SU1262046A1 - Способ креплени горных выработок с забутовкой закрепного пространства - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области горного дела и позвол ет снизить затраты на крепление и поддержание горных выработок и повысить безопасность работ. Дл  этого на рамах крепи при ее возведении устанавливают фиксаторы (Ф) 2. Перед установкой очередной рамы производ т забутовку загГ крепного пространства (ЗП) по закрепл емому контуру выработки путем выдвигани  Ф 2 из ЗП на величину шага креплени  с образованием зазоров между Ф 2. Это предотвращает обрушение пород с момента их обнажени  до установки крепи. В зазоры между Ф 2 помещают эластичные оболочки (ЭО) 4 с заполнителем из податливого материала с оставлением зазоров между ними. Зазоры равны половине суммарной величины деформаций смежных ЭО 4 в поперечном и продольном направлени х их установки, которые ЭО 4 претерпевают под действием горного давлени  за срок службы выработки. При деформаци х ЭО 4 происходит заполнение зазоров между ними, что предотвращает образование опасных нагрузок на крепь и ее деформацию. В результате снижаютс  затраты на поддержание выработки (Л и улучшаетс  ее состо ние. Причем ЭО 4 креп т к Ф 2. Затем устанавливают рамы крепи и осуществл ют зат жку межрамного пространства под Ф 2 и ЭО 4. После чего Ф 2 извлекают. 6 ил. ю О5 I, S to о 4 о:

Description

AT

1/

J ЗаВои gupaSnmffu

Cpuz.i

Изобретение относитс  к области горного дела, а именно к креплению горных выработок с забутовкой пространства между крепью и контуром массива пород.

Цель изобретени  - снижение затрат на крепление и поддержание горных выработок и повышение безопасности работ.

На фиг. 1 показана выработка на момент креплени  очередного шага, когда фиксаторы выдвинуты из закрепного пространства и в интервалах между ними установлены забутовочные оболочки с заполнителем, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (момент завершени  установки забутовки закрепного пространства перед возведением очередной рамы крепи в выработке); на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 (момент окончательного закреплени  выработки); на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 - крепь и забутовка закрепного пространства в поперечном сечении выработки на момент прекраш,ени  деформации и раст жени  оболочек и заполнени  зазора между ними, т.е. на момент полного смыкани  оболочек по контуру укладки над крепью; на фиг. 6 - соседние забутовочные оболочки с заполнителем в закрепном пространстве на момент их установки и прекрашени  смешени  пород в выработке.

Способ креплени  горной выработки с забутовкой закрепного пространства осушествл ют следующим образом.

Выработку провод т с оставлением зазора между крепью и контуром массива пород, т.е. с оставлением закрепного пространства. Высоту зазора принимают из расчета предотвраш ,ени  опасных деформаций и поломов крепи, примен емой в выработке, под действием смещающихс  приконтурных пород и горного давлени .

На начальном участке выработки длиной 3-4 м по мере проходки его на очередной шаг креплени  сначала устанавливают раму крепи с оставлением зазора между крепью и массивом, зат гивают зат жкой межрамное пространство. Затем в закрепном пространстве по периметру рамы размещают забутовочные оболочки из эластичного материала с податливым заполнителем высотой , равной высоте закрепного пространства , с оставлением зазора между соседними оболочками, равному половине суммарной величины раст жени  этих оболочек в поперечном направлении, которое они испытывают под действием горного давлени  за врем  эксплуатации выработки. По длине выработки забутовочные оболочки устанавливают в закрепном пространстве с оставлением зазора между соседними оболочками , равному половине суммарной величины раст жени  этих оболочек по их длине, происход щего под действием горного давлени  за врем  эксплуатадии выработки . После установки на начальном участке выработки первых трех-четырех рам крепи с забутовкой закрепного пространства в продольные зазоры между забутовочными оболочками по всему периметру крепи ввод т и размещают в них фиксаторы из жест- ких безразгрузочных пневматических оболочек .

Крепление выработки с забутовкой закрепного пространства осуществл ют следующим образом. После подвигани  выработки на очередной цикл, наход сь под защитой последних рам крепи в выработке, из закрепного пространства 1 консольно выдвигают фиксаторы 2 на величину очередного шага креплени . Затем в промежутках

3 между фиксаторами 2 устанавливают с удержанием на фиксаторах забутовочные эластичные оболочки 4 с заполнителем с оставлением зазоров 5 между ними по периметру выработки и зазоров 6 между ними в продольном направлении выработки; соответственно равных половине суммарной величины раст жени  смежных оболочек в поперечном и продольном направлени х их установки, которое они претерпевают под действием горного давлени  за срок эксплуатации выработки. После размещени  забутовочных оболочек по закрепл емому контуру выработки устанавливают раму 7 крепи и межрамные зат жки 8.

На момент завершени  креплени  всей выработки фиксаторы извлекают из закрепного пространства дл  повторного использовани  при креплении других выработок. В качестве пневматических фиксаторов используют двухслойные цилиндрические безразгрузочные оболочки, между сло ми которых закачан под давлением воздух. Пневматические фиксаторы из безразгрузочных оболочек обладают изгибной жесткостью, что позвол ет их использовать в качестве консолей, на которых закрепл ют забутовочные оболочки с заполнителем. В то же врем  пневматические фиксаторы обладают некоторой податливостью, что обеспечивает возможность размещени  их в зазорах между забутовочными оболочками и плотное поджатие к породам контура выработки рамной крепью. Это свойство пневматических фиксаторов, в отличие от жестких фиксаторов , упрощает процесс установки рамной крепи, ее подгонку под проектное (паспортное ) сечение выработки в свету. Пневматические фиксаторы, в отличие от жестких , выдвигаютс  консольно путем выворачивани  внутреннего сло  оболочек на наружный без трени  скольжени  о породу, раму крепи и смежные забутовочне оболочки и без разгрузки внутреннего давлени  в них. Это обеспечивает предварительное поджатие пород контура выработки при выдвигании фиксаторов консольно из закрепного пространства и способствует повышению безопасности работ.

Применение пневматических фиксаторов, обладающих изгибной жесткостью, упругостью и податливостью, обеспечивает возможность производства вначале забутовки по контуру выработки, а затем установку рамной крепи и зат жки межрамного пространства . В результате такой последовательности работ улучшаетс  качество креплени , повышаетс  производительность и безопасность труда.

Забутовка из эластичных оболочек с податливым заполнителем в закрепном пространстве работает следующим образом. Под действием давлени  смещающихс  горных пород массива забутовочные оболочки деформируютс  и раст гиваютс  в продольном и поперечном направлени х их размещени  в закрепном пространстве и вследствие этого происходит заполнение зазоров между оболочками . К моменту затухани  сдвижени  вмещающихс  пород и стабилизации нагрузки на крепь без опасных ее деформаций зазоры между оболочками полностью заполн ютс  и деформации оболочек прекращаютс .

Величину зазора закрепного пространства и зазора между смежными оболочками забутовки определ ют следующим образом. Величина зазора hj закрепного пространства с податливой забутовкой по предлагаемому способу, при которой не происход т опасные деформации и поломы примен емой крепи в выработке, должна равн тьс 

ha ho-f и-Ьвр,(1)

где ho- остаточна  высота оболочки после ее сжати , т.е. уплотнени  заполнител ;

и - смещение пород (например, кровли или борта выработки) за срок службы выработки; Ькр - податливость крепи.

Например, в кверщлаге смещение кровли за срок его службы UK 200мм; конструктивна  податливость сборной железобетонной крепи 100 мм. Следовательно, без податливой забутовки крепь в данных услови х неприменима, так как смещение пород кровли 200 мм вызовет ее опасные деформации и поломы. Чтобы не происходили поломы крепи податливость забутовки h 11 должна равн тьс  100 мм, т.е. hn UBP - hap 100 мм. Принимаем в качестве заполнител  оболочек материал с усадкой 30-33%. Следовательно, в данных услови х потребна  высота закрепного пространства hj должна приниматьс  0,3 м.

Оболочки выполнены из эластичного материала , допускающего максимальные относительные удлинени  30%.

Обща  величина смещени  пород массива и компенсируетс  величиной сжати  hg. (величиной податливости hn) оболочек и величиной податливости крепи, т.е. U h,+ hKp. (2)

В момент устройства забутовки в закрепном пространстве зазор между смежными (соседними) оболочками равен 1х, первоначальна  высота оболочек равна 2R. Первоначальный периметр оболочки, например , в поперечном сечении равен

По 2(),

(3)

где R - первоначальный радиус кривизны

оболочки.

После завершени  сдвижени  пород и смещени  их на величину U, т.е. когда наступило равновесное состо ние системы крепь- вмещающие породы, зазор между соседними

оболочками Сх 0. К этому времени оболочки по высоте уменьщаютс  на величину h. Периметр оболочек увеличиваетс  и становитс  равным

П r(Bi ),

(4)

20

где в, в и С показаны на фиг. 6.

Значение П1 определ ют из выражени 

(5)

где А - относительное удлинение оболочки , т.е. материала, из которого она изготовлена;

По - первоначальный периметр оболочки , определ етс  по формуле (3). Размер оболочки по щирине в первоначальный период равен 2 ОМ (фиг. 6). После деформации и раст жени  оболочек на величину he. поперечный размер оболочки увеличиваетс  и становитс  равным 2OiN, а .

Первоначальный поперечный размер двух смежных оболочек равен

2-й ОМ 4 ОМ,

(6)

а на момент затухани  смещени  пород и стабилизации нагрузки на крепь поперечный размер двух смежных оболочек становитс  равным 2 ОМ (фиг. 6). Суммарна  величина деформации и раст жени  ох двух смежных оболочек в поперечном направлении,

т.е. в направлении ОХ равна

ол 4OjN-4OM 4(OjN-OM), (г)

Зазор между оболочками Ех до их деформации и раст жени  равен

х 2(OiN-OM),

(8)

т.е. ЕХ 2, ох- полусумме деформации и раст жени  смежных оболочек в поперечном направлении.

Claims (1)

1. Аналогично зазор между смежными оболочками в продольном направлении, т.е. в направлении ОУ равен Еу Vafoy. По периметру и длине выработки строение , угол падени  и прочность пород обычно переменные, зачастую они существенно отличаютс  друг от друга. Поэтому горное давление на крепь и, следовательно, на забутовочные оболочки различно по периметру и длине выработки. По этой причине различны деформации (расширение и удлинение ) соседних оболочек за контуром крепи. В св зи с этим величину зазора между соседними оболочками как по периметру, так и по длине их установки в закрепном пространстве следует принимать равной половине деформации и раст жени  одной оболочки плюс половину деформации и раст жени  второй соседней оболочки, т.е. равной половине суммарной величины деформации и раст жени  соседних (смежных) оболочек в соответствующих направлени х. Дл  снижени  трудоемкости работ и улучшени  организации труда по креплению выработок оболочки с податливым заполнителем целесообразно доставл ть готовыми в выработку и длину оболочек принимать равной величине шага установки крепи в выработке . Изобретение позвол ет расширить область применени  бетонных, железобетонных , металлических рамных и других малоподатливых крепей в сложных горно-геологических услови х и в зоне вли ни  очистных работ. Применение предлагаемого способа креплени  позволит, в частности, снизить вредное вли ние очистных работ, прежде всего вли ни  надработки (вли ние очистных работ по вышележащему пласту на выработки по нижележащему пласту или в нижележаш,ей сближенной толще породы) на капитальные полевые выработки - полевые штреки, квершлаги, камеры различного назначени  и др. Предлагаемый способ креплени  позволит в целом существенно снизить нагрузки на крепи, уменьшить затраты на крепление и поддержание выработок, улучшить состо ние выработок и повысить безопасность работ. Формула изобретени  Способ креплени  горных выработок с забутовкой закрепного пространства, включающий возведение рамной крепи с оставлением зазоров между крепью и массивом горных пород, зат жку межрамного пространства , забутовку закрепного пространства эластичными оболочками с заполнителем из податливого материала, отличающийс  тем, что, с целью снижени  затрат на крепление и поддержание горных выработок и повышени  безопасности работ, на рамы крепи устанавливают фиксаторы, а забутовку закрепл емого пространства выработки производ т путем их выдвижени  из закрепного пространства на величину шага креплени  по контуру выработки с образованием зазоров между последними, а эластичные оболочки укладывают с зазором между ними по периметру и длине выработки и креп т их к фиксаторам, затем производ т установку рам крепи и зат жку межрамного пространства под фиксаторами и оболочками и извлекают фиксаторы, при этом зазоры между эластичными оболочками равны половине суммарной величины деформаций смежных оболочек в поперечном и продольном направлени х их установки, которые оболочки претерпевают под действием горного давлени  за срок службы выработки.

   :.-хЭ .V.D /C.-/:VJ:i

   в-в

   в

   /I