PL220806B1 - Sposób przechodzenia wyrobiskiem górniczym przez strefę zaburzenia górotworu, zwłaszcza przez uskok - Google Patents

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.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przechodzenia wyrobiskiem górniczym przez strefę zaburzenia górotworu, zwłaszcza przez uskok, znajdujący zastosowanie w górnictwie podziemnym, szczególnie przy wydobyciu węgla kamiennego.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 strefie

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.

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.

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.

Korzystnym jest, gdy otwory iniekcyjne powłokowe sąsiadujące ze sobą, zatłacza się jednocześnie środkiem chemoutwardzalnym.

W najkorzystniejszym wykonaniu sposobu w otworach iniekcyjnych rdzeniowych, powłokowych i przekątnych osadza się kotwie iniekcyjne, przez które zatłacza się środek chemoutwardzalny.

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.

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.

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 zabez4

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.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób przechodzenia wyrobiskiem górniczym przez strefę zaburzenia górotworu, zwłaszcza przez uskok, zgodnie z którym czoło wyrobiska przechodzi przez zaburzenie o wzmocnionej strukturze mechanicznej, realizowanej za pomocą zatłaczania środków chemoutwardzalnych, znamienny tym, że po dojściu do zaburzenia (3) w pierwszej kolejności wykonuje się w strefie tego zaburzenia (3), w przybliżeniu równolegle do jego rozciągłości i/lub osi wzdłużnej (O) co najmniej jeden usytuowany centralnie otwór iniekcyjny rdzeniowy (4), którego długość (I) sięga w caliznę na głębokość (b) nie mniejszą niż trzykrotny dzienny postęp (z) przodka (1) i zatłacza się przez niego środek chemoutwardzalny o charakterystyce technicznej odpowiadającej warunkom górn iczo-geologicznym w rejonie zaburzenia (3), po czym przy granicach zewnętrznych zaburzenia (3) wykonuje się otwory iniekcyjne powłokowe (5) zasadniczo równoległe oraz zbliżone długością (l1) do długości (I) otworów iniekcyjnych rdzeniowych (4) i zatłacza się przez nie środek chemoutwardzalny, a w końcowej fazie przez tak spreparowaną strefę zaburzenia (3) wierci się, a następnie zatłacza środkiem chemoutwardzalnym otwory przekątne (6) o długościach (l2) przechodzących na wskroś przez strefę zainiekowaną (7) zaburzenia (3).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po dojściu ociosem (1) przodka do uskoku (3) w jego płaszczyźnie środkowej (P) przechodzącej przez oś wzdłużną (O) wierci się i zatłacza otwory iniekcyjne rdzeniowe (4) rozmieszczone w odstępach od siebie na wysokości (h₁) szczeliny uskokowej (3a) dostępnej z przodka, po czym na zewnątrz szczeliny uskokowej (3a) wierci się i zatłacza środkiem chemoutwardzalnym otwory iniekcyjne powłokowe (5) otaczające szczelinę uskokową (3a) i ukierunkowane zgodnie z otworami iniekcyjnymi rdzeniowymi (4), a w końcu wierci się i zatłacza otwory przekątne (6) przechodzące na wskroś przez szczelinę uskokową (3a) i strefę zainiekowaną (7).

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że otwory przekątne (6) wykonuje się z obydwóch stron zaburzenia (3), tworząc ich układ w rzucie na płaszczyznę prostopadłą do płaszczyzny środkowej (P) zbliżony do litery X.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że otwory iniekcyjne powłokowe (5) sąsiadujące ze sobą zatłacza się jednocześnie.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że w otworach iniekcyjnych rdzeniowych (4), otworach iniekcyjnych powłokowych (5) i otworach przekątnych (6) po wywierceniu osadza się kotwie iniekcyjne, przez które zatłacza się środek chemoutwardzalny.