RU2069759C1

RU2069759C1 - Method for support of mine workings

Info

Publication number: RU2069759C1
Application number: RU94023710A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Погудин; Ю.Н. Долоткин; В.М. Зонов
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1996-11-27

Abstract

FIELD: mining; applicable in support of mine workings with frame support. SUBSTANCE: after extraction of rocks in entry face within the limits of design contour to a depth of larger than spacing of support frame installation, hollow with heel is made in working roof. Hollows are formed in working roof with space equalling that of support frames, and hollow shape correspond to the shape of capping of support frame. The depth of hollow is taken equal to the value of not less than the sum of heights of profile of capping and thickness of interframe guard. Hollow with heel is formed at the level of end faces of capping of support frame. With hollow formed, capping with interframe guard is introduced into hollow and they are pressed to hollow bottom. Then, working sides are supported by props which are installed without hollows so that yielding units are located above hollow heels. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при креплении горных выработок рамной крепью. The invention relates to the field of mining and can be used for attaching mine workings with frame support.

Известен способ крепления горных выработок, включающий формирование сводчатой формы кровли выработки и образование пят под крепление свода за пределами контура выработки, на которых формируют постель из податливого материала, а сводчатую часть выработки крепят всплошную арочными поясами из трех железобетонных блоков, причем боковые блоки оснащают упорными устройствами для крепления стенок выработки (1). A known method of securing mine workings, including the formation of a vaulted roof shape of the mine and the formation of heels for fixing the arch outside the mine circuit, on which a bed is made of pliable material, and the vaulted mine are fixed with arched belts of three reinforced concrete blocks, and the side blocks are equipped with thrust devices for fixing the walls of the mine (1).

Недостатком данного способа является то, что вследствие наличия технологических зазоров между арочным поясом из блоков и поддерживаемым массивом горных пород происходит интенсивный процесс смещений с потерей устойчивости массива и рост нагрузок на крепь выработки. The disadvantage of this method is that due to the presence of technological gaps between the arched belt of blocks and the supported rock mass, an intensive displacement process occurs with loss of stability of the massif and an increase in the loads on the support of the mine.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению по технической сущности является способ крепления выемочных выработок, включающий установку анкеров в надбермовые породы кровли выработки, возведение рам арочной крепи, на которые укладывают полосы из водонепроницаемой ткани с закреплением из концов на анкерах, перекрытие кровли выработки затяжкой и заполнение закрепного пространства твердеющим материалом (2). The closest technical solution to the claimed invention by its technical essence is a method of attaching excavation workings, including installing anchors in the supra-berry rocks of the working roof, erecting arch support frames, onto which strips of waterproof fabric are laid with fastening from the ends to the anchors, overlapping the working roof with a puff and filling fixed space with hardening material (2).

Недостатком данного способа при его использовании в горных выработках является разнесение во времени и пространстве операций по возведению арочной крепи и заполнению сводчатой части закрепного пространства твердеющим материалом, а это не обеспечивает своевременного создания предварительного распора крепи и активного ее включения в работу. А наличие протяженных участков выработки с отсутствием контакта между устанавливаемой крепью и массивом горных пород при их интенсивных смещениях в зоне опорного давления от проводимой выработки приводит к расслоению и последующему обрушению горного массива. The disadvantage of this method when it is used in mine workings is the separation in time and space of the erection of the arch support and filling of the vaulted part of the fixed space with hardening material, and this does not ensure the timely creation of a preliminary support lining and its active inclusion in the work. And the presence of extended sections of the mine with no contact between the supported lining and the rock massif with their intensive displacements in the zone of reference pressure from the mine excavation leads to stratification and subsequent collapse of the rock mass.

В основу изобретения поставлена задача повысить устойчивость горных выработок при их эксплуатации за счет предупреждения расслоений и обрушений пород в кровле выработки при повышенных смещениях массива горных пород в зонах их активных сдвижений путем уменьшения технологических зазоров между поддерживаемой кровлей и верхняком крепи и сокращения времени нахождения кровли выработки без активного подпора со стороны рам крепи во время ее крепления. The basis of the invention is the task of increasing the stability of the mine workings during their operation by preventing stratification and collapse of rocks in the roof of the mine with increased displacements of the rock mass in the zones of their active displacements by reducing technological gaps between the supported roof and the upper lining and reducing the residence time of the working roof without active support from the side of the lining frames during its fastening.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе крепления горных выработок, включающем возведение рам крепи, каждая из которых состоит из верхняка и стоек, соединенных узлами податливости, с межрамным ограждением, согласно изобретению предварительно до установки рам крепи в кровле выработки с шагом, равным шагу установки рам крепи, выполняют углубление с пятами, которые формируют на уровне торцов верхняка рамы крепи, причем форма углубления соответствует форме верхняка, а глубину его принимают величиной не менее суммы высоты профиля верхняка и толщины межрамного ограждения, причем после образования углубления в последнее устанавливают верхняк рамы крепи с предварительно уложенным на его внешнюю поверхность межрамным ограждением, которые подпирают к дну углубления, при этом после распора верхняка рамы крепи его сторона, обращенная внутрь выработки, совпадает с ее контуром, а крепление боков выработки осуществляют стойками без их заглубления с расположением каждого узла податливости выше пяты углубления. The problem is achieved in that in the known method of securing mine workings, including the erection of roof support frames, each of which consists of an upper frame and racks connected by ductility nodes, with an inter-frame fence, according to the invention, prior to installation of the roof support frames in the working roof with a step equal to a step the installation of the lining frames, carry out a recess with the heels that form at the level of the ends of the upper upper part the lining frames, and the shape of the recess corresponds to the shape of the upper, and its depth is taken to be no less than the sum of the height s the profile of the upper frame and the thickness of the inter-frame fence, and after the formation of the recess, the upper frame of the roof support is installed in the latter with the inter-frame fence previously laid on its outer surface, which props to the bottom of the cavity, while after the upper frame has expanded, the side facing the inside of the excavation coincides with its contour, and the fastening of the sides of the excavation is carried out by the racks without their deepening with the location of each compliance node above the heel of the recess.

Кроме того, верхняк рамы крепи устанавливают в углубления через шаг установки рам, причем в пропущенное углубление устанавливают верхняк после возведения последующей рамы крепи непосредственно у проходческого забоя. In addition, the upper frame of the lining frame is installed in the recesses through the installation step of the frames, and the upper is installed in the missed recess after the erection of the subsequent frame of the lining directly at the face.

При этом в пропущенные углубления устанавливают верхняк рамы крепи с отставанием от проходческого забоя на расстояние, определяемое устойчивостью пород в кровле выработки. At the same time, the upper part of the lining frame is installed in the missed recesses with a lag behind the tunnel face at a distance determined by the stability of the rocks in the roof of the mine.

Известный из уровня техники способ крепления горных выработок путем установки усиливающих элементов в углубления за контуром выработки с последующим покрытием их и контура выработки набрызгбетоном имеет ряд недостатков, из которых главным является невозможность создать предварительный распор усиливающих элементов и крепи в целом в момент их возведения. Так, для обеспечения плотного контакта усиливающих элементов крепи с кровлей углубления необходимо заполнение зазора между ними твердеющим составом. При выполнении этой операции их взаимодействие наступает после отвердения раствора, т.е. через промежуток времени, за который происходит расслоение пород контура выработки. The prior art method of securing mine workings by installing reinforcing elements in the recesses behind the working circuit and then coating them and the working circuit with spray concrete has a number of disadvantages, the main of which is the inability to create a preliminary order of reinforcing elements and supports in general at the time of their construction. So, to ensure tight contact of the reinforcing elements of the lining with the roof of the recess, it is necessary to fill the gap between them with a hardening composition. When performing this operation, their interaction occurs after the solution has hardened, i.e. after a period of time during which the stratification of the rocks of the output circuit occurs.

Другой недостаток состоит в том, что этот способ имеет ограниченную область применения по назначению выработок, т.е. он может быть применен только для крепления капитальных выработок, имеющих незначительное смещение кровли и почвы и не может быть использован в подготовительных выработках, находящихся в массиве со смещениями, превышающими допустимую податливость набрызгбетонной крепи. Another disadvantage is that this method has a limited scope for the designation of workings, i.e. it can be used only for fastening capital workings having a slight displacement of the roof and soil and cannot be used in preparatory workings located in the array with displacements exceeding the permissible compliance of the sprayed concrete lining.

Как установлено изобретателями, все указанные недостатки вышеизложенного технического решения устраняются, если углубление выполнить только в сводчатой части за проектным контуром выработки и установить в него верхняк, контактирующий через затяжку непосредственно с кровлей углубления, практически исключая при этом наличие зазоров между верхняком и кровлей. As established by the inventors, all these drawbacks of the above technical solution are eliminated if the recess is performed only in the vaulted part behind the design circuit of the development and the top is inserted into it, contacting through the puff directly with the roof of the recess, practically eliminating the presence of gaps between the top and the roof.

Несмотря на то, что в заявляемом изобретении углубление тоже предназначено для размещения в нем верхняка рамы крепи, использование этого приема приводит к следующему техническому результату. Поскольку достигается взаимодействие крепи с кровлей через межрамное ограждение, это обуславливает равномерную передачу нагрузки от массива горных пород на раму крепи. В этом случае рама крепи и поддерживаемая ею кровля работают во взаимодействующем режиме. Despite the fact that in the claimed invention, the recess is also intended for placement in it of the upper frame of the lining, the use of this technique leads to the following technical result. Since the interaction of the lining with the roof through the interframe fence is achieved, this leads to a uniform transfer of the load from the rock mass to the lining frame. In this case, the lining frame and the roof supported by it work in an interactive mode.

Благодаря этому предотвращается расслоение приконтурного массива кровли и, как следствие, повышается ее устойчивость, а выработка сохраняется в эксплуатационном состоянии на весь срок ее службы, т.е. достигается технический результат, который не следует явным образом из уровня техники, следовательно, заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень. Due to this, delamination of the near-edge massif of the roof is prevented and, as a result, its stability is increased, and the output is maintained in operational condition for the entire period of its service, i.e. a technical result is achieved, which does not follow explicitly from the prior art, therefore, the claimed invention has an inventive step.

Кроме того, в заявленном способе углубление выполняют с пятой, форма которого соответствует форме верхняка, при этом глубину углубления принимают не менее суммы высоты профиля верхняка и толщины межрамного ограждения. Пяту углубления формируют на уровне торцов верхняка рамы крепи, причем верхняк в углубление располагают заподлицо с контуром выработки, а стойки рамы крепи устанавливают в пределах проектного контура без углубления и контактируют через межрамное ограждение с боками выработки. In addition, in the inventive method, the recess is performed with the fifth, the shape of which corresponds to the shape of the upper, while the depth of the deep is taken not less than the sum of the height of the profile of the upper and the thickness of the frame. The heel of the recess is formed at the level of the ends of the upper frame of the lining, and the upper in the recess is placed flush with the output contour, and the racks of the lining frame are installed within the design contour without a recess and are in contact with the sides of the excavation through the interframe fence.

Такой подход к креплению выработки основан на принципе быстрого включения в работу рамы крепи с кровлей, сразу после ее установки, что не допускает расслоение приконтурного массива, а это позволяет изменять последовательность возведения рам крепи. This approach to securing the mine is based on the principle of quickly incorporating the lining frame with the roof into operation immediately after its installation, which does not allow stratification of the edge array, and this allows you to change the sequence of erecting the lining frames.

А именно, возможно установка верхняков рам крепи не в каждое углубление, а через одно углубление с последующей установкой верхняков в пропущенные углубления после возведения последующей рамы крепи непосредственно у забоя. Namely, it is possible to install the upper frames of the lining frames not in each recess, but through one recess with the subsequent installation of the upper parts in the missed recesses after the erection of the next frame of the lining directly at the bottom.

При устойчивых кровлях возможен вариант установки рам крепи в пропущенные углубления с отставанием от проходческого забоя на расстояние L, определяемое временным и пространственным интервалом, т.е. за проходческим оборудованием (10-20 м); на расстоянии 50-100 м от забоя; после проведения выработки, а также при отработке выемочного участка. Такая последовательность возведения рам крепи, выраженная в пропуске установки верхняков в углубления через шаг крепи, а затем в установке в эти пропущенные углубления верхняков рам крепи, позволяет снизить трудоемкость проходческого цикла и повысить скорость проведения выработки. With stable roofs, it is possible to install the support frames in the missed recesses with a lag behind the tunnel face at a distance L, determined by the time and spatial interval, i.e. for driving equipment (10-20 m); at a distance of 50-100 m from the bottom; after the development, as well as during mining of the excavation site. This sequence of erection of the roof support frames, expressed in the passage of installing the upper frames in the recesses through the step of the roof support, and then in the installation of the upper supports of the roof supports in these missed recesses, allows to reduce the complexity of the driving cycle and increase the speed of production.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет, с учетом раскрытого технического результата, достигаемого изобретением, достигнуть поставленную задачу обеспечить устойчивость горных выработок при их эксплуатации. Thus, the claimed invention allows, taking into account the disclosed technical result achieved by the invention, to achieve the task to ensure the stability of the mine workings during their operation.

На фиг. 1 показано крепление выработки, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1 (в увеличенном виде), в аксонометрии (расположение верхняка в углублении); на фиг. 4 вариант крепления выработки, когда верхняки установлены в пропущенные углубления через шаг возведения рам крепи. In FIG. 1 shows a work mount, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 node I in FIG. 1 (enlarged view), in a perspective view (the location of the upper in the recess); in FIG. 4 option for securing the mine when the upper parts are installed in the missing recesses through the step of erecting the lining frames.

Способ крепления горных выработок осуществляется следующим образом. The method of attaching mine workings is as follows.

После выемки пород в проходческом забой 1 в пределах проектного контура выработки 2 на глубину, большую чем шаг (l) установки рам крепи, в ее кровле выполняют углубление 3 с пятой 4. Углубление 3 формируют в кровле выработки 2 с шагом, равным шагу установки рам крепи, и задают ему форму, соответствующую форме верхняка 5 рамы крепи, причем глубину углубления 3 принимают величиной не менее суммы высоты профиля верхняка 5 и толщины межрамного ограждения 6. При выполнении углубления 3 ее пяты 4 формируют на уровне торцов верхняка 5 рамы крепи. After excavation of the rocks in the tunneling face 1 within the design contour of the mine 2, to a depth greater than the step (l) of the installation of the support frames, a recess 3 with the fifth 4 is made in its roof. A groove 3 is formed in the roof of the mine 2 with a step equal to the installation step of the frames support it, and set the shape corresponding to the shape of the upper frame 5 of the support structure, and the depth of the recess 3 is taken to be not less than the sum of the height of the profile of the upper structure 5 and the thickness of the interframe fence 6. When the recess 3 is made, its heels 4 are formed at the level of the ends of the upper frame 5 of the support structure.

После окончания работы по формированию углубления 3 осуществляют возведение рамы крепи, состоящей из верхняка 5 и стоек 7. Для чего в углубление 3 заводят верхняк 5 с предварительно уложенным на его внешнюю поверхность межрамным ограждением 6 и поджимают их к дну 8 углубления 3 посредством известных средств, например с помощью крепеподъемника, устанавливаемого на исполнительном органе проходческого комбайна (на чертеже не показан). В результате распора верхняка 5 в углублении 3 его сторона, обращенная внутрь выработки 1, совпадает с ее контуром. Затем закрепляют бока стойками 7, которые устанавливают без их заглубления так, что узлы податливости 9 рамы крепи располагаются выше пят 4 углубления 3, причем стойки 7 контактируют с боками выработки 1 через межрамное ограждение 6. After the completion of the formation of the recess 3, the erection of the lining frame, consisting of the upper 5 and the struts 7, is carried out. For this, the upper 5 is brought into the recess 3 with the interframe guard 6 previously laid on its outer surface and pressed to the bottom 8 of the recess 3 by known means, for example, using a hoist installed on the executive body of a roadheader (not shown in the drawing). As a result of the expansion of the upper tower 5 in the recess 3, its side facing the inside of the mine 1 coincides with its contour. Then fix the sides of the uprights 7, which are installed without deepening so that the compliance nodes 9 of the lining frame are located above the heel 4 of the recess 3, and the racks 7 are in contact with the sides of the working 1 through the interframe fence 6.

Расположение узлов податливости 9 выше пят 4 углубления 3 и прилегание торца верхняка 5 к кровле углубления 3 позволяют уменьшить раскрытие элементов рамной крепи на участке их нахлестки во время проявления сил горного давления, а это улучшит эксплуатационные качества крепи горной выработки. The location of the compliance nodes 9 above the heel 4 of the recess 3 and the fit of the upper end face 5 to the roof of the recess 3 can reduce the disclosure of the frame support elements in the area of their overlap during the manifestation of rock pressure forces, and this will improve the performance of the mine support.

В результате после установки рам крепи в углублении 3 и поджатия межрамного ограждения 6 непосредственно к контуру выработки 1 в первоначальный период ее образования происходит взаимодействие кровли выработки с рамами крепи сразу же после их возведения. As a result, after installing the roof support frames in the recess 3 and preloading the inter-frame fence 6 directly to the output circuit 1 in the initial period of its formation, the roof of the mine interacts with the roof support frames immediately after their erection.

При этом достигается равномерный контакт крепи с контуром выработки без дополнительных трудоемких операций, например, забутовки закрепного пространства, что припятствует расслоению вмещающего массива выработки и сохраняет его несущую способность, а следовательно, повышается устойчивость выработки. At the same time, uniform support of the lining with the excavation circuit is achieved without additional labor-intensive operations, for example, clogging of the securing space, which prevents stratification of the enclosing excavation array and maintains its bearing capacity, and therefore, the stability of the excavation increases.

Таким образом, за счет сокращения времени нахождения массива пород без подпора рамами крепи в начальный период образования выработки последняя сохраняется в эксплуатационном состоянии на весь срок ее службы. Thus, due to the reduction in the time spent to locate the massif of rocks without backing with the support frames in the initial period of formation of the mine, the latter is maintained in operational condition for the entire period of its service.

При креплении горных выработок, пройденных в условиях устойчивых и средней устойчивости горных пород (по классификации института ВНИМИ) допускается увеличение шага возведения рам крепи, т. е. верхняки рамы крепи устанавливают в углубление через шаг (l) их установки, причем в пропущенное углубление устанавливают верхняк после возведения последующей рамы крепи непосредственно у забоя. Кроме этого, в пропущенные углубления могут устанавливать верхняки рам крепи с отставанием от проходческого забоя на расстояние (L), определяемое устойчивостью пород кровли выработки (фиг. 4). When attaching mine workings that have been completed in conditions of stable and moderate rock stability (according to the VNIMI Institute classification), it is allowed to increase the pitch of the roof support frames, i.e., the tops of the roof support frame are installed in the recess through the installation step (l), and in the missed recess, they are installed Verkhnyak after the erection of the subsequent support frame directly at the face. In addition, the missed recesses can install the tops of the lining frames with a lag behind the tunnel face at a distance (L), determined by the stability of the roof roof rocks (Fig. 4).

Таким образом, при использовании заявляемого способа крепления горных выработок по сравнению с существующими повышается устойчивость выработок путем снижения расслоений пород приконтурного слоя кровли выработки. Thus, when using the proposed method of securing mine workings in comparison with the existing ones, the stability of the workings is increased by reducing the stratification of rocks of the marginal layer of the working roof.

Claims

1. The method of attaching mine workings, including the erection of roof support frames, each of which consists of a top and racks connected by ductility units, with an interframe fence, characterized in that prior to installing the roof support frames in the mine roof outside its contour with a step equal to the step the installation of the lining frames, perform a recess with the heels that form at the level of the ends of the upper upper part the lining frames, and the shape of the recess corresponds to the shape of the upper, and its depth is taken to be at least the sum of the height of the upper profile and thickness interframe fencing, and after the formation of the recess, the upper one is secured to the upper part of the lining frame with the interframe fence previously laid on its outer surface, which is pressed to the bottom of the recess, while after the upper frame is expanded, the lining side, which faces the excavation, coincides with its contour, and the fastening the sides of the mine work out with racks without their deepening with the location of each compliance node above the heel of the deepening.

2. The method according to p. 1, characterized in that the top of the lining frame is installed in the recesses through the step of their installation, and the upper is installed in the missed recess after the construction of the next lining frame directly at the bottom.

3. The method according to p. 2, characterized in that the upper holes of the roof support frames are installed in the missed recesses with a lag from the tunnel face at a distance determined by the stability of the rocks in the roof of the mine.