SU1712617A1 - Способ креплени горной выработки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и м.б. использовано дл  креплени  выработок. Цель - повышение эксплуатационной надежности крепи (К). После установки рамной К 1 производ т ее усиление в продольном направлении пропорционально периодическому изменению смещений пород (СП) по длине выработки. Усиление производ т, использу  съемные элементы межрамного усилени . На замерных рамах f( определ ют СП кровли дл  определени  зон повышенного опорного давлени  и в этих зонах производ т усиление рам в вертикальной плоскости. Несущую способность межрамного усилени  дл  каждой рамы определ ют по формуле Рус=Ррасч. + К (UI/UMHH). где Рус - несуща  способность межрамного усилени ; Ррасч. - расчетное сопротивление податливости К; Ui - замеренное С пород на 1-й замерной раме; UMMH - минимальное СП на раме, периодически повтор ющеес  вдоль выработки; К - коэффициент кривизны продольного профил  кровли выработки. 2 ил.слс

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности , в частности к способу креплени  горных выработок на глубоких горизонтах, испытывающих вли ние очистных работ в услови х интенсивного смещени  боковых пород.

Известен способ.креплени  горной выработки в зоне вли ни  очистных работ, при котором при проведении устанавливают рамную крепь, а впереди очистного забо  ее усиливают металлическими податливыми стойками типа Т, ГС или другими с аналогичными характеристиками. Усиление производ т равномерно путем установки под каждую раму одной или двух стоек усилени .

Однако полна  устойчивость крепи не достигаетс , поскольку в зоне вли ни  очистных работ на каждую раму помимо возрастающей вертикальной нагрузки действует возрастающа  горизонтальна  составл юща  косонаправленного давлени  горных пород, котора  создает опрокидывающий момент в крепи и деформацию скручивани  ее элементов. К тому же равномерное усиление каждой рамы не соответствует фактически имеющему место неравномерному про влению опорного давлени  вдоль выработки .

Наиболее близким к предлох енному способу  вл етс  способ креплени  горной выработки в зоне вли ни  очистньгх работ, заключающийс  в установке при проходке

выработки податливой рамной Крепи, проведении в выработке замеров смещений пород кровли дл  определени  зон повышенного опорного давлени  и усилении рамной крепи в вертикальной плоскости в этих зонах.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Практика креплени  горных выработок показывает, что происходит потер  продольной устойчивости рамной крепи вследствие скручивани  профил  ее элементов и опрокидывани  рам в виду недостаточной прочности межрамных , св зей, что нередко влечет за собой внезапное обрушение пород или неоднократное перекрепление выработки. Дл  подготовительных выработок в зоне вли ни  очистных работ характерен не дискретный вид смещений порбд кровли вдоль выработки, равной шагу обрушени  основной кровли, а непрерывно волнообразно измен ющийс . Поэтому рекомендуемое оставление рамной крепи без усилени  на отдельных интервально повтор ющихс  участках выработки  вл етс  нерациональным .

Целью изобретени   вл етс  обеспечение устойчивости выработки путем повышени  эксплуатационной надежности крепи в зоне вли ни  очистных работ.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе креплени  горной выработки в зоне вли ни  очистных работ, заключаю11;емс  в установке при проходке податливой рамной крепи, проведении в выработке замеров смещений пород кровли дл  определени  зон повышенного опорного давлени  и усилении рамной крепи в вертикальной плоскости в этих зонах, в зоне повышенного опорного давлени  дополнительно усиливают рамную крепь в продольном направлении пропорционально периодическому непрерывному изменению смещений по длине выработки в этой зоне путем установки дополнительных съемных элементов межрамного усилени ,при этом несущую способность межрамного усилени  определ ют по каждой раме, исход  из максимального искривлени  продольного профил  выработки и смещений по следующей формуле:

0)

Рус Ррасч -kUi/UMHH,

где Рус - несуща  способность межрамного усили , кН;

Ррасч - расчетное сопротивление податливости рамной крепи, кН;

Ui - смещение пород кровли по замерам на i-й раме, мм;

Умин минимальное смещение на раме, периодически повтор ющеес  вдоль выработки , мм;

k - коэффициент, учитывающий кривизну продольного профил  кровли выработки (безразмерна  величина).

Позади очистнога забо  элементы межрамного усилени  снимают и перенос т дл  повторной установки на другие тождественные по смещени м рамы впереди передвигающегос  очистного забо .

На фиг. 1 изображена схема искривленного профил  кровли вблизи очистного забо ; на фиг. 2 - график изменений смещений пород кровли выработки по данным шахтных инструментальных наблюдений.

На раму крепи 1 действует косонаправленное давление пород кровли Р, направленное перпендикул рно касательной к искривленному контуру кровли 2 в точке приложени  нагрузки О вблизи очистного

забо  3. Силу Р в декартовой системе координат XOY можно разложить на две составл ющие: Рх и Ру. Составл ющей давление Ру противостоит сопротивление податливости рамы 1. равной Ррасч. а составл ющей Рх несуща  способность элементов межрамного усили  4 (ст жек, распорок), равна  Рус.

Очевидна  зависимость Ррасч., где k коэффициент кривизны продольного профил  кровли выработки (тангенс угла наклона касательной в точке 0).

Шахтными инструментальными измерени ми установлено, что при подвигании очистного забо  в зоне его вли ни  в подготовительной выработке происход т смещени  по.род кровли, имеющие по длине вь1работки волнообразный характер с определенным периодом Т (см.фиг.2), в пределах которого дл  рамы А смещени  пород кровли минимальны UMHH, дл  рамы В максимальны имакс, а дл  рам в промежутке между ними, например С составл ют Ui, причем выполн 

етс  неравенство Умин Ui Умакс. В соответствии с этим будет неодинаковым по длине выработки требуемое межрамное усиление. Дл  рамы В с максимальной величиной смещений Умакс это усиление по несущей способности будет больше, чем дл  рамы А с минимальными смещени ми Умин в имакс/имин раз, соответственно дл  рамы С величиной смещений Uj- в UI/UMMH раз. Тогда несущую способность межрамного

усилени  можно определить дл  любой рамы по формуле (1).

Численное значение коэффициента k можно получить по данным шахтных замеров или расчетом по эмпирической формуле

1

exp (1.04yH/RH.K +0,04 Шн.к/т + 50.5 у то.к/Ко.к где у- удельный вес пород кровли, RH.K и RO.K - соответственно предел прочности на одноосное сжатие пород непосредственной и основной кровли, МПа; Н - глубина заложени  выработки, м; глн.к, гпо.к и m - соответственно мощность пород непосредственной и основной кровли и вынимаема  мощность угольного пласта, м. Предлагаемый способ креплени  горной выработки в зоне вли ни  очистных работ заключаетс  в следующем. Одновременно с проведением выработки по всей ее длине устанавливают металли ческую рамную податливую крепь 1. Путем проведени  кратковременных замеров сме щений пород по реперным контурным станци м или величин замков рам при отходе очистного забо  от разрезной печи устанавливают периодичность про влений горного давлени  и величины смещени  пород кровли дл  каждой рамы участка замеров на интервале, равном периоду их изменени . По результатам замеров или расчетом по формуле (2) определ ют значение коэффициeнтak . Затем по формуле (1) рассчитывают дл  каждой рамы необходимую несущую способность межрамного усилени  и в соот-10 +0 ,04 2,5 10 ехр(1,04

Рассчитываем по формуле (1) несущую способность межрамного усилени :

дл  рамы В с Умакс Рус

320 -0,185 630/370 100,8 кН; дл  рамы С с Ui Рус

-320- 0,185500/370 80 кН: дл  рамы А с UMHH

-320 0,185370/370 59,2 кН.

Таким образом рассчитывают усилие остальных промежуточных рам и в соответствиисэтим в зоне вли ни  очистных работ одновременно с установкой устанавливают дополнительные элементы межрамных св зей с полученной расчетной несущей способностью , обеспечивающей продольнук устойчивость крепи. Позади очистного забо  по мере его подвигани  элементы межрамного усилени  снимают и перенос т дл  повторной установки на другие тождественные по смещени м рамы впереди очистного забо . Например, снимают межрамное усилие рамы с максимальными смещени ми

(2)

Кмакс позади забо  и устанавливают на соответствующую раму с имакс впереди забо , усиление с рамы с минимальными смещени ми пород кровли имин позади забо  устанавливают на раму с Омин впереди забо  и т.д. . , . .

35 Предложенный способ креплени  горной выработки в зоне вли ни  очистных работ позвол ет повысить эксплуатационную надежность податливой рамной крепи и обеспечить безрамное поддержание выработки.

По сравнению с прототипом благодар  установке элементов межрамного усилени  с несущей способностью, пропорциональной смещени м пород кровли, крепь приобретает способность противосто ть измен ющейс  горизонтальной составл ющей косонаправленного давлени  горных пород, что исключает возможность ее выхода из стро  вследствие потери продольной

50 ycToJiHHBOCTH отдельных рам в зоне вли ни  очистных работ. ветствии с результатами этих расчетов осуществл ют установку Съемных элементов межрамногоусилени  по длине выработки в зоне повышенного опорного давлени , создаваемого очистным забоем при его подвигании . Одновременно рамную крепь усиливают известным способом в вертикальной плоскости. После прохода очистного забо  и уменьшени  интенсивности смещений элементы межрамного усилени  снимают и перенос т дл  повторной установки на другие тождественные по смещению рамы в зоне повышенного опорного давлени  впереди передвигающегос  очистного забо . П р и м е р. В 4-й южной бортовой выработке блока М:3 шахты им.А.Г.Стаханова ПО Красноармейскуголь, как установлено щахтными инструментальными наблюдени ми, период изменени  смещени  Т равен 20 м,- Умакс 630; UMHH 370 мм и дл  произвольно выбранной рамы Ui 500 мм. Выработка при проходке закреплена арочной податливой крепью КМП-А5 с Ррасч. 320 кН. Определ ем по формуле (2) значение коэффициента k, учитыва . что у 2,5 10 .к-42МПа,-Рож. 81 МПа; Н 1000 м; тнж- 15 м; m 1,24 м: Шо.к 34 м; ,185. 2,5 -10

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ креплени  горной выработки включающий установку податливой рамной крепи и ее усиление в продольном направлении , определение на замерных рамах смещений пород кровли дл  определени  зон повышенного опорного давлени  и усиление рамной крепи в вертикальной плоскости в этих зонах, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  эксплуатационной надежности крепи, усиление рамной крепи в продольном направлении призвод т пропорционально периодическому изменению смещений пород по длине выработки путем установки съемных элементов межрамного

   усилени , при этом несущую способность межрамного усилени  дл  каждой рамы крепи определ ют по формуле

   Рус Ррасч k U /UMIIHI

   где Рус - несуща  способность межрамного усилени , кН;Ррасч . -расчетноесопротивление податливости рамной крепи,кН;

   Ui - смещение пород кровли на 1-й замерной раме, мм;

   UMMH - минимальное смещение на раме, периодически повтор ющеес  вдоль выработки , мм; ,

   k - коэффициент кривизны продольного профил  кровли выработки.

   Л

   ФНП