СПОСОБ ОХРАНЫ ВЫРАБОТОК В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ
METHOD OF PROTECTION OF WORKINGS IN WORKED-OUT AREA

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано преимущественно при селективной разработке мощных залежей высокоценных руд для охраны подготовительных и капитальных выработок при схемах их расположения в выработанных пространствах и способе управления кровлей полной закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.
Известен способ разгрузки контура выработки от напряжений, включающий перераспределение напряжений в окрестности горной выработки с помощью разгрузочных щелей и заполнением их податливым материалом (А.С. СССР №641109, Е21D 13/02, 1979 г.).
Способ осуществляется следующим образом. При проведении выработки в приконтурном массиве нарезают щели в виде периодически расположенных полостей, расширяющихся по мере приближения к контуру выработки и чередующихся с породными перемычками переменного размера. Полости заполняют податливым материалом. С ростом горного давления в окрестности выработки щель постепенно смыкается, обеспечивая плавное перераспределение горного давления вглубь массива.
Известен также способ охраны подготовительных выработок, включающий проведение с опережением ниже охраняемой выработки разгрузочной полости, которую заполняют податливым материалом. Образующаяся вокруг полости зона разгрузки обеспечивает охрану выработки от повышенного горного давления (А.С. СССР №1716145, 5 Е21D 11/00, 1989 г.).
Общим недостатком указанных способов является высокая трудоемкость и сложность их реализации в закладочном массиве, поскольку в процессе создания разгрузочных полостей может произойти самообрушение закладки до заполнения полостей податливым материалом.
Известен также способ охраны подготовительных выработок, заключающийся в использовании закладки выработанного пространства путем возведения по обе стороны выработки бутовых полос с различной податливостью для образования зоны разгрузки вокруг выработки (Бажин Н.П. и др. Охрана подготовительных выработок без целиков. - М.: Недра, 1975, с.58-59).
Недостатком этого способа помимо его высокой трудоемкости является опасность пучения сравнительно слабых слоев закладки в почве охраняемой выработки под воздействием на них опорных нагрузок, создаваемых двойными бутовыми полосами.
Наиболее близким к предлагаемому техническим решением (прототипом) является способ охраны подготовительных выработок, заключающийся в использовании закладки выработанного пространства путем создания в нем зоны локальной разгрузки от горного давления. Это достигается тем, что в месте последующего проведения выработки или над местом расположения полевой выработки оставляют незаложенный закладочным материалом участок шириной 25-30 м. Охраняемую выработку проходят после уплотнения пород выработанного пространства (А.С. СССР №735804 Е21Р 15/00, 1980 г.).
Основным недостатком такого способа является невозможность обеспечения достаточной устойчивости пород кровли при проведении выработки по обрушенным породам, уплотнение которых будет происходить довольно медленно, особенно в условиях труднообрушаемых пород кровли выработанного пространства. Расслоившиеся и частично обрушенные породы такой кровли при проходке выработки по ним будут постоянно создавать угрозу самообрушения, что потребует принятия сложных мер по обеспечению безопасности, проведения выработки и больших затрат на ее поддержание.
Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости выработок, сооружаемых в массиве твердеющей закладки, нагруженном полным весом налегающей толщи пород, за счет создания локальных зон вторичной разгрузки по трассе последующего проведения выработок.
Технический результат достигается тем, что локальные зоны разгрузки создают с помощью разгрузочных полостей и заполнения их податливым материалом, причем для упрощения технологии сооружения разгрузочных полостей, их создают при формировании закладочного массива, при этом в качестве податливого материала разгрузочной полости используют слой твердеющей закладки, которому при заливке придают повышенную податливость по сравнению с другими слоями.
Разгрузочные полости создают в боках выработки.
Разгрузочную полость создают в кровле или почве охраняемой выработки.
Охраняемую выработку располагают в породах почвы выработанного пространства.
Охраняемую выработку создают способом «выкрепления».
Разгрузочную полость по трассе охраняемой выработки создают до ее проведения.
В качестве податливого материала разгрузочной полости используют подсыпку из породной мелочи.
На фиг.1-3 даны схемы расположения выработки в закладочном массиве в поперечном разрезе по простиранию с зонами разгрузки, образованными податливым слоем, располагающимся соответственно на уровне проведения выработки в среднем ее сечении (фиг.1), в почве (фиг.2) и кровле (фиг.3). На фигурах цифрами обозначены: 1 - закладочный массив, сформированный в отработанных лентах залежи; 2 - охраняемая выработка; 3 - слой закладки повышенной податливости; 4 - зона разгрузки.
Способ осуществляется следующим образом.
Например, в закладочном массиве 1, формирующемся при отработке залежи богатых руд, необходимо в дальнейшем пройти транспортную выработку 2 (шириной 4 м и высотой 3 м) на уровне 8 м от почвы выработанного пространства для отработки запасов вкрапленных руд, залегающих в кровле богатых. В этом случае закладочный массив до уровня 9 м от почвы выработанного пространства формируют, исходя из обычно принятого нормативного коэффициента компрессии закладки, равного 5%, затем укладывают по всей ширине ленты слой 3 из материала с расчетным коэффициентом компрессии, равным 10%. Это может быть та же закладочная смесь с пено- или газообразующими добавками, которые при затвердевании смеси придают ей пористую структуру и таким образом увеличивают податливость материала.
После затвердевания слоя 3 вышележащие слои закладки снова формируют без применения добавок.
После набора закладкой нормативной прочности по намеченной трассе проходят выработку, которая в боках на уровне 1 м от почвы будет иметь разгрузочные полости, обеспечивающие ее охрану при нагружении закладочного массива весом подработанной толщи пород.
В зависимости от конкретных условий разгружающий слой может быть сформирован в почве или кровле охраняемой выработки.
Разгрузочную полость можно создавать в закладочном массиве на контакте с породами почвы выработанного пространства, а охраняемую выработку в этом случае располагают в породах почвы выработанного пространства (фиг.4).
Выработка может быть сооружена также способом «выкрепления» в процессе формирования закладочного массива с помощью опалубки, выставляемой по трассе выработки.
В качестве материала податливого слоя можно использовать также слой подсыпки из породной мелочи. Тогда перед заливкой следующих слоев его изолируют полиэтиленовой пленкой или другим рулонным материалом.
Таким образом, применение предложенного способа позволяет заранее создавать в закладочном массиве разгруженные зоны, обеспечивающие благоприятные условия для проведения и поддержания выработок.
Возможность применения такого способа охраны подтверждается данными натурных наблюдений в выработках, пройденных в закладочном массиве на руднике "Комсомольский" Норильского ГМК. При их обследовании было установлено, что на участках, где закладочный массив в боках выработки включал податливый слой в виде подсыпки из породной мелочи, разрушений на контуре выработки не наблюдалось даже при отсутствии крепи. В то же время на участках, где не было такой подсыпки, отмечалось разрушение закладки в боках и кровле выработки, что потребовало применение крепи.