Способ управления горным давлением

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых преимущественно в зоне вечной мерзлоты. Способ управления горным давлением заключается в формировании целика и укладке податливых элементов в кровле целика или его подошве. Целик формируют из смеси породной массы, охлажденной до отрицательной температуры от -10°С до -40°С, и воды, используемой в качестве вяжущего, при соотношении объемов воды и породной массы отрицательной температуры от 1:28 до 1:4. В теле целика размещают податливые элементы в виде эластичных сосудов, заполненных рабочим агентом. В качестве рабочего агента используют сжатый газ, жидкость или газожидкостную смесь. Изобретение позволяет повысить производительность и безопасность при ведении горных работ за счет регулирования податливости возводимых целиков и снижения трудоемкости их формирования. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых, преимущественно в зоне вечной мерзлоты, для управления горным давлением при помощи податливых целиков.

Известен способ управления горным давлением, заключающийся в формировании податливого целика из смеси породной массы с добавлением в качестве вяжущего цемента (см. патент РФ №2087713, 1997).

Недостатками известного способа являются увеличенные трудозатраты и время его формирования в условиях криолитозоны (вечной мерзлоты) за счет увеличенного времени схватывания цементного вяжущего под действием низких температур.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ управления горным давлением путем формирования податливого целика, заключающийся в возведении бетонного столба и укладке слоя из деревянных брусьев (см., например, а.с. СССР №472194, 1975).

Податливость этого целика является нерегулируемой, а диапазон изменения податливости ограничивается деформационными свойствами деревянных брусьев и бетона. Кроме того, при ведении горных работ в условиях криолитозоны применение бетона в качестве вяжущего удлиняет сроки набора целиком необходимой прочности, а использование в качестве податливых элементов деревянных брусьев является нежелательным, т.к. при низких температурах деревянные податливые элементы меняют свои прочностные свойства.

Изобретение решает задачу повышения производительности ведения горных работ в условиях криолитозоны, а также повышения эффективности управления горным давлением за счет регулирования податливости сформированного целика.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении возможности регулирования податливости возводимых целиков за счет чего снижается трудоемкость их формирования и повышается производительность и безопасность при ведении горных работ. Указанный технический результат достигается тем, что в способе управления горным давлением, заключающемся в формировании целика, укладке податливых элементов в кровле целика или его подошве, целик формируют из смеси породной массы, охлажденной до отрицательной температуры от -10°С до -40°С, и используемой в качестве вяжущего воды при соотношении объемов воды и породной массы отрицательной температуры от 1:28 до 1:4 соответственно.

А также тем, что в кровле целика или его подошве размещают податливые элементы, которые выполняют в виде эластичных сосудов, заполненных рабочим агентом.

Целесообразно в качестве рабочего агента использовать сжатый газ.

Также возможно в качестве рабочего агента использовать жидкость.

Кроме того, возможно в качестве рабочего агента использовать газожидкостную смесь.

В указанную совокупность включены признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения заявленного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично представлен разрез предлагаемого целика, на котором показаны целик 1, созданная в его пределах выработка 2, в которой размещены сосуды 3 из эластичного и водо-воздухонепроницаемого материала (прорезиненная ткань, полиэтилен и др.), оснащенные приспособлением для дистанционного регулирования давления в них. Сосуды посредством трубопроводов 4 соединены с приспособлением 5 для регулирования давления рабочего агента в сосудах.

Способ осуществляется следующим образом.

После отработки первичной камеры ее заполняют послойно льдопородной смесью. При этом дробленые куски пустой породы, охлажденные до температуры от -10°С до -40°С, промывают водой с температурой +4 -+5°С, которая замерзает, превращаясь в лед, и играет роль вяжущего.

С учетом того, что температуру подаваемой воды ниже+4°С трудно сохранить до смешивания ее с пустой породой из-за утепления ее рудничным воздухом, а температура охлажденных кусков пустой породы реально может влиять на процесс замораживания воды при температуре ниже -10°С, были рассчитаны и экспериментально проверены необходимые соотношения объемов воды и породной массы, используемые при формировании льдопородного целика.

Было установлено, что объем породы должен превышать объем воды:

при температуре породы -10°С в 28-30 раз,

при температуре породы -15°С в 16-17 раз,

при температуре породы -20°С в 11-12 раз,

при температуре породы -25°С в 8-9 раз,

при температуре породы -30°С в 7 раз,

при температуре породы -35°С в 5-6 раз,

при температуре породы -40°С в 3-4 раза.

Такое соотношение обеспечивает создание монолитного льдопородного целика с обеспечением устойчивости обнажений от 20 до 40 м, что вполне достаточно для решения практических задач в условиях криолитозоны.

После создания целика 1 в его пределах создают выработку 2, в которую помещают сосуды 3 из эластичного и водо-воздухонепроницаемого материала (прорезиненная ткань, полиэтилен и др.), оснащенные приспособлением для дистанционного регулирования давления в них. Сосуды заполнены рабочим агентом, в качестве которого может быть использована жидкость, газ под давлением или совместно жидкость и газ под давлением. Сосуды посредством трубопроводов 4 соединены с приспособлением 5 для регулирования давления рабочего агента в сосудах.

Регулирование податливости целика, а следовательно, и нагрузки на целик производят уменьшением или увеличением давления внутри сосудов, которое осуществляют любым известным способом, т.е. за счет создания разнопеременной нагрузки на горный массив.

Изобретение позволяет снизить трудоемкость создания целика и одновременно повысить устойчивость выработок и предотвратить удароопасные ситуации на горных предприятиях в условиях криолитозоны.

1. Способ управления горным давлением, заключающийся в формировании целика, укладке податливых элементов в кровле целика или его подошве, отличающийся тем, что целик формируют из смеси породной массы, охлажденной до отрицательной температуры от - 10°С до -40°C, и воды, используемой в качестве вяжущего, при соотношении объемов воды и породной массы отрицательной температуры от 1:28 до 1:4.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в теле целика размещают податливые элементы в виде эластичных сосудов, заполненных рабочим агентом.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве рабочего агента используют сжатый газ.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве рабочего агента используют жидкость.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве рабочего агента используют газожидкостную смесь.