массива определяют иэ условия: 1 = H tg(45 — p/2), где U — угол внутреннего трения в породе; Н вЂ” высота подземной выработки. Затем осуществляют возведение крепи. 2 э.п. h-лы, 1 ил.

1479658

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам проходки шахт, гидротехнических и транспортных тоннелей, камер и других подземных выработок в слабоустойчивых и неустойчивых породах.

Целью изобретения является сокращение сроков строительства и снижение затрат на крепление. 10

На чертеже приведена схема реализации описываемого способа.

Способ осуществляется следующим образом.

По контуру выработки 1 бурят 15 скважины 2, затем в них нагнетают связующий состав 3 и проходят выработку 1 с последуюцим возведением крепи. Скважины 2 бурят на глубину, превышающую зону 4 влияния выработки 20

1 на первоначальное напряженно-деформированное состояние массива, и за пределы указанной зоны 4 производят нагнетание связующего состава 3 с предварительно стабилизированными объемными свойствами, например ПАВ, включающего по крайней мере два вяжущих вещества с различным временем отверждения. В качестве таких вяжущих веществ могут быть использованы 30 синтетические смолы, жидкое силикатное стекло, цемент, гипс, известь, битум и т.д., предпочтительно полиэфируретановые, эпоксидно-фурановые, гипсополимерные связующие составы.

Состав готовят путем смешивания двух вяжущих веществ в специальных смесителях. Далее стабилизируют объемные свойства связующей смеси путем введения поверхностно-активных веществ 40 (алкилсульфонатов), т.е. предотвращают расслаивание их под действием гравитационных сил или физико-химических процессов (сорбции) во время . дальнейшего нагнетания. Нагнетание 45 связующего состава 3 производят только за пределы указанной зоны 4. Это объясняется тем, что за пределами эоны 4 порода. 5 сохраняет естественное напряженно-деформированное состояние и еце не возникают растягивающие напряжения. При упрочнении такой породы, находящейся в естественном состоянии, обеспечивается ее работа в благоприятном режиме с точки зрения напряженного состояния впоследствии при проходке выработки 1.

Проходку выработки 1 осуществляют после отверждения одного из вяжущих веществ связующего состава 3 до отверждения другого вяжущего вещества.

После отверждения одного из вяжущих веществ состава 3 порода 5 приобретает большую прочность и устойчивость за счет сокращения количества пор и трещин, ранее заполненных газом и водой. Эта прочность обеспечивает воэможность проходки выработки 1;без заметных нарушений и вывалов породы

5. Однако изменения в напряженнодеформированном состоянии массива все же происходят, что в конечном итоге (за время эксплуатации подземной выработки 1) может привести к нарушению ее устойчивости. Вместе с породой 5 деформируется связующий состав 3 как элемент единой системы порода — крель. В первой полимерной сетке, образованной отверждением первого вяжущего вещества, накапливаются напряжения, в то время как второе вяжущее вещество находится в вязкотягучем состоянии, при котором напряженное состояние невозможно ° Через определенное расчетное время после проходки выработки отверждается второе вяжущее вещество, но уже после возникновения определенной деформации породы 5. Таким образом, вторая полимерная сетка начинает работать в напряженном режиме, при этом прочность и долговечность выработки увеличиваются. Кроме того, благодаря наличию в связующем составе 3 второго вяжущего вещества, которое в первый момент времени играет роль пластификатора, в связующем составе 3 снижаются внутренние напряжения, что сказывается на когезионной прочности связуюцего. состава 3, 1

Зону 4 влияния выработки 1 на первоначальное напряженно-деформированное состояние пород массива определяют иэ условия:

Р =Н g (45 — — -) о

2 где р — угол внутреннего трения в породе, град;

H — высота подземной выработки, м.

Выбор зоны 4 такой длины обуславливается тем, что любая порода 5 имеет свои физико-механические характеристики, определяющие устойчивость массива. Главным образом на устойчи1479о58 вость массива оказывает влияние так называемый угол внутреннего трения породы 5 (угол M). С учетом этого угла по геометрическим законам можно установить длину зоны 4 влияния выработки 1 на первоначальное напряженно-деформированное состояние массива, Формула изобретения

I =-Htg (45 — — -) о Ч

Составитель Л.Березкина

Редактор И.Рыбченко Техред М.Ходанич Корректор И.Келемеш

Заказ 2517/33 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ Государс твенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производствен.i.>-иэцагельский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

1. Способ сооружения подземных выработок в слабоустойчивых и неустойчивых породах, включающий бурение скважин по контуру выработки, на- 15 гнетание в них связующего состава и проходку выработки с последующим возведением крепи, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью сокращения сроков строительства и снижения за- 2р трат на крепление, скважины бурят на глубину, превышающую зону влияния выработки на первоначальное напряженно-деформированное состояние пород массива, и нагнетают в скважины сос- 25 тав, состоящий из двух вяжущих веществ с раэличным временем отверждения, при этом проходку выработки

1 осуществляют после отверждения одного из вяжущих веществ до отверждения другого, 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что величину эоны вл. яния выработки на первоначальное напряженно-деформированное состояние пород массива определяют иэ условия: где ц — угол внутреннего трения в породах;

Н вЂ” высота подземной выработки, м.

3. Способ. по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что для нагнетания используют состав с предварительно стабилизированными свойствами, например ПАВ.