ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Вскрытие и подготовка месторождений полезных ископаемых осложняется зонами геологических нарушений, в которых горные породы находятся в перемятом состоянии. В таких состояниях чаще всего наблюдаются повышенные водопритоки, газовыделения, а крепь горных выработок испытывает повышенные нагрузки. Проведение выработок в зонах геологических нарушений без выполнения специальных мероприятий, как правило, сопровождается аварийными ситуациями: внезапные выбросы горной массы, обрушение крепи и т.д.

Известные способы горных выработок в сложных горно-геологических условиях являются в большинстве случаев трудоемкими, связаны с большими затратами материалов и трудовых ресурсов, повышенной опасностью для рабочих, значительными сроками выполнения работ, а также со значительным расходом упрочняющих материалов.

Снижение расхода цемента на упрочнение горного массива при проходке выработок в сложных условиях, включающей возведение перемычки , упрочнение массива в сечении выработки, упрочнение горного массива за контуром выработки, разрушение горного массива в сечении выработки, возведение постоянной крепи, предлагаемом способе достигается тем, что упрочнение горных пород в сечении выработки производят тощими цементно-зольными растворами с содержанием цемента в твердом растворе равным 0,1 ё0,2.

Перед зоной геологических нарушений, слабых горных пород или перед участком выработки в аварийном состоянии возводят бетонную перемычку 1, в сечении выработки бурят на глубину заходки l (4-5 м) скважины 2, параллельные оси выработки, и наклонные скважины 3, выходящие за контур выработки (рис.1, рис.2). Затем через скважины 2 производят нагнетание тощих цементно-зольных растворов с содержанием

цемента в твердой части раствора, состоящей из цемента и золы, 10-20% .

Рис. 1. Продольное сечение выработки

Нагнетание тощих растворов производят до повышения давления нагнетания, соответствующего радиусу распространения цементного раствора относительно скважин.

Твердая часть раствора с таким незначительным содержанием цемента заполняет трещины нарушенных горных пород или пустоты между обрушившимися кусками породы, а вода раствора отфильтровывается в трещины массива за пределы расчетного радиуса распределения твердой части раствора в сечении выработки.

Горные породы в сечении выработки с трещинами или пустотами между кусками породы, заполненные твердой частью нагнетаемого цементно-зольного раствора, представляют собой слабо замоноличенный горный массив с прочностными свойствами, незначительно превышающими прочностные свойства цементно-зольного камня, и с точки зрения прочности удовлетворяют лишь требованиям устойчивости груди забоя при ее разрушении при полном отсутствии горного давления.

После нагнетания через скважины 2 тощих цементно-зольных растворов производят нагнетание через скважины 3 «жирных» цементных растворов с большим содержанием цемента. При этом горный массив на определенном расстоянии от контура выработки представляет собой хорошо упрочненный (сильно замоноличенный) массив с прочностными свойствами, превышающими и прочность цементного камня, и прочность трещиноватого или разрыхленного горного массива в отдельности.

Толщина упрочненного горного массива 5 за контуром выработки определяется расчетным путем. Состояние горного массива 4 в сечении выработки изменяется при нагнетании цементных растворов через скважины 3 незначительно в сторону увеличения прочности цементно-зольного камня, так как нагнетание растворов через скважины 3 производят для набора большего радиуса упрочнения при большем давлении.

Распространение «жирных» цементных растворов, нагнетаемых через скважины 3, происходит в основном от контура выработки и лишь незначительно во внутрь выработки, так как ранее слабо замоноличенный через скважины 2 горный массив 4 препятствует распространению растворов, нагнетаемых через скважины 3.

После упрочнения описанным способом горных пород на глубину заходки
l= 4 ё5 м производят упрочнение на глубину следующей заходки, путем разбуривания скважин 2 и бурения под определенным углом новых скважин 3 и т.д., до упрочнения горных пород на длину участка 40 ё 50м или всей зоны геологического нарушения в направлении выработки.

Затем разбуривают перемычку 1 и проходят выработку обычным способом с шагом возведения постоянной крепи, соответствующим прочности укрепленного массива и горному давлению.

Под защитой постоянной крепи возможно осуществление последующего упрочнения горного массива, если, например, разрушение горного массива в сечении выработки производят буровзрывным способом.

Предлагаемый способ проходки горных выработок позволяет экономить 25 ё40% цемента.