PL220806B1

PL220806B1 - Method for performing the mining excavation within the area of rock mass disturbances, especially within a fault

Info

Publication number: PL220806B1
Application number: PL394673A
Authority: PL
Inventors: Antoni Gołaszewski; Arkadiusz Gołaszewski; Zygmunt Motyl; Piotr Motyl; Marek Steg; Maciej Steg; Marek Partyka
Original assignee: Gsg Mining Systems Spółka Akcyjna
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2016-01-29
Also published as: PL394673A1

Abstract

Wynalazek dotyczy sposobu przechodzenia wyrobiskiem górniczym przez strefę zaburzenia górotworu, zwłaszcza przez uskok, znajdującego zastosowanie w górnictwie podziemnym, gdzie po dojściu wyrobiskiem do zaburzenia (3) w pierwszej kolejności w jego strefie (3a) wierci się równolegle do osi wzdłużnej (O) co najmniej jeden otwór iniekcyjny rdzeniowy (4) o długości (I) sięgającej w głąb calizny na głębokość (b) nie mniejszą od trzykrotnego dobowego zabioru (2) i zatłacza się środek chemoutwardzalny. Następnie, na obrysie zaburzenia (3) wierci się i zatłacza otwory iniekcyjne powłokowe (5), a w końcu przez strefę zainiekowaną (7) wierci się otwory przekątne (6), przechodzące na wskroś tej strefy zainiekowanej (7), oraz zatłacza się przez nie środek chemoutwardzalny.The invention concerns a method of traversing a mining excavation through a rock mass disturbance zone, especially through a fault, applicable in underground mining, where, after reaching the disturbance (3) with the excavation, first of all, drilling is carried out in its zone (3a) parallel to the longitudinal axis (O) at least one core injection hole (4) with a length (I) reaching into the ground to a depth (b) not less than three times the daily intake (2) and the chemically hardening agent is injected. Then, on the contour of the disturbance (3), coating injection holes (5) are drilled and injected, and finally, diagonal holes (6) are drilled through the injected zone (7), passing through this injected zone (7), and injected through them chemically hardening agent.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób przechodzenia wyrobiskiem górniczym przez strefę zaburzenia górotworu, zwłaszcza przez uskok, znajdujący zastosowanie w górnictwie podziemnym, szczególnie przy wydobyciu węgla kamiennego.The subject of the invention is a method of passing a mining excavation through the rock mass disturbance zone, especially through a fault, which is used in underground mining, especially in hard coal mining.

Przechodzenie wyrobiskiem przez strefę zaburzenia górotworu stwarza wiele problemów techniczno-technologicznych i zawiązane jest z wieloma zagrożeniami. Jeśli zaburzenie przejawia się strefą o zasadniczo zmniejszonej wytrzymałości, zarówno przy prowadzeniu chodnika, jak i wyrobiska wybierkowego, występują obwały stropu, względnie ociosu stwarzające zagrożenie dla załogi oraz powodujące ograniczenie postępu przodka na czas niezbędny do zlikwidowania skutków obwału i wprowadzenia odpowiedniej profilaktyki środkami górniczymi.Passing the excavation through the rock mass disturbance zone creates many technical and technological problems and is associated with many threats. If the disturbance manifests itself in a zone of substantially reduced strength, both when running the pavement and the excavation excavation, there are roof or side walls posing a threat to the crew and limiting the advance of the face for the time necessary to eliminate the effects of the embankment and introduce appropriate prophylaxis with mining measures.

W takiej sytuacji można wykorzystywać rozwiązanie znane na przykład z polskiego opisu patentowego PL nr 185 456, zgodnie z którym w rejonie zaburzenia najpierw wierci się pod stropem otwory wielkośrednicowe i wsuwa się do nich kształtowniki korytkowe, których drugie końce podpiera się obudową górniczą zmechanizowaną. Tak zamocowane stropnice z kształtowników dodatkowo, tuż za linią ociosu przodka, mocuje się do stropu kotwiami sięgającymi do warstw stropu bezpośredniego. W następnym etapie tak wytworzoną prawie jednorodną belkę mocuje się dodatkowo długimi, prawie prostopadłymi do stropu kotwiami linowymi zakładanymi przy ociosie przodka, sięgającymi do wyżej leżących mocnych warstw skalnych stropu zasadniczego. Jak widać, wykonywanie tych robót jest pracochłonne i wymaga zatrzymania okresowego postępu przodka, co z kolei jest niekorzystne z punktu widzenia współpracy z górotworem, a dodatkowo powoduje straty ekonomiczne.In such a situation, it is possible to use the solution known, for example, from the Polish patent specification PL 185 456, according to which in the disturbance region, first large-diameter holes are drilled under the ceiling and tray sections are inserted into them, the other ends of which are supported by a mechanized mining support. The canopy sections made of sections, additionally, just behind the face line of the face, are attached to the ceiling with anchors reaching to the layers of the direct ceiling. In the next stage, the almost homogeneous beam produced in this way is additionally fastened with long, almost perpendicular to the ceiling, rope anchors installed at the side of the face, reaching to the above-lying strong rock layers of the main ceiling. As can be seen, the performance of these works is laborious and requires stopping the periodic progress of the face, which in turn is disadvantageous from the point of view of cooperation with the rock mass, and additionally causes economic losses.

W przypadku wystąpienia zaburzenia o postaci uskoku, problem, zwłaszcza w wyrobisku ścianowym, jest bardziej skomplikowany. Znany jest, na przykład z polskiego opisu patentowego PL nr 162 827 sposób przechodzenia ścianami z obudową zmechanizowaną przez poprzeczne uskoki o małych zrzutach. Sposób ten polega na tym, że przed zbliżeniem się przodka ściany do uskoku najpierw wybiera się strefę przyuskokową i zapełnia pustkę materiałem wypełniającym, a dopiero po tym przechodzi się przez ten rejon przodkiem ściany wybierając materiał wypełniający. Sposób ten wymaga zatrzymania przodka ścianowego na czas wybierania strefy uskokowej, przy czym wykonywanie tego sposobu związane jest z zagrożeniami wynikającymi z rozkładu ciśnień eksploatacyjnych na wybiegu przodka ścianowego, a także z ewentualnymi wypływaniem gazów, względnie wody ze szczeliny uskokowej. W przypadku uskoków usytuowanych przekątnie względem czoła przodka, kiedy to szczelina uskokowa przemieszcza się w przodku ścianowym w miarę postępu ściany, powstaje dodatkowy problem wynikający ze zmieniającego się w czasie miejsca wykonywania robót zabezpieczających przodek eksploatacyjny.In the event of a fault in the form of a fault, the problem, especially in a longwall excavation, is more complicated. It is known, for example, from the Polish patent specification PL 162 827, for the passage of walls with a powered support through transverse faults with small drops. The method is based on the fact that before the face of the wall approaches the fault, first the fault zone is selected and the void is filled with filling material, and only then the face of the wall is passed through this region, selecting the filling material. This method requires the stoppage of the longwall for the time of selecting the fault zone, and the implementation of this method is associated with the risks resulting from the distribution of operating pressures on the longwall run-on, as well as possible outflow of gases or water from the fault gap. In the case of faults situated diagonally in relation to the face of the face, when the fault gap moves in the face of the face as the wall progresses, an additional problem arises due to the changing place of work protecting the mining face with time.

Inny sposób prowadzenia eksploatacji ścianowej na odcinku zaburzenia geologicznego stosowany od wielu lat polega na tym, że za obszarem zaburzenia na wybiegu ściany wykonuje się nowa obcinkę ścianową, a po dojściu ściany do zaburzenia eksploatację zatrzymuje się. Następnie wyposażenie ściany przenosi się do nowej obcinki ścianowej i po zakończeniu zbrojenia ponownie ścianę uruchamia się z nowego miejsca. Oprócz ogromnych kosztów takiego działania występuje przy takim sposobie dodatkowe zagrożenie wynikające z oddziaływania pozostawionej części parceli pokładu na pozostałe pokłady w wiązce i tworzeniem sprzyjających warunków do powstawania tąpań.Another way of carrying out longwall mining in the section of a geological disturbance, which has been used for many years, is that after the disturbance area, a new longwall piece is made on the outskirts of the longwall, and after the longwall becomes disturbed, the mining is stopped. Then, the wall equipment is transferred to a new longwall section and after the reinforcement is finished, the wall is restarted from a new location. Apart from the enormous costs of such an operation, there is an additional risk with this method, resulting from the impact of the left part of the deck lot on the remaining decks in the bundle and creating favorable conditions for the formation of rockbursts.

Znane i stosowane w górnictwie podziemnym jest wzmacnianie skał górotworu z użyciem zazwyczaj dwukomponentowych klejów chemoutwardzalnych. Kleje te zatłacza się do skał górotworu w rejonach ich zmniejszonej wytrzymałości dla dodatkowego związania tych skał, względnie stosuje się je w systemie skojarzonym z kotwiami iniekcyjnymi dodatkowo spajającymi górotwór. W dotychczasowej praktyce górniczej nie ma znanego sposobu wykorzystania klejenia skał przystosowanego do specyfiki zaburzeń o zmieniającym się usytuowaniu, a także uskoków o różnym usytuowaniu względem przodka eksploatacyjnego.It is known and used in underground mining to strengthen rock masses with the use of usually two-component chemically hardened adhesives. These adhesives are injected into the rocks of the rock mass in the regions of their reduced strength for additional bonding of these rocks, or they are used in a system associated with injection bolts additionally bonding the rock mass. In the previous mining practice, there is no known method of using rock gluing adapted to the specificity of disturbances with changing location, as well as faults with different locations in relation to the mining face.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu przechodzenia wyrobiskiem górniczym przez strefę zaburzenia strefę zaburzenia górotworu, zwłaszcza przez uskok, który zapewni prawie normalne prowadzenie eksploatacji z wykorzystaniem klejenia skał w rejonie zaburzenia.The object of the invention is to develop such a method of passing through the mining excavation through the disturbance zone of the rock mass, especially through the fault, which will ensure almost normal operation with the use of rock bonding in the disturbance region.

Istota wynalazku polega na tym, że po dojściu do zaburzenia w pierwszej kolejności wykonuje się w strefie zaburzenia, w przybliżeniu równolegle do jego rozciągłości i/lub osi wzdłużnej co najmniej jeden, usytuowany centralnie, otwór iniekcyjny rdzeniowy, którego koniec sięga w głąb górotworu na odległość nie mniejszą od trzykrotnego dziennego postępu przodka i zatłacza się środek chemoutwardzalny o charakterystyce technicznej odpowiadającej warunkom górniczo-geologicznym w strefieThe essence of the invention consists in the fact that after reaching the disturbance, first, in the disturbance zone, approximately parallel to its extent and / or longitudinal axis, at least one centrally located core injection hole is made, the end of which extends into the rock mass by a distance not less than three times the daily progress of the face and a chemically hardening agent with technical characteristics corresponding to the mining and geological conditions in the zone is injected

PL 220 806 B1 zaburzenia. Następnie, na zewnątrz od tego otworu iniekcyjnego rdzeniowego, przy granicach strefy zaburzenia wykonuje się w przybliżeniu równoległe, zewnętrzne otwory iniekcyjne powłokowe o zbliżonym zasięgu w głąb górotworu, a następnie przez otwory te zatłacza się środek chemoutwardzalny o dobranej wcześniej charakterystyce. W końcowej fazie przez tak spreparowaną strefę zaburzenia wierci się, a następnie zatłacza się przez nie otwory przekątne o długościach większych od szerokości powłoki wzmocnionej strefy zaburzenia.Disorders. Then, outside of this core injection hole, at the boundaries of the disturbance zone, approximately parallel, external coating injection holes with a similar range are made into the rock mass, and then a chemo-hardening agent with previously selected characteristics is injected through these holes. In the final phase, the so prepared disturbance zone is drilled and then crowded with diagonal holes with lengths greater than the width of the reinforced zone of the disturbance zone.

W odniesieniu do zaburzenia mającego postać uskoku, po dojściu przodkiem do tego uskoku w jego płaszczyźnie środkowej, przechodzącej przez oś wzdłużną wierci się i zatłacza środkiem chemoutwardzalnym otwory iniekcyjne rdzeniowe, rozmieszczone w odstępach od siebie na wysokości szczeliny dostępnej z wyrobiska, po czym na zewnątrz szczeliny uskokowej wierci się i zatłacza otwory iniekcyjne powłokowe, otaczające szczelinę uskokową i ukierunkowane zgodnie z otworami iniekcyjnymi szczelinowymi. W końcu przez zainiekowaną strefę przyuskokową wierci się i zatłacza środkiem chemoutwardzalnym otwory przekątne względem poprzednich, przechodzące na wskroś przez zainiekowaną strefę przyuskokową i usytuowane w płaszczyznach przecinających pod kątem ostrym płaszczyznę środkową uskoku.With regard to the fault in the form of a fault, after the face has reached this fault in its median plane passing through the longitudinal axis, injection core holes are drilled and filled with a chemically hardening agent, spaced apart at the height of the gap accessible from the excavation, and then outside the gap shell injection holes, surrounding the fault slot and oriented in line with the slot injection holes, are drilled and plugged. Finally, diagonal holes in relation to the previous ones are drilled through the injected paraplegic zone and filled with a chemically hardened agent, passing through the injected paraplegic zone and located in planes intersecting the middle plane of the fault at an acute angle.

Najlepiej jest, gdy otwory przekątne wykonuje się z obu stron zaburzenia, tworząc ich układ w rzucie na płaszczyznę prostopadłą do płaszczyzny środkowej zbliżony do litery X.It is best when diagonal holes are made on both sides of the disturbance, creating a layout in the projection on a plane perpendicular to the median plane, close to the letter X.

Korzystnym jest, gdy otwory iniekcyjne powłokowe sąsiadujące ze sobą, zatłacza się jednocześnie środkiem chemoutwardzalnym.It is advantageous if the injection coating openings adjacent to one another are simultaneously thrust with a self-curing agent.

W najkorzystniejszym wykonaniu sposobu w otworach iniekcyjnych rdzeniowych, powłokowych i przekątnych osadza się kotwie iniekcyjne, przez które zatłacza się środek chemoutwardzalny.In the most preferred embodiment of the method, injection bolts are inserted into the injection core, sheath and diagonal holes, through which the self-curing agent is injected.

Zasadniczą zaletą sposobu według wynalazku jest bieżące wiązanie skał w strefie zaburzenia, w szczególności w szczelinie uskokowej i jej otoczeniu, umożliwiające prawie normalne prowadzenie przodka. Tworzy się przy tym ze związanej środkiem chemoutwardzalnym strefy zaburzenia strukturę wytrzymałą o charakterze belki nośnej, o profilu dobieranym w zależności od zasięgu zaburzenia. W przypadku przechodzenia przez uskok taki sposób zapewnia likwidację drożności szczeliny uskokowej, zwiększając zasadniczo bezpieczeństwo prowadzenia robót. Podkreślenia wymaga również to, że czoło przodka przechodzi przez strefę zaburzenia zabezpieczoną na wybiegu co najmniej na głębokości trzech zabiorów dziennych, a więc w sąsiedztwie czoła przodka strefa zanurzeniowa podlega już trzykrotnemu infekowaniu i spinaniu z calizną. Przebieg osi wzdłużnej zaburzenia w stosunku do usytuowania czoła przodka nie ma przy tym większego znaczenia tak, jak również przemieszczanie się strefy zaburzenia wzdłuż przodka w miarę jego postępu wybierania. Zaznaczenia wymaga również fakt, że charakter robót oraz środki techniczne do ich realizacji są praktycznie opanowane w technice górniczej, nie stwarzając dodatkowych utrudnień.The main advantage of the method according to the invention is the current binding of rocks in the disturbance zone, in particular in the fault fissure and its surroundings, enabling the face to be guided almost normally. At the same time, a strong structure is formed from the chemically hardened agent bonded disorder zone, in the form of a support beam, with a profile selected depending on the extent of the disorder. In the case of crossing a fault, this method ensures that the fault gap is obstructed, substantially increasing the safety of work. It should also be emphasized that the forehead passes through the disturbance zone secured on the paddock at least at the depth of three day divisions, so in the vicinity of the forehead, the dipping zone is already infected three times and stapled with the body. The course of the longitudinal axis of the disturbance in relation to the position of the forehead is not of great importance, as is the movement of the disturbance zone along the forehead as it is being excavated. It should also be noted that the nature of the works and the technical means for their implementation are practically mastered in mining technology, without creating additional difficulties.

Wynalazek został bliżej przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia fragment wyrobiska ścianowego w uproszczeniu z widokiem na ocios, z zaznaczoną szczeliną uskokową na ociosie, a fig. 2 - schematycznie przedstawiony fragment wyrobiska ścianowego w widoku z góry z zaznaczonym przebiegiem szczeliny uskokowej.The invention is presented in more detail in the example in the drawing, where Fig. 1 shows a simplified fragment of a longwall working with a view of the side wall, with a marked fault slot in the side wall, and Fig. 2 - a schematic representation of a fragment of a longwall working in a top view with a marked course of the slot. fault line.

W ociosie 1, w sąsiedztwie jednego z chodników przyścianowych 2 występuje uskok 3, którego szczelina 3a w danym położeniu ociosu 1 jest usytuowana skośnie względem linii ociosu 1, przez co przemieszcza się wzdłuż linii ociosu 1 sukcesywnie do postępu ściany. Prowadzenie wybierania w rejonie tego uskoku 3 rozpoczyna się od wykonania w szczelinie 3a uskoku 3, na wysokości h dostępnej na ociosie 1 ściany, długich otworów iniekcyjnych rdzeniowych 4, rozmieszczonych na dostępnej wysokości h1 tego uskoku 3. Długość I otworów iniekcyjnych rdzeniowych 2 sięga w głąb calizny na głębokość b nie mniejszą niż trzykrotny dzienny zabiór z ociosu 1 ściany i wierci się je w płaszczyźnie środkowej P przechodzącej przez oś wzdłużną O uskoku 3. Przez te otwory iniekcyjne rdzeniowe 4 zatłacza się do uskoku 3 środek chemoutwardzalny, odpowiedni dla danych warunków miejscowych. W tym czasie wierci się wzdłuż odkrytych granic lustra uskoku 3 środek chemoutwardzalny, odpowiedni dla danych warunków miejscowych. W tym czasie wierci się wzdłuż odkrytych granic lustra 3a uskoku 3 okalające otwory iniekcyjne powłokowe 5 o długości b zbliżonej do długości I otworów iniekcyjnych rdzeniowych 4, po czym zatłacza się do nich dobrany uprzednio środek chemoutwardzalny. W końcowej fazie wierci się otwory przekątne 6 względem poprzednich przechodzące na wskroś przez strefę zainiekowaną 7, przy czym te otwory przekątne 6 mają długość l2 większą od szerokości strefy zainiekowanej 7. Otwory przekątne 6 wierci się z obu stron uskoku 3 w kierunkach zbieżnych ze sobą tak, że w rzucie na płaszczyznę poziomą pary tych otworów przekątnych 6 tworzą zarys litery X. Po zrealizowaniu dziennego zabioru z ociosu 1 przodka ścianowego czynności zabez4In the side of the side 1, adjacent to one of the side walls 2, there is a step 3, the gap 3a of which in a given position of the side side 1 is inclined with respect to the line of the side side 1, so that it moves along the line of the side side 1 successively to the progress of the wall. The routing of the excavation in the region of this step 3 begins with the execution in the gap 3a of the step 3, at the height h available on the wall 1 of the wall, long injection core holes 4, arranged at the available height h1 of this step 3. The length of the injection core holes I 2 extends deep into solid to a depth b not less than three times a day from the side wall 1 of the wall and are drilled in the median plane P passing through the longitudinal axis O of step 3. Through these injection core holes 4, a chemically hardening agent suitable for the given local conditions is injected into the step 3. During this time, a chemosetting agent suitable for the given local conditions is drilled along the exposed boundaries of the fault mirror 3. At this time, the exposed edges of the mirror 3a of the step 3 surrounding the injection coating holes 5 with a length b similar to the length I of the core injection holes 4 are drilled, and then the chemically hardening agent selected beforehand is injected into them. In the final phase, diagonal holes 6 are drilled in relation to the previous ones, passing through the injected zone 7, these diagonal holes 6 have a length l2 greater than the width of the injected zone 7. Diagonal holes 6 are drilled on both sides of the step 3 in convergent directions so that in the projection on the horizontal plane, the pairs of these diagonal openings 6 form the outline of the letter X.

PL 220 806 B1 pieczające powtarza się, przez co każda strefa zainiekowana jest co najmniej trzykrotnie zabezpieczana na długości otworów iniekcyjnych rdzeniowych 4 i powłokowych 5, a więc stworzona jest pewna ruchowo bariera zabezpieczająca przed wypływem wody, gazu, względnie gruzu skalnego ze szczeliny 3a uskoku 3. Strefa zainiekowana 7 tworzy wytrzymałą belkę nośną, zabezpieczającą przed obwałem na granicy uskoku 3.The sealing process is repeated, so that each injection zone is secured at least three times along the length of the injection holes 4 and 5, so that a certain barrier is created to protect against the outflow of water, gas or rock debris from the gap 3a of the step 3 The injection zone 7 forms a strong load-bearing beam to prevent a fall at the edge of the fault 3.

Claims

Patent claims

1. The method of passing through the mining excavation through the rock mass disturbance zone, especially through the fault, according to which the head of the excavation passes through a disturbance with a reinforced mechanical structure, implemented by injecting chemically hardening agents, characterized in that after reaching the disturbance (3) it first performs in the zone of this disturbance (3), approximately parallel to its extent and / or longitudinal axis (O), at least one centrally located core injection hole (4), the length (I) of which extends to a depth (b) not less than than three times the daily progress (z) of the face (1) and is injected with a chemosetting agent with technical characteristics corresponding to the upper and geological conditions in the region of the disturbance (3), then at the external boundaries of the disturbance (3), shell injection holes (5) are made ) essentially parallel and close in length (l1) to the length (I) of the core injection holes (4) and injects a chemo-hardening agent passes through them, and in the final stage, through the disturbance zone (3) prepared in this way, diagonal holes (6) with lengths (I2) passing through the zone (7) of the disturbance (3) are drilled with the chemically hardened agent.

2. The method according to p. 1, characterized in that after the face (1) of the face reaches the step (3) in its median plane (P) passing through the longitudinal axis (O), injection core holes (4) spaced apart at the height ( h ₁ ) the fault gap (3a) accessible from the face, and then outside the fault gap (3a), injection coating holes (5) surrounding the fault gap (3a) and oriented in accordance with the core injection holes (4) are drilled and filled with a chemically hardening agent, and finally, diagonal holes (6) are drilled and plugged through the step gap (3a) and the injection zone (7).

3. The method according to p. A system according to claim 1 or 2, characterized in that the diagonal holes (6) are made on both sides of the disturbance (3), forming their arrangement in a projection on a plane perpendicular to the median plane (P), close to the letter X.

4. The method according to p. The method as claimed in claim 1 or 2, characterized in that adjacent injection ports (5) are injected simultaneously.

5. The method according to p. The method of claim 1 or 4, characterized in that injection bolts are inserted after drilling into the core injection holes (4), the coating injection holes (5) and the diagonal holes (6) through which the self-hardening agent is injected.