[go: up one dir, main page]

RU2558085C1 - Method of driving of vertical mine shafts in flooded unstable rocks - Google Patents

Method of driving of vertical mine shafts in flooded unstable rocks Download PDF

Info

Publication number
RU2558085C1
RU2558085C1 RU2014131927/03A RU2014131927A RU2558085C1 RU 2558085 C1 RU2558085 C1 RU 2558085C1 RU 2014131927/03 A RU2014131927/03 A RU 2014131927/03A RU 2014131927 A RU2014131927 A RU 2014131927A RU 2558085 C1 RU2558085 C1 RU 2558085C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rocks
holes
contour
row
compensation
Prior art date
Application number
RU2014131927/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ибрагим Магомедович Паланкоев
Original Assignee
Ибрагим Магомедович Паланкоев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ибрагим Магомедович Паланкоев filed Critical Ибрагим Магомедович Паланкоев
Priority to RU2014131927/03A priority Critical patent/RU2558085C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2558085C1 publication Critical patent/RU2558085C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: method includes the formation of ice wall around a shaft outline. Execution of drilling-and-blasting works by drilling the breaking and main blastholes with their subsequent loading by explosive charges and blast firing. Monitoring of stresses in freezing columns in the zones of contact of two rocks with differing physico-mechanical properties. At achievement of maximum allowable values of tension in freezing columns in zones of contact of two rocks with differing physico-mechanical properties in a face between the last row of breaking blastholes and the shaft outline trunk contour two rows of compensation non-charged blastholes are drilled which form pre-outline and outline row of blastholes and located chequerwise with reference to each other. These rows are located at the pre-set distances from the main blastholes and the shaft contour. The centre of each compensation blasthole of the pre-outline row is located between the neighbouring blastholes and at the same distance from them.
EFFECT: decrease of power losses during drilling-and-blasting works inside a shaft contour that allows to increase the speed of its driving.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способу проходки вертикальных шахтных стволов в обводненных неустойчивых горных породах.The invention relates to the mining industry, and in particular to a method of sinking vertical shaft shafts in flooded unstable rocks.

Известен способ проходки вертикальных шахтных стволов в обводненных неустойчивых горных породах, включающий замораживание пород на месте расположения ствола, создание водоизоляционной тампонажной завесы вокруг ледопородного ограждения с последующим разрушением горных пород, их выемкой, креплением шахтного ствола и тампонажем закрепного пространства [1].There is a method of sinking vertical shaft shafts in flooded unstable rocks, including freezing rocks at the location of the trunk, creating a waterproofing grouting curtain around the ice-rock fence with subsequent destruction of rocks, their excavation, securing the shaft shaft and cementing the fixed space [1].

Недостатком данного технического решения является разрушение замораживающих колонок в зоне контакта пород с различными скоростями прохождения упругих волн, возникающих при взрывании шпуровых зарядов.The disadvantage of this technical solution is the destruction of freezing columns in the contact zone of rocks with different velocities of the passage of elastic waves that occur when blasting hole charges.

Известен способ проходки вертикальных шахтных стволов в обводненных неустойчивых горных породах, включающий формирование ледопородного ограждения вокруг ствола, проведение буровзрывных работ, определение положения забоя в процессе взрывания зарядов взрывчатых веществ (ВВ) с предельно допустимой силой воздействия упругих волн на замораживающие колонки относительно границ контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами, после чего осуществляют разрушение пород в режиме, обеспечивающем величину напряжений в замораживающих колонках, создаваемых упругими волнами, равную или меньшую максимально допустимого значения [2].A known method of sinking vertical shaft shafts in flooded unstable rocks, including the formation of an ice-rock fence around the trunk, drilling and blasting, determining the position of the face during the explosion of explosive charges (EX) with the maximum allowable force of elastic waves on freezing columns relative to the contact boundaries of two rocks with various physical and mechanical properties, after which the destruction of rocks is carried out in a mode that provides the magnitude of stresses in the freeze waving columns created by elastic waves equal to or less than the maximum allowable value [2].

Данное изобретение предотвращает разрушение замораживающих колонок. При проведении буровзрывных работ при крепости пород выше пятой категории по шкале Протодьяконова уменьшение величины воздействия упругих волн на замораживающие колонки осуществляют за счет изменения (уменьшения) массы одновременно взрываемых зарядов взрывчатых веществ до максимально допустимого значения, что снижает эффективность процесса разрушения горных пород внутри контура ствола. Этот способ взят мною в качестве прототипа.This invention prevents the destruction of freezing columns. When carrying out drilling and blasting operations with rock strength above the fifth category according to the Protodyakonov scale, the magnitude of the effect of elastic waves on freezing columns is reduced by changing (decreasing) the mass of explosives at the same time exploded to the maximum permissible value, which reduces the efficiency of the rock destruction process inside the trunk contour. This method is taken by me as a prototype.

Задачей изобретения является повышение скорости проходки ствола за счет уменьшения энергетических потерь взрывной волны внутри контура ствола с обеспечением сохранности замораживающих колонок.The objective of the invention is to increase the rate of penetration of the barrel by reducing the energy loss of the blast wave inside the contour of the barrel while ensuring the safety of freezing columns.

Это достигается тем, что в способе, включающем формирование ледопородного ограждения вокруг контура ствола, проведение буровзрывных работ путем бурения врубовых и отбойных шпуров с последующим их заряжанием зарядами ВВ и взрыванием зарядов, контроль напряжений в замораживающих колонках в зонах контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами, а также механизированную погрузку отбитой породы, крепление шахтного ствола с тампонажем закрепного пространства, при достижении предельно допустимых значений напряжений в замораживающих колонках в забое бурят на заданном расстоянии от последнего ряда отбойных шпуров компенсационные незаряженные шпуры, образующие предконтурный ряд, при этом центр каждого компенсационного шпура этого ряда расположен между соседними отбойными шпурами и на одинаковом от них расстоянии, а также - контурный ряд незаряженных компенсационных шпуров, расположенный относительно предконтурного ряда компенсационных шпуров в шахматном порядке и на заданном расстоянии от стенки ствола. При этом расстояние между последним рядом отбойных шпуров и предконтурным рядом компенсационных шпуров определяют из выражения:This is achieved by the fact that in the method, which includes the formation of an ice-rock fence around the contour of the trunk, drilling and blasting by drilling cut and drill holes with their subsequent loading with explosive charges and blasting charges, controlling stresses in freezing columns in the contact zones of two rocks with different physical and mechanical properties, as well as mechanized loading of broken rock, mounting a mine shaft with grouting of the fixed space, when reaching the maximum permissible stress values in the deputy in the working columns in the face are drilled at a predetermined distance from the last row of boreholes, compensation uncharged boreholes forming a pre-contour row, the center of each compensation bore of this row is located between adjacent boreholes and at the same distance from them, as well as the contour row of uncharged compensation boreholes, located relative to the pre-contour row of compensation holes in a checkerboard pattern and at a given distance from the barrel wall. The distance between the last row of bore holes and the contour row of compensation holes is determined from the expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где dП - диаметр патрона ВВ в отбойных шпурах.;where d P is the diameter of the explosive cartridge in jack bore holes .;

kЗАЖ - коэффициент, учитывающий зажим пород, для замороженных песчаников принимается в пределах от 0,8-0,85, в замороженных глинистых породах - в пределах от 0,65-0,75;k ZAZH - coefficient taking into account the clamping of rocks, for frozen sandstones is taken in the range from 0.8-0.85, in frozen clay rocks - in the range from 0.65-0.75;

kГ.У - коэффициент геологических условий, учитывающий наличие слоев пород с разной акустической жесткостью, при отсутствии контактов равен 1; при контакте песчаника и глин - 0,7; при контакте песчаников и суспензий - 0,8; при контакте песчаника и мергелей - 0,6;k G.U - coefficient of geological conditions, taking into account the presence of layers of rocks with different acoustic stiffness, in the absence of contacts is equal to 1; upon contact of sandstone and clay - 0.7; upon contact of sandstones and suspensions - 0.8; upon contact of sandstone and marls - 0.6;

kСП - коэффициент структуры пород, в пределах от 0,856-1,12, в зависимости от плотности и трещиноватости.k SP - rock structure coefficient, ranging from 0.856-1.12, depending on density and fracture.

Кроме того, при проходке ствола в горных породах с различной крепостью регулируют энергию ударных волн путем изменения диаметров компенсационных шпуров до величины, при которой напряжения в замораживающих колонках, создаваемые ударными волнами, равны или меньше максимально допустимого значения.In addition, when driving a shaft in rocks with different strengths, the energy of shock waves is controlled by changing the diameters of the compensation holes to a value at which the stresses in the freezing columns created by the shock waves are equal to or less than the maximum allowable value.

На фиг. 1 показана схема расположения шпуровых зарядов, компенсационных шпуров и ледопородного ограждения.In FIG. 1 shows an arrangement of drill holes, compensation holes and an ice-rock fence.

На фиг. 2 показан узел A фиг. 1.In FIG. 2 shows the assembly A of FIG. one.

Способ проходки вертикальных шахтных стволов в обводненных неустойчивых горных породах осуществляют следующим образом.The method of driving vertical shaft shafts in flooded unstable rocks is as follows.

В массиве горных пород 1 бурят вокруг контура 2 проектного шахтного ствола замораживающие скважины 3, в которые размещают замораживающие колонки с последующим подключением их через рассолопроводы к замораживающей станции (не показано). После чего осуществляют активное замораживание пород, формируя ледопородное ограждение 4 вокруг контура ствола на заданную величину. Проведение буровзрывных работ включает бурение врубовых 5 и отбойных 6 шпуров по концентрическим окружностям с соответствующими радиусами из центра ствола, с последующим их заряжанием зарядами взрывчатых веществ (ВВ) и взрыванием зарядов по известной схеме. При проходке ствола в горных породах с различными физико-механическими свойствами в зоне контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами происходит при взрыве шпуровых зарядов наложение на основную упругую волну отраженных волн от контактирующей поверхности двух слоев пород. При совпадении фаз основной упругой волны и отраженных волн значительно увеличивается амплитуда ударных волн, что может вызвать деформацию и разрушение замораживающих колонок, следовательно, разрушение ледопородного ограждения. Коэффициент отражения упругих волн от границы двух замороженных пород определяют по скорости распространения упругих волн в этих породах - C1, C2 и плотности каждой из них - ρ1, ρ2 по известной формуле:In the rock mass 1, freeze wells 3 are drilled around the contour 2 of the project shaft, into which freezing columns are placed, followed by connecting them through brine pipes to the freezing station (not shown). After that, active freezing of rocks is carried out, forming an ice-rock fence 4 around the trunk contour by a predetermined amount. Drilling and blasting operations include drilling of 5 hole and 6 drill holes in concentric circles with corresponding radii from the center of the barrel, followed by their charging with explosive charges and explosive charges in accordance with the known scheme. When a shaft is drilled in rocks with different physical and mechanical properties in the contact zone of two rocks with different physical and mechanical properties, the blast hole explodes, the reflected waves are superimposed on the main elastic wave from the contacting surface of two rock layers. When the phases of the main elastic wave and the reflected waves coincide, the amplitude of the shock waves increases significantly, which can cause deformation and destruction of freezing columns, and therefore, destruction of the ice-rock fence. The reflection coefficient of elastic waves from the boundary of two frozen rocks is determined by the speed of propagation of elastic waves in these rocks - C 1 , C 2 and the density of each of them - ρ 1 , ρ 2 according to the well-known formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

Поскольку для замороженных пород этот коэффициент может иметь значительные величины, например для замороженных песков и глин максимальное значение равно 0,37, то значительная часть энергии будет отражаться и складываться с энергией прямой волны, что вызывает деформацию и разрушение колонок.Since this coefficient can be significant for frozen rocks, for example, for frozen sands and clays the maximum value is 0.37, a significant part of the energy will be reflected and added to the energy of the direct wave, which causes deformation and destruction of the columns.

Практика строительства вертикальных шахтных стволов показала, что разрушение замораживающих колонок часто происходит в зоне контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами. В связи с этим в процессе проходки ствола уточняют одним из известных методов - сейсморазведки или георадиолакации границу контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами относительно данных геологоразведки. Выбор метода определения положения границы зависит от глубины залегания границы контакта двух пород и заданной точности измерения. Расстояние от забоя шахтного ствола до границы контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами вычисляют по известной формуле:The practice of building vertical shaft shafts has shown that the destruction of freezing columns often occurs in the contact zone of two rocks with different physical and mechanical properties. In this regard, in the process of drilling a well, one of the known methods is specified - seismic exploration or georadiolocation, the contact boundary of two rocks with different physical and mechanical properties relative to geological exploration data. The choice of a method for determining the position of the boundary depends on the depth of the boundary between two rocks and the given measurement accuracy. The distance from the bottom of the shaft to the boundary between two rocks with different physical and mechanical properties is calculated by the well-known formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где C - скорость распространения упругих волн в вышележащем слое породы;where C is the propagation velocity of elastic waves in the overlying rock layer;

Т3 - время прохождения сигнала от излучателя до границы контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами и обратно.T 3 is the signal transit time from the emitter to the contact boundary of two rocks with different physical and mechanical properties and vice versa.

Замеры деформаций колонок осуществляют с помощью тензодатчиков, установленных в замораживающих скважинах, и измерительного блока, расположенного на поверхности, с последующим расчетом напряжений в замораживающих колонках. Чем меньше расстояние между датчиками, тем более высокая точность измерения. По мере приближения забоя к границе контакта двух пород деформации колонок увеличиваются. Предельно допустимое значение деформаций в замораживающих колонках зависит от материала и качества изготовления труб для замораживающих колонок. Зону положения забоя с предельно допустимой силой воздействия упругих волн при взрыве шпуровых зарядов ВВ на замораживающие колонки относительно границ контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами определяют путем сравнения измеренной величины деформаций (напряжений) в замораживающих колонках и предельно допустимой силой воздействия упругих волн на замораживающие колонки. При достижении предельно допустимого значения деформаций (напряжений) в замораживающих колонках бурят компенсационные незаряженные шпуры по концентрической окружности относительно центра ствола на заданном расстоянии от последнего ряда отбойных шпуров, образующие предконтурный ряд шпуров 7. Это расстояние определяют из выражения:Measurements of column deformations are carried out using strain gauges installed in freeze wells and a measuring unit located on the surface, followed by calculation of stresses in freezing columns. The smaller the distance between the sensors, the higher the measurement accuracy. As the face approaches the boundary between the two rocks, the deformation of the columns increases. The maximum permissible value of deformations in freezing columns depends on the material and the manufacturing quality of pipes for freezing columns. The zone of the bottom position with the maximum allowable force of elastic waves during the explosion of blast-hole explosive charges on freezing columns relative to the contact boundaries of two rocks with different physical and mechanical properties is determined by comparing the measured value of deformations (stresses) in freezing columns and the maximum allowable force of elastic waves acting on freezing columns. Upon reaching the maximum permissible value of deformations (stresses) in the freezing columns, drilling uncharged holes are drilled along a concentric circle relative to the center of the barrel at a given distance from the last row of drill holes, forming a pre-contour row of holes 7. This distance is determined from the expression:

a=27dПkЗАЖkГ.У.kСП,a = 27d П k ЗЖ k G.U. k joint venture

где dП - диаметр патрона ВВ в отбойных шпурах;where d P is the diameter of the explosive cartridge in jack holes;

kЗАЖ - коэффициент, учитывающий зажим пород, для замороженных песчаников принимается в пределах от 0,8-0,85, в замороженных глинистых породах - в пределах от 0,65-0,75;k ZAZH - coefficient taking into account the clamping of rocks, for frozen sandstones is taken in the range from 0.8-0.85, in frozen clay rocks - in the range from 0.65-0.75;

kГ.У - коэффициент геологических условий, учитывающий наличие слоев пород с разной акустической жесткостью, при отсутствии контактов равен 1; при контакте песчаника и глин - 0,7; при контакте песчаников и суспензий - 0,8; при контакте песчанка и мергелей - 0,6;k G.U - coefficient of geological conditions, taking into account the presence of layers of rocks with different acoustic stiffness, in the absence of contacts is equal to 1; upon contact of sandstone and clay - 0.7; upon contact of sandstones and suspensions - 0.8; upon contact of the gerbil and marl - 0.6;

kСП - коэффициент структуры пород, в пределах от 0,856-1,12, в зависимости от плотности и трещиноватости.k SP - rock structure coefficient, ranging from 0.856-1.12, depending on density and fracture.

Центр каждого компенсационного шпура предконтурного ряда 7 расположен между соседними отбойными шпурами и на одинаковом от них расстоянии, а компенсационные шпуры контурного ряда 8 расположены относительно предконтурного ряда компенсационных шпуров в шахматном порядке. Расстояние от оконтуривающего ряда компенсационных шпуров до стенки ствола принимают 200 мм для пород с крепостью до четвертой категории по шкале Протодьяконова, а для более крепких пород - 350 мм. При этом все шпуры имеют цилиндрическую форму. Регулирование энергии ударных волн, воздействующих на замораживающие колонки, возможно путем изменения диаметров компенсационных шпуров от 55 до 60 мм. Наличие компенсационных незаряженных шпуров предконтурного и контурного рядов позволяет уменьшить амплитуду взрывной волны и ее скорость за пределами контура ствола, поскольку при взрыве шпуровых зарядов ВВ происходит концентрация напряжений на цилиндрических стенках компенсационных шпуров, что вызывает появление трещин в горных породах между шпурами с последующим их разрушением в приконтурной зоне ствола. Таким образом, уменьшаются энергетические потери внутри контура ствола при проведении буровзрывных работ, что обеспечивает высокую скорость проходки ствола. Расположение предконтурного и контурного рядов незаряженных шпуров в шахматном порядке относительно друг друга позволяет также значительно уменьшить количество заколов на контуре ствола. Уменьшение амплитуды взрывной волны до предельно допустимого значения и ее скорости за пределами контура ствола позволяет предотвратить разрушение замораживающих колонок.The center of each compensation bore of the contour row 7 is located between adjacent bore holes and at the same distance from them, and the compensation bore holes of the contour row 8 are staggered relative to the contour row of the compensation bore holes. The distance from the contouring series of compensation holes to the barrel wall is 200 mm for rocks with a strength up to the fourth category on the Protodyakonov scale, and for stronger rocks - 350 mm. In this case, all the bore-holes are cylindrical in shape. Regulation of the energy of shock waves acting on the freezing columns is possible by changing the diameters of the compensation holes from 55 to 60 mm. The presence of compensating uncharged boreholes of the contour and contour series allows one to reduce the amplitude of the blast wave and its velocity outside the borehole contour, since during the explosion of borehole explosive charges, stress concentration occurs on the cylindrical walls of the compensation boreholes, which causes cracks in the rocks between the boreholes with their subsequent destruction in edge area of the trunk. Thus, energy losses inside the trunk contour during drilling and blasting operations are reduced, which ensures a high rate of penetration of the barrel. The location of the pre-contour and contour rows of uncharged holes in a checkerboard pattern relative to each other can also significantly reduce the number of pins on the trunk contour. Reducing the amplitude of the blast wave to the maximum permissible value and its speed outside the contour of the barrel helps prevent the destruction of freezing columns.

Формирование ледопородного ограждения вокруг контура ствола, транспортирование отбитой породы на поверхность, крепление и тампонаж затрубного пространства осуществляют по известным технологиям с использованием известных взрывчатых веществ и технических средств.The formation of ice-rock fencing around the contour of the trunk, transportation of broken rock to the surface, fastening and grouting of the annulus is carried out according to known technologies using known explosives and technical means.

Способ проходки вертикальных шахтных стволов в горных породах реализован применительно к условиям Саробинского месторождения при строительстве клетевого ствола диаметром 8,0 м и глубиной 670 м. Разрабатываемый пласт представлен залежами мела, песка, мергелей и глин, которые обводнены до глубины 165,4 м. Зона залегания пород на глубине 140÷150 м является зоной с высоким гидростатическим напором подземных вод до 5 МПа. Для создания ледопородного ограждения толщиной 2,7 м и глубиной 168 м осуществляют бурение 34 замораживающих скважин по концентрической окружности диаметром 9,6 м. В эти скважины размещают замораживающие колонки, внешний диаметр которых равен 144 мм. Замораживание предусматривается низкотемпературное (температура рассола -35°C) в течение 180 суток. Суммарная холодопроизводительность замораживающей станции составляет 26,5 МДж. После создания ледопородного ограждения заданной толщины приступают к проходке ствола буровзрывным способом. Буровзрывные работы проводят в соответствии с паспортом БВР, который рассчитывают, например, по методике Покровского Н.М. Предусмотрено бурение врубовых, отбойных и компенсационных шпуров бурильной установкой, например, типа БУКС-1М. Врубовые шпуры бурят на глубину 2,2 м, а отбойные и компенсационные - на глубину 2 м, причем диаметры врубовых и отбойных шпуров равны 42 мм, а компенсационных шпуров - 52 мм. Масса одновременно взрываемых зарядов составляет 40 кг, ВВ - аммонит 6 ЖВ для пород крепостью f=2÷3 и скальный аммонит №1 для пород крепостью f=3÷5, компенсационные шпуры оставляют незаряженными. Взрывание врубовых шпуров производят одновременно, а отбойных шпуров - с замедлением 400 мсек. Продвигание забоя за заходку составляет 1,5 м. После проведения взрывных работ отбитую породу с помощью грейферного погрузчика и бадьи транспортируют на поверхность, крепление ствола осуществляют посредством чугунной тюбинговой крепи, состоящей из шахтных тюбингов высотой 1.5 м с наклонным заливочным отверстием конструкции Шахтспецстрой. Для предотвращения деформаций и разрушения замораживающих колонок в зоне контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами от воздействия упругих волн, возникающих в процессе взрывания зарядов ВВ, уточняют методом георадиолокации границу контакта песков и глин, а также песков и мергелей относительно данных геологоразведки. По полученным данным, граница контакта песков и глин находится в интервале глубин 112,6-112.8 м, а песков и мергелей - 140,8-141 м. Исходя из данных практики, зоны возможных разрушений колонок находятся в пределах от 0,5-2,0 м от границы контакта пород [3]. Для замороженных песков и глины скорости распространения упругих волн равны C1=5300 м/с и C2=3200 м/с, а плотность ρ1=2600 кг/м3, ρ2=2000 кг/м3 соответственно, для замороженных мергелей C3=3270 м/с, ρ3=2200 кг/м3. При этом коэффициент отражения от границы замороженных песка и глин, а также песка и мергелей в соответствии с вышеприведенной формулой (2) составит соответственно k1=0,37 и k2=0,36. При таких значениях коэффициентов k1 и k2 значительная часть энергии будет отражаться и складываться с энергией прямой волны, что может вызвать разрушение колонок. В связи с этим необходимо определить положение забоя, при котором деформации (напряжения) в замораживающих колонках достигают предельно допустимого значения. Оценку напряжений в колонках осуществляют с помощью тензодатчиков, расположенных в замораживающих скважинах 3 в пределах 2,5 м выше и ниже относительно границы контакта двух сред, и измерительного блока, например, УТИ1. Шаг установки тензодатчиков в скважине выбран из условия, что точность измерений должна быть выше в 5-10 раз, чем один шаг продвижения забоя, равный 1,5 м. В данном случае шаг выбран равным 25 см. Трубы для замораживающих колонок изготавливают из углеродистой стали с термической обработкой, выдерживающей давление до 20 МПа. Предельно допустимой величиной напряжения в замораживающих колонках является величина, близкая к 14 МПа. По результатам измерений установлено, что при приближении забоя на расстояние от 2,5 м к границе контакта слоев до 1 м напряжение в замораживающих колонках увеличивается до предельно допустимого значения, равного 14 МПа. После этого для снижения величины напряжения в замораживающих колонках бурят предконтурный ряд компенсационных незаряженных шпуров на расстоянии «a» от последнего ряда отбойных шпуров, рассчитанном по выражению (1) и равном a=27·0,036·0,82·0,8·0,96=600 мм. При этом радиус окружности, на которой расположены центры отбойных шпуров последнего ряда, равен 2,8 м, а расстояние между соседними отбойными шпурами равны 800 мм. Каждый компенсационный шпур предконтурного ряда расположен между двумя соседними отбойными шпурами и на одинаковом от них расстоянии. Бурят также контурный ряд компенсационных незаряженных шпуров на расстоянии 200 мм от контура ствола, поскольку крепость пород ниже четвертой категории по шкале Протодьяконова. Этот ряд расположен относительно предконтурного ряда компенсационных шпуров в шахматном порядке. При крепости пород выше четвертой категории по шкале Протодьяконова регулируют энергию ударных волн путем изменения диаметров компенсационных шпуров от 55 мм до 60 мм, при которых напряжения в замораживающих колонках, создаваемые ударными волнами, равны или меньше максимально допустимого значения.The method of sinking vertical shaft shafts in rocks is implemented in relation to the conditions of the Sarobinsky deposit during the construction of a cage trunk with a diameter of 8.0 m and a depth of 670 m. The developed layer is represented by deposits of chalk, sand, marl and clay, which are flooded to a depth of 165.4 m. Zone bedding of rocks at a depth of 140 ÷ 150 m is a zone with a high hydrostatic pressure of groundwater up to 5 MPa. To create an ice-rock fence 2.7 m thick and 168 m deep, 34 freezing wells are drilled along a concentric circle with a diameter of 9.6 m. Freezing columns with an external diameter of 144 mm are placed in these wells. Freezing is provided for low temperature (brine temperature -35 ° C) for 180 days. The total cooling capacity of the freezing station is 26.5 MJ. After creating an ice-rock fence of a given thickness, they begin to penetrate the barrel with a blasting method. Drilling and blasting operations are carried out in accordance with the BVR passport, which is calculated, for example, according to the method of N. Pokrovsky. Drilling of cut-in, jack-off and compensation boreholes by a drilling rig, for example, of the BUKS-1M type, is provided. The hole-cut holes are drilled to a depth of 2.2 m, and the jack-off and compensation holes are drilled to a depth of 2 m, with the diameters of the hole-cut and jack-off holes being 42 mm, and the compensation holes - 52 mm. The mass of simultaneously exploded charges is 40 kg, explosive - ammonite 6 LH for rocks with a strength of f = 2 ÷ 3 and rocky ammonite No. 1 for rocks with a strength of f = 3 ÷ 5, the compensation holes are left uncharged. Blasting holes are blasted simultaneously, and blasting holes are produced with a delay of 400 ms. The advancement of the face for the entry is 1.5 m. After blasting, the broken rock is transported to the surface with the help of a grab loader and the barrel is fastened using cast-iron tubing lining, consisting of shaft tubing 1.5 m high with an inclined filling hole of the Shakhtspetsstroy design. To prevent deformation and destruction of freezing columns in the contact zone of two rocks with different physicomechanical properties from the action of elastic waves that arise during the explosion of explosive charges, the contact boundary of sands and clays, as well as sands and marls, is refined using geological exploration data. According to the data obtained, the boundary between sand and clay is in the depth interval 112.6-112.8 m, and sand and marl - 140.8-141 m. Based on practical data, the zones of possible column destruction are in the range from 0.5-2 , 0 m from the boundary of the contact of rocks [3]. For frozen sands and clay, the propagation velocities of elastic waves are C 1 = 5300 m / s and C 2 = 3200 m / s, and the density ρ 1 = 2600 kg / m 3 , ρ 2 = 2000 kg / m 3, respectively, for frozen marls C 3 = 3270 m / s, ρ 3 = 2200 kg / m 3 . In this case, the reflection coefficient from the boundary of frozen sand and clay, as well as sand and marls, in accordance with the above formula (2) will be k 1 = 0.37 and k 2 = 0.36, respectively. With such values of the coefficients k 1 and k 2, a significant part of the energy will be reflected and added to the energy of the direct wave, which can cause the destruction of the columns. In this regard, it is necessary to determine the position of the face at which deformations (stresses) in the freezing columns reach the maximum permissible value. The stresses in the columns are estimated using strain gauges located in freezing wells 3 within 2.5 m above and below the contact boundary of two media and a measuring unit, for example, UTI1. The step of installing strain gauges in the well is selected from the condition that the measurement accuracy should be 5-10 times higher than one step of advancing the face, equal to 1.5 m. In this case, the step is chosen equal to 25 cm. Pipes for freezing columns are made of carbon steel with heat treatment, withstanding pressure up to 20 MPa. The maximum allowable voltage value in freezing columns is a value close to 14 MPa. According to the measurement results, it was found that when the bottom is approached at a distance of 2.5 m from the layer contact boundary to 1 m, the voltage in the freezing columns increases to the maximum permissible value of 14 MPa. After that, to reduce the voltage in the freezing columns, a pre-contour row of compensating uncharged holes is drilled at a distance “a” from the last row of drill holes calculated by expression (1) and equal to a = 27 · 0.036 · 0.82 · 0.8 · 0, 96 = 600 mm. At the same time, the radius of the circle on which the centers of the bore holes of the last row are located is 2.8 m, and the distance between adjacent bore holes is 800 mm. Each compensation hole of the pre-contour row is located between two adjacent bore holes and at the same distance from them. They also drill a contour series of compensation uncharged holes at a distance of 200 mm from the contour of the barrel, since the rock strength is below the fourth category on the Protodyakonov scale. This row is staggered relative to the pre-contour row of compensation holes. With rock strength above the fourth category, the energy of shock waves is controlled by the Protodyakonov scale by changing the diameters of the compensation holes from 55 mm to 60 mm, at which the stresses in the freezing columns created by the shock waves are equal to or less than the maximum permissible value.

Таким образом, предложенный способ проходки вертикальных шахтных стволов в обводненных неустойчивых породах позволяет обеспечить скорость проходки ствола не менее 87 м/мес. за счет уменьшения энергетических потерь взрывной волны внутри контура ствола при сохранности замораживающих колонок.Thus, the proposed method of sinking of vertical shaft shafts in flooded unstable rocks allows to ensure a speed of sinking of the trunk of at least 87 m / month. by reducing the energy loss of the blast wave inside the contour of the barrel while preserving the freezing columns.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2095574, по кл. E21D 1/12 от 02.10.1990 «Способ сооружения шахтных стволов в обводненных неустойчивых породах».1. RF patent No. 2095574, class. E21D 1/12 of 10/02/1990 “A method for constructing mine shafts in flooded unstable rocks”.

2. Патент РФ №2398967, МПК E21D 1/00, E21D 1/12 от 23.07.2009 «Способ проходки вертикальных шахтных стволов в обводненных неустойчивых горных породах» (прототип).2. RF patent No. 2398967, IPC E21D 1/00, E21D 1/12 dated 07/23/2009 "Method for sinking vertical shaft shafts in flooded unstable rocks" (prototype).

3. Трупак Н.Г. «Замораживание пород при сооружении вертикальных шахтных стволов», М., Недра, 1983 г., с. 126.3. Trupak N.G. "Freezing rocks during the construction of vertical shaft shafts", M., Nedra, 1983, p. 126.

Claims (3)

1. Способ проходки вертикальных шахтных стволов в обводненных неустойчивых горных породах, включающий формирование ледопородного ограждения вокруг контура ствола, проведение буровзрывных работ путем бурения врубовых и отбойных шпуров с последующим их заряжанием зарядами BB и взрыванием зарядов, контроль напряжений в замораживающих колонках в зонах контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами, а также механизированную погрузку отбитой породы, крепление шахтного ствола с тампонажем закрепного пространства, отличающийся тем, что при достижении предельно допустимых значений напряжений в замораживающих колонках в зоне контакта двух пород с различными физико-механическими свойствами в забое бурят на заданном расстоянии от последнего ряда отбойных шпуров компенсационные незаряженные шпуры, образующие предконтурный ряд, при этом центр каждого компенсационного шпура этого ряда расположен между соседними отбойными шпурами и на одинаковом от них расстоянии, а также - контурный ряд незаряженных компенсационных шпуров, расположенный относительно предконтурного ряда компенсационных шпуров в шахматном порядке и на заданном расстоянии от контура ствола.1. A method of sinking vertical shaft shafts in flooded unstable rocks, including the formation of an ice-rock fence around the contour of the trunk, drilling and blasting by drilling cut and drill holes with their subsequent charging with BB charges and blasting charges, monitoring stresses in freezing columns in the contact zones of two rocks with various physical and mechanical properties, as well as mechanized loading of broken rock, mounting a mine shaft with cementing of a fixed space, I distinguish This is because when reaching the maximum permissible stress values in the freezing columns in the contact zone of two rocks with different physical and mechanical properties in the face, compensated uncharged holes are drilled at a predetermined distance from the last row of drill holes, forming a pre-contour row, with the center of each compensation hole of this a row is located between adjacent bore holes and at the same distance from them, and also - a contour row of uncharged compensation holes located relative to the ancestor a line of compensation holes in a checkerboard pattern and at a given distance from the trunk contour. 2. Способ по п. 1. отличающийся тем, что расстояние между последним рядом отбойных шпуров и предконтурным рядом компенсационных шпуров определяют из выражения:
a=27dПkЗАЖkГ.УkСП,
где dП - диаметр патрона BB в отбойных шпурах;
kЗАЖ - коэффициент, учитывающий зажим пород, для замороженных песчаников принимается в пределах от 0,8-0,85, в замороженных глинистых породах - в пределах от 0,65-0,75;
kГ.У - коэффициент геологических условий, учитывающий наличие слоев пород с разной акустической жесткостью, при отсутствии контактов равен 1; при контакте песчаника и глин - 0,7; при контакте песчаников и суспензий - 0,8; при контакте песчаника и мергелей - 0,6;
kСП - коэффициент структуры пород, в пределах от 0,856-1,12, в зависимости от плотности и трещиноватости.
2. The method according to p. 1. characterized in that the distance between the last row of drill holes and the contour row of compensation holes is determined from the expression:
a = 27d П k ЗЖ k G.У k СП ,
where d P is the diameter of the cartridge BB in the bore holes;
k ZAZH - coefficient taking into account the clamping of rocks, for frozen sandstones is taken in the range from 0.8-0.85, in frozen clay rocks - in the range from 0.65-0.75;
k G.U - coefficient of geological conditions, taking into account the presence of layers of rocks with different acoustic stiffness, in the absence of contacts is equal to 1; upon contact of sandstone and clay - 0.7; upon contact of sandstones and suspensions - 0.8; upon contact of sandstone and marls - 0.6;
k SP - rock structure coefficient, ranging from 0.856-1.12, depending on density and fracture.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при проходке ствола в горных породах с различной крепостью регулируют энергию ударных волн путем изменения диаметров компенсационных шпуров до величины, при которой напряжения в замораживающих колонках, создаваемые ударными волнами, равны или меньше максимально допустимого значения. 3. The method according to p. 1, characterized in that when the shaft is drilled in rocks with different strengths, the energy of the shock waves is controlled by changing the diameters of the compensation holes to the value at which the stresses in the freezing columns created by the shock waves are equal to or less than the maximum permissible value .
RU2014131927/03A 2014-08-01 2014-08-01 Method of driving of vertical mine shafts in flooded unstable rocks RU2558085C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014131927/03A RU2558085C1 (en) 2014-08-01 2014-08-01 Method of driving of vertical mine shafts in flooded unstable rocks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014131927/03A RU2558085C1 (en) 2014-08-01 2014-08-01 Method of driving of vertical mine shafts in flooded unstable rocks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2558085C1 true RU2558085C1 (en) 2015-07-27

Family

ID=53762672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014131927/03A RU2558085C1 (en) 2014-08-01 2014-08-01 Method of driving of vertical mine shafts in flooded unstable rocks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2558085C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1027399A1 (en) * 1981-08-21 1983-07-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт По Осушению Месторождений Полезных Ископаемых,Специальным Горным Работам, Рудничной Геологии И Маркшейдерскому Делу Method of freezing rock
GB2160562A (en) * 1984-06-22 1985-12-24 Foraky Limited Ground-freezing method
SU1444530A1 (en) * 1987-01-09 1988-12-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт По Осушению Месторождений Полезных Ископаемых,Специальным Горным Работам,Рудничной Геологии И Маркшейдерскому Делу Method of driving a mine working
SU1748483A1 (en) * 1989-12-28 1995-10-10 Специализированный Проектно-Изыскательский И Экспериментально-Конструкторский Институт "Гидроспецпроект" Method for driving mine workings
RU2095574C1 (en) * 1990-10-02 1997-11-10 Специализированное производственное геологическое объединение по тампонажным и геологоразведочным работам "Спецтампонажгеология" Method for construction of mine shafts in watered unstable rocks
UA23940A (en) * 1995-03-29 1998-08-31 Трест "Кривбасшахтобуд" Method for breakage of rock at penetration of vertical shafts

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1027399A1 (en) * 1981-08-21 1983-07-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт По Осушению Месторождений Полезных Ископаемых,Специальным Горным Работам, Рудничной Геологии И Маркшейдерскому Делу Method of freezing rock
GB2160562A (en) * 1984-06-22 1985-12-24 Foraky Limited Ground-freezing method
SU1444530A1 (en) * 1987-01-09 1988-12-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт По Осушению Месторождений Полезных Ископаемых,Специальным Горным Работам,Рудничной Геологии И Маркшейдерскому Делу Method of driving a mine working
SU1748483A1 (en) * 1989-12-28 1995-10-10 Специализированный Проектно-Изыскательский И Экспериментально-Конструкторский Институт "Гидроспецпроект" Method for driving mine workings
RU2095574C1 (en) * 1990-10-02 1997-11-10 Специализированное производственное геологическое объединение по тампонажным и геологоразведочным работам "Спецтампонажгеология" Method for construction of mine shafts in watered unstable rocks
UA23940A (en) * 1995-03-29 1998-08-31 Трест "Кривбасшахтобуд" Method for breakage of rock at penetration of vertical shafts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101555618B1 (en) Excavation method for tunnel drilling vibration reduction and increased Chapter (long-hole blasting)
CN109026039A (en) Subway tunnel shield tunnels boulder deep hole blasting and pre-processes construction method
CN112161534B (en) A one-step recovery controlled blasting method for underground mine upward approach
CN110595308B (en) Method for treating goaf by ultra-deep hole blasting of strip mine
CN104596375A (en) Fully mechanized excavation construction method for rock roadway
CN113738363B (en) High-low-level broken roof pressure relief method for continuous multilayer hard roof coal seam
RU2593285C1 (en) Open development method of coal beds group with gross explosive loosening of overburden rocks
CN109000525A (en) A kind of shield driving upper-soft lower-hard ground presplit blasting construction method
CN106150501A (en) Utilize the method that Overburden gob area situ waste water weakens master control coal rock layer
CN106437711A (en) Coal seam impact type mine earthquake prevention and control method
RU2398967C1 (en) Method for tunnelling of vertical shafts in watered unstable rocks and device for its realisation
CN117846593A (en) A method for arranging long drilling holes for roof blasting in artificial pressure relief layer
RU2476819C1 (en) Method for shooting of ores and rocks on underground mining works
RU2602567C1 (en) Method of blasting ores and rocks
Konicek Destressing
CN109737846B (en) A kind of anti-blast blasting method for gently dip angle layered rock mass
RU2554359C1 (en) Method of destruction of frozen soil during drill and fire excavation
RU2078927C1 (en) Method of relief of working marginal rock mass and shaped charge for formation of initial fissures
CN106522962A (en) Tunneling method
WO2025218362A1 (en) Combined excavation method for shaft in soft-over-hard composite strata
RU2558085C1 (en) Method of driving of vertical mine shafts in flooded unstable rocks
CN115059469B (en) Advanced large-diameter drilling pre-pressure relief method for small coal pillar tunneling roadway
Kotsiuruba et al. Justification of the requirements for the construction of protective structures by means underground workings in an explosive manner
SU1263868A1 (en) Method of controlling the strained state of rock about mine working
KR100787204B1 (en) Drilling hole drilling pattern of tunnel and open blasting and combined control blasting method using the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160802