SU1726774A1 - Способ креплени горныз выработок в услови х вечной мерзлоты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и м.б. использовано дл  креплени  горных выработок, пройденных в многолетнемерз- лых породах. Цель изобретени  - уменьшение повреждений крепи вследствие морозного пучени  пород кровли. Это достигаетс  тем, что в межрамное пространство 3 укладываютемкости(Е)4 с отверсти ми 5, в которые заливают воду 6. Е 4 служат в качестве демпфирующего сло  и зат жки. Поверхность Е 4 выполн ют с кривизной, соответствующей кровле. После замерзани  воды в Е 4 и при увеличении давлени  на крепь отверсти  служат дл  истечени  льда. 2 ил.

Description

469 7 8 10

СО

с

Изобретение относитс  к горной промышленности и может быть использовано дл  креплени  горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах.

При эксплуатации горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах приходитс  сталкиватьс  с  влением морозного пучени  пород кровли, которое происходит при наличии в кровле выработки сло  или слоев водонасыщенных пород типа глин, аргиллитов, алевролитов, При этом вследствие увеличени  объема этих слоев резко увеличиваетс  давление на крепь горных выработок, происходит деформаци  и повреждение элементов крепи и даже завал выработок. Установка мощной крепи, заведомо большей несущей способности, чем рассчитанна  исход  из обычных подходов к выбору крепи, не приводит к желаемому результату.

Известен способ креплени  выработок, в котором предусматриваетс  в качестве меры борьбы с пучащими породами проведение сплошных щелей по всей площади угольного массива на глубину 4-4,5 м и высоту 0,1-0,15 м от охран емой выработки.

Недостатками данного способа  вл ютс  технические трудности св занные с его осуществлением, особенно в выработках пройденных по породе, кроме того, разделение на тонкие слои породы, расположенной в кровле выработки, приводит к снижению ее устойчивости.

Известен способ креплени  горных выработок , включающий возведение рамной крепи с оставлением зазоров между крепью и массивом горных пород, зат жку межрамного пространства и забутовку закрепного пространства эластичными оболочками с заполнителем из податливого материала, при этом с целью снижени  затрат на крепление и поддержание горных выработок и повышени  безопасности работ на рамы крепи устанавливают фиксаторы, к которым креп т эластичные оболочки, забутовку крепи производ т путем выдвижени  фиксаторов из закрепного пространства,

Недостатками данного способа  вл ютс  сложность установки фиксаторов и креп- лени  их к рамам крепи, потер  элластичности ооолочками в услови х отрицательных температур, примерзание их к фиксаторам.

Наиболее близок к предлагаемому способ креплени  горных выработок, согласно которому установку рамной крепи производ т с зазором между крепью и контуром выработки и заполн ют зазор демпфирующим слоем из кускового материала горной породы, причем суммарный объем пустбт

между кусками принимают равным приросту объема контура выработки за врем  ее существовани .

Недостатками данного способа  вл етс  наличие кускового материала способного пластично деформироватьс  при приложении нагрузки, слипание кусков породы между собой, сложность и трудоемкость возведени  крепи, так как между рамами

крепи необходимо устанавливать зат жку и только на нее укладывать куски породы, при этом в зависимости от соотношени  прочно- стей породы и зат жки в большинстве случаев возможен полом последней и

высыпание породы в выработку,

Цель изобретени  - исключение повреждений крепи вследствие морозного пучени  пород кровли,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

согласно способу креплени  горных выработок , включающему установку рамной крепи с оставлением зазоров между крепью и массивом горных пород и перекрытие межрамного пространства, в межрамное пространство укладывают емкости выполненные из жесткого материала с отверсти ми , емкости заполн ют водой, при этом кривизну поверхностей емкости, контактирующих с кровлей и крепью, выполн ют в соответствии с кривизной контура выработки и верхн ка крепи.

Емкости, выполненные из жесткого материала с отверсти ми, можно использовать их в качестве демпфирующего сло  и в

качестве зат жки.

. Отверсти  в емкости служат вначале дл  заполнени  их водой, а затем после ее замерзани  и увеличени  нагрузки - дл  истечени  льда. Заполнение емкостей водой,

котора  вскоре замерзает вследствие теплообмена с воздухом и породами, имеющими отрицательную температуру, придает им, с одной стороны, увеличение прочности и несущей способности зат жки, с другой

стороны, при возрастании нагрузки, превышающей предел прочности конструкции, позвол ет ей плавно деформироватьс , сохран   высокую несущую способность. Вы- полнение поверхностей емкостей,

контактирующих с кровлей и крепью такой же кривизны, как контур и крепь выработки, позвол ет обеспечить плотный контакт емкостей с кровлей и крепью, облегчает процесс креплени , позвол ет использовать

арочную металлическую крепь дл  креплени  выработок трапециевидного сечени ,

На фиг,1 и 2 показаны выработки арочной и трапециевидной формы, закрепленные предлагаемым способом, сечени .

На фиг,1 и 2 прин ты обозначени : контур 1 проводимой выработки, рамна  крепь 2 выработки, зазор 3 между контуром выработки и крепью; емкости 4, выполненные из жесткого материала, которые укла- дывают в зазор между кровлей и крепью в межрамное пространство, отверсти  5 в емкости дл  заливки воды, вода 6 залита  в емкости, поверхность 7 емкости, прилегающа  к кровле выработки, поверхность 8 ем- кости, прилегающа  к крепи, 9 - кровл  выработки, 10 - наружна  поверхность рамной крепи,

Способ осуществл етс  следующим образом ,

При проведении выработки ее сечение 1 вчерне выбирают таким, чтобы оно превышало паспортное. Паспортное сечение оп- редел етс  размерами крепи 2 и принимаетс  меньшим сечени  вчерне на величину зазора 3, который принимают равным максимально возможным опусканием кровли за весь период существовани  выработки , В зазор 3 между крепью и кровлей закладывают жесткие емкости 4, которые укладывают на рамы крепи, и служат в качестве зат жки. Емкости выполн ют с отверсти ми 5 дл  заливки в них воды. После укладки емкостей в них заливают воду б. При этом емкости выполн ют таким обра- зом, что их внешние поверхности 7 и 8, контактирующие с кровлей и крепью имеют одинаковую с ними кривизну 9 и 10.

Пример. Исходные данные: выработка - людской уклон по пласту Анадырско- му провод т по породам междупласть , при этом в кровле выборки расположен слой песчаника 0,4 м и выше слой аргиллита мощностью 3,5 м, Величина опускани  кровли вследствие морозного пучени  при влажно- сти аргиллита 11 % и минимальной температуре в зимнее врем  в выработке -18, составл ет 35 см, форма сечени  выработки - арочна , сечение 10 м, крепление - металлические арки через 0,8 м, проведение выработки с помощью комбайна 4ПУ. Учитыва  величину морозного пучени  кровли, а также возможные опускани  кровли вследствие горного давлени , которые определ ют известным способом, принимают высоту зазора между контуром выработки и крепью равным 70 см. После установки металлической рамной крепи в зазор между крепью и кровлей в межрамное пространст

во укладывают жесткие емкости. В качестве емкостей на шахте Анадырска  используют металлические бочки из-под горючего. Бочку слегка приплющивают с боков, так что одна ее поверхность становитс  выпуклой, а друга  - вогнутой, т.е. поверхности ее прилегающие к кровле и крепи приобретают соответственно кривизну кровли и крепи, Обжатие бочки осуществл етс  в механическом цехе с помощью обычного пресса и шаблонов имеющих заданную кривизну, После укладки бочек в них заливают воду, котора  замерзает в среднем в течение 6-8 сут.

В результате этого образуетс  прочна  конструкци , состо ща  из металлической оболочки, заполненной льдом. При замерзании воды металлическа  оболочка слегка увеличиваетс  в объеме, чем обеспечиваетс  первоначальный распор крепи, а затем по мере возрастани  внешнего давлени  она обладает способностью постепенно пластично деформироватьс , т.е. обеспечивает крепи плавный уход от нагрузки.

Предлагаемый способ обеспечивает надежное поддержание выработок в услови х многолетней мерзлоты при наличии морозного пучени  пород кровли, способ прост, технологичен, позвол ет использовать дл  креплени  материал,  вл ющийс  отходом. Кроме того, позвол ет, использовать дл  креплени  металлической рамной крепью выработок трапециевидного сечени . Емкости в качестве зат жек обладают хорошей несущей способностью и одновременно податливостью , т.е. играют роль демпфера, предохран ющего крепь выработки от деформации за счет выдавливани  льда из емкости ,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ креплени  горных выработок в услови х вечной мерзлоты, включающий установку рамной крепи с оставлением зазора между ее верхн ком и породным массивом, перекрытие межрамного пространства, о т- личающийс  тем, что, с целью уменьшени  повреждений крепи вследствие морозного пучени  пород кровли, межрамное пространство перекрывают емкост ми из жесткого материала с отверсти ми, при этом поверхности емкостей, контактирующие с кровлей и крепью, выполн ют с кривизной , соответствующей кривизне последних, и заполн ют емкости водой.

   фие.1