SU1749462A1

SU1749462A1 - Support for vertical mine working

Info

Publication number: SU1749462A1
Application number: SU904841914A
Authority: SU
Inventors: Владимир Никифорович Власов; Михаил Борисович Устюгов; Владимир Кириллович Ширяев; Анатолий Леонтьевич Черыгов; Дмитрий Васильевич Минько
Original assignee: Институт Горного Дела Со Ан Ссср
Priority date: 1990-06-25
Filing date: 1990-06-25
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Изобретение относитс к горному делу, а именно к сооружению вертикальных шахтных стволов. Сущность изобретени : крепь включает несущие кольца 1 и сегментные расклинивающие кольца 2, которые снабжены объемными элементами 5 из пористого материала, размещенными между целиками 6. Кольца 2 разделены на сегменты 7 вкладышами 8 из пористого материала и снабжены пластинами, вкладыши 8 выполнены из объемных элементов, а сегменты 7 разделены по высоте на русы. Объемные элементы 8 в русах размещены со смещением, а пластины установлены на поверхност х русов с образованием плоскостей скольжени . 5 ил.The invention relates to mining, namely to the construction of vertical shafts. SUMMARY OF THE INVENTION: The support includes supporting rings 1 and segment wedging rings 2, which are provided with volumetric elements 5 of porous material placed between the pillars 6. Rings 2 are divided into segments 7 by inserts 8 of porous material and provided with plates, inserts 8 are made of volumetric elements, and segments 7 are divided by height into Rus. The volumetric elements 8 in the Rus are placed with an offset, and the plates are mounted on the surfaces of the Rus to form glide planes. 5 il.

Description

Изобретение относитс к горному делу, а именно к сооружению вертикальных шахтных стволов в сложных горно-геологических и технических услови х.The invention relates to mining, namely the construction of vertical shafts in complex mining and geological and technical conditions.

Известна крепь дл вертикальных горных выработок, включающа выполненные из нескольких сегментов кольца, уложенные одно на другое с заполнением закрепного пространства тампонажным раствором, причем каждое кольцо выполнено в поперечном сечении в виде трапеции, меньше основани которой расположено снизу 1.Known support for vertical mine workings, including rings made of several segments, stacked one on top of another with filling of the fixed space with cement slurry, each ring being made in cross section in the form of a trapezium, less than the base of which is located at the bottom 1.

Недостатком существующей конструкции крепи вл етс ограниченна способность в услови х высокого давлени и больших смещений окружающих ствол пород В крепи отсутствуют элементы податливости дл компенсации больших смещений.The disadvantage of the existing lining design is the limited capacity under conditions of high pressure and large displacements of the surrounding rocks. The lining does not have compliance elements to compensate for large displacements.

Наиболее близкой по технической сущности предлагаемой вл етс сборна железобетонна крепь вертикальной горной выработки, включающа выполнение из нескольких тюбингов колец, уложенных одно на другим, причем торцовые поверхности колец выполнены наклонными, при этом одно из колец вл етс несущим, наклон торцовых поверхностей выполнен в сторону уменьшени к контуру вмещающих пород, а закрепное пространство между этим кольцом заполнено податливым материалом; второе смежное с ним кольцо вл етс расклинивающим , торцовые поверхности выполнены в сторону увеличени к контуру вмещающих пород, а закрепное пространство заполнено жестким бетоном в вертикальными вкладышами из податливого материала, дел щими закрепленное пространство на сегменты; несущее кольцо выполнено из нескольких тюбингов с жесткими соединени ми, а расклинивающее кольцо выполнено из нескольких тюбинговThe closest to the technical essence of the present invention is a precast reinforced concrete lining of a vertical mine workout, including the execution of several tubings of rings stacked one on another, with the end surfaces of the rings inclined, one of the rings being bearing, the inclination of the end surfaces is in the direction of decreasing to the contour of the host rocks, and the fixed space between this ring is filled with a pliable material; the second ring adjacent to it is wedging, the end surfaces are made upward to the contour of the host rocks, and the fixed space is filled with hard concrete in vertical liners of pliable material that divide the fixed space into segments; the carrier ring is made of several tubings with rigid joints, and the wedging ring is made of several tubings

4J К4J K

ЮYU

с шарнирными соединенными между собой и снабжены компенсационными вкладышами из податливого материала 2.with hinged interconnected and equipped with compensating inserts of the pliable material 2.

Недостатком существующей конструкции крепи вл етс отсутствие св зи в вер- тикальной плоскости между сегментами в расклинивающем кольце, что снижает ее устойчивость при неравномерных нагрузках, а незначительное сцепление между контуром выработки и несущим кольцом снижает надежность работы крепи.The disadvantage of the existing lining design is the lack of communication in the vertical plane between the segments in the wedging ring, which reduces its stability under uneven loads, and a slight adhesion between the production loop and the support ring reduces the reliability of the lining operation.

Кроме того, в услови х проходки и креплени шахтного створа, при ограниченных возможност х гразоподьемных средств, тюбинги должны быть ограниченных размеров и веса, что усложн ет процесс и снижает скорость возведени крепи.In addition, under the conditions of penetration and fastening of the shaft section, with limited means of lifting equipment, tubing should be of limited size and weight, which complicates the process and reduces the speed of support installation.

Целью изобретени вл етс повышение надежности эксплуатации крепи.The aim of the invention is to improve the reliability of the support lining.

Это достигаетс тем, что несущие и рас- клинивающие кольца снабжены замоноли- ченными в их теле объемными элементами из пористого материала, а расклинивающие кольца снабжены пластинами, при этом вкладыши из пористого материала выпол- нены в виде объемных эле ментов, а сегменты изготовлены разделенными по высоте объемными элементами на русы, причем объемные элементы в русах размещены со смещением относительно друг друга, а пластины установлены на поверхност х русов с образованием плоскостей скольжени .This is achieved by the fact that the bearing and scoring rings are provided with bulk elements made of porous material embedded in their body, and the wedging rings are provided with plates, while the inserts of the porous material are made in the form of bulky elements. the height of the volumetric elements on the Rus, with the volumetric elements in the rus placed with displacement relative to each other, and the plates are installed on the surfaces of the Rus with the formation of slip planes.

Такое решение позвол ет при смещени х пород расклинивающему кольцу умень- шитьс в диаметре за счет разрушени целиков между объемными телами на стыках сегментов, а также делени целого кольца на сегменты по лини м разрушени объемных тел, при этом образуетс в верти- кальной плоскости стык с пр моугольными выступами по русам и плоскост м скольжени на границах русов.This solution allows the displacement of the proppant ring to decrease in diameter due to the destruction of the pillars between the bulk bodies at the junctions of the segments, as well as dividing the whole ring into segments along the destruction lines of the bulk bodies, thus forming in the vertical plane rectangular protrusions along the Rus and skid planes on the Rus boundaries.

Кроме того, в каждом русе в горизонтальной плоскости образуетс стык имеющий выпукло-вогнутую форму. В совокупности образующийс стык в расклинивающем кольце имеет сложное пространственное ориентирование, позвол ющее ему (кольцу) уменьшитьс в диаметре в то же врем не- сти значительную нагрузку в вертикальной и горизонтальной плоскост х.In addition, a junction having a convex-concave shape is formed in each tusk in the horizontal plane. In aggregate, the formed joint in the proppant ring has a complex spatial orientation, allowing it (the ring) to decrease in diameter while still having a significant load in the vertical and horizontal planes.

Несущее кольцо замоноличено в стыках вертикального ствола и выдерживает горное давление как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскост х. При повышенном горном давлении и смещении пород разрушаютс часть или полностью целички между объемными телами. Происходит компенсаци смещени горных пород. НесущееThe carrier ring is monolithic at the joints of the vertical shaft and withstands rock pressure in both vertical and horizontal planes. With increased rock pressure and displacement of rocks, part or all of the targets between bulk bodies are destroyed. Compensation of rocks is compensated. Carrier

кольцо в этом случае находитс в сжатом состо нии, но не разрушенным. Величина выдерживаемого давлени на кольцо будет определ тьс сечением разрушающихс целичков между компенсационными объемными телами. Это давление будет выдерживатьс до тех пор, пока не будет израсходован весь объем компенсации заложенный в объемных телах из пористых материалов.the ring in this case is in a compressed state, but not destroyed. The magnitude of the pressure to be maintained on the ring will be determined by the cross section of the destructive pivots between the compensatory bulk bodies. This pressure will be maintained until the entire amount of compensation contained in the bulk bodies of porous materials is consumed.

Таким образом, в совокупности значительно повышаетс Несуща способность предлагаемой крепи.Thus, in aggregate, the carrying capacity of the proposed lining is significantly increased.

На фиг. 1 показана вертикальна горна выработка (с левой стороны от вертикальной оси по расклинивающему кольцу, с правой стороны - по несущему кольцу); на фиг. 2 - стенка ствола, вертикальный разрез; на фиг, 3 - сечение по А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез крепи по стыку между сегментами и в расклинивающем-кольце; на фиг. 5 - сечение по Б-П на фиг. 4.FIG. Figure 1 shows the vertical hearth excavation (on the left side of the vertical axis along the wedging ring, on the right side — along the bearing ring); in fig. 2 - trunk wall, vertical section; FIG. 3 is a section along A-A in FIG. 2; in fig. 4 - a section of the support at the junction between the segments and in the wedging-ring; in fig. 5 is a cross-section along the BP in FIG. four.

Крепь вертикальной горной выработки состоит из несущего кольца 1 (фиг. 1, 2), расклинивающего кольца 2, выполненных из монолитного железобетона. Кольца 1 и 2 возведены одно над другим и чередуюютс между собой, Между торцами колец перед заливкой последующего кольца устанавливаетс прокладка например из рубероида, образующа торцовую границу кольца. Торцовые поверхности 3 и 4 выполн ютс наклонными дл осуществлени расклинки несущих колец 1 Элементы податливости несущего кольца 1 выполнены в виде замоноличенных в бетон объемных тел (фиг. 2, 3) в форме шаров, кубиков, параллелепипедов , цилиндрических и др разновидностей из пористого материала, способных при сдавливании уменьшатьс в объеме. Целики 6 между объемными телами должны выдерживать расчетное давление . Объем занимаемый телами 5 должен обеспечивать компенсацию сдвижени горных пород на весь срок эксплуатации ствола.The support of the vertical mining consists of a supporting ring 1 (Fig. 1, 2), a wedging ring 2 made of reinforced concrete. Rings 1 and 2 are erected one above the other and alternate between themselves. Between the ends of the rings, before laying the next ring, a gasket is installed, for example of a felt paper, forming the end border of the ring. The end surfaces 3 and 4 are inclined to carry out bearing rings 1 The elements of the bearing ring 1 are made in the form of bulk bodies embedded in concrete (Figs. 2, 3) in the form of balls, cubes, parallelepipeds, cylindrical and other varieties of porous material, squeezing capable of decreasing in volume. Pillars 6 between the bulk bodies must withstand the design pressure. The volume occupied by bodies 5 must provide compensation for the displacement of rocks for the entire life of the trunk.

Расклинивающее кольцо 2 также выполнено из монолитного железобетона как единое целое, Деление расклинивающихс колец 2 на сегменты 7 (фиг. 1) происходит во врем эксплуатации ствола при его сдавливании за счет уменьшени в объеме замоноличенных тел 8 (фиг 4 и 5) из пористого материала, размещенных на стыках 9 сегментов 7. Объемные тела 8 могут быть выполнены , например, шаровыми, как показано на фиг. 4 и 5 Стык 9 по высоте расклинивающего кольца 2 разделен на русы 10. Объемные тела 8 в каждом русе 10 смещены относительно друг другаThe wedging ring 2 is also made of monolithic reinforced concrete as a whole, the division of the wedging rings 2 into segments 7 (Fig. 1) occurs during the operation of the barrel when it is squeezed due to a decrease in the volume of the monolithic bodies 8 (Figs 4 and 5) made of porous material, placed at the junctions 9 of the segments 7. Volumetric bodies 8 can be made, for example, ball, as shown in FIG. 4 and 5 Joint 9, according to the height of the riving ring 2, is divided into Russes 10. Volumetric bodies 8 in each Russa 10 are displaced relative to each other

Горизонтальные поверхности на границах русов 10 между объемными телами 8 (фиг, 4) выполнены, например, из листового железа 11с образованием после замоноли- чивани плоскостей скольжени по этим поверхност м. В русе 10 в горизонтальной поверхности стык 9 выполнен криволинейной формы в соответствии с расположением объемных тел 8 (фиг. 5). Уменьшение диаметра расклинивающего кольца 2 должно компенсироватьс объемом пористых тел 8.Horizontal surfaces at the boundaries of Russov 10 between the bulk bodies 8 (Fig. 4) are made, for example, of sheet iron 11c, after the gliding planes are formed on sliding surfaces on these surfaces. In Russo 10, in a horizontal surface, the junction 9 is curved in accordance with the arrangement bulk bodies 8 (Fig. 5). The reduction in the diameter of the propping ring 2 must be compensated by the volume of the porous bodies 8.

Крепь вертикальной горной выработки работает следующим образом.The support of vertical mining works as follows.

При повышенных давлени х измен етс контур ствола и уменьшаетс его диаметр . Крепь может работать при равномерном уменьшении сечени выработки , а также при неравномерном распределении горного давлени , т.е. когда смешени различны в сечени х.At elevated pressures, the barrel contour changes and its diameter decreases. The support can work with a uniform reduction in the production cross-section, as well as with an uneven distribution of rock pressure, i.e. when the mixes are different in sections.

При повышенных давлени х (превышающих расчетное), разрушаютс целики б (фиг1. 1, 3) в несущем кольце 1, Разрушение целиков б может происходить равномерно со всех сторон (при равномерном давлении) или по направлени х действи больших давлений. Так как прочность несущего кольца 1 в несколько раз (по меньшей мере в 3 раза) выше прочности целиков б, то вс компенсаци из-за изменени диаметра породного контура ствола происходит за счет сжати объемных тел 5. Количество и обьем пористых тел 5 должны обеспечивать компенсацию смешений пород на весь срок эксплуатации ствола. При этом целостность монолитного несущего кольца 1 обеспечивает эксплуатационно-транспортные и другие функции ствола.At elevated pressures (exceeding the calculated one), pillars of b are destroyed (Figs. 1, 3) in the supporting ring 1. Destruction of pillars of b can occur uniformly from all sides (at uniform pressure) or in directions of high pressure. Since the strength of the bearing ring 1 is several times (at least 3 times) higher than the strength of the pillars b, the full compensation due to the change in the diameter of the rock contour of the trunk occurs due to compression of the volume bodies 5. The number and volume of porous bodies 5 should provide compensation mix breeds for the entire life of the trunk. The integrity of the monolithic bearing ring 1 provides operational, transport and other functions of the trunk.

В то же врем повышенное давление на расклинивающие кольца 8 (фиг. 1, 2, А, 5) будет производить их сжатие, при котором произойдет расчленение расклинивающих колец 2 по лини м размещени в них объемных тел 8 и деление на сегменты 7. При сжимающих нагрузках целики 12 (фиг. 4, 5) между телами 8 разрушаютс с образованием стыков 9 в виде криволинейных поверхностей (фиг. 5) в русах 10 (фиг. 4).At the same time, an increased pressure on the propping rings 8 (Figs. 1, 2, A, 5) will compress them, at which the proppant rings 2 will be divided according to the placement lines in them of the bulk bodies 8 and divided into segments 7. When compressing loads, pillars 12 (figs. 4, 5) between bodies 8 are destroyed with the formation of joints 9 in the form of curvilinear surfaces (fig. 5) in Rus 10 (fig. 4).

По высоте расклинивающего кольца стык 9 (фиг. 4) образует пр моугольные выступы с плоскост ми скольжени между листами 11, В результате горного давлени образуютс сегменты 7 (фиг. 1) с еогнуто-вы пуклыми стыками между ними Така конфи- 5 гураци стыка 9 обеспечивает подвижность сегментов при уменьшении диаметров расклинивающихс колец 2.Along the height of the propping ring, the junction 9 (Fig. 4) forms rectangular protrusions with slip planes between the sheets 11. As a result of the mountain pressure, segments 7 (Fig. 1) are formed with curved-convex joints between them. Such a confluence of the joint 9 provides the mobility of the segments while reducing the diameters of the wedging rings 2.

При своем движении внутрь ствола сегменты 7 за счет наклонных торцовых поверDuring its movement inside the trunk, segments 7 due to the inclined end faces

0 хностей 3, 4 (фиг. 2) будут производить расклинивание несущих колец 1.0 values of 3, 4 (Fig. 2) will produce wedging of the bearing rings 1.

При равномерном горном давлении уменьшение диаметров расклинивающихс колец 2 идет равномерно и компенсируетс With a uniform rock pressure, the reduction of the diameters of the wedging rings 2 is uniform and is compensated

5 за счет прессовани пористого материала объемных тел 8 (фиг. 4, 5).5 by pressing the porous material of the bulk bodies 8 (Figs. 4, 5).

При неравномерном давлении массива на крепь ствола происходит неравномерное перемещение отдельных сегментов 7 отно0 сительно друг друга и разворот их по стыкам 9.With an uneven pressure of the array on the trunk lining, an uneven movement of the individual segments 7 relative to each other and their reversal along the joints 9 occurs.

При перемещении сегментов 7 распираютс несущие кольца 1, происходит их упрочнение за счет трехстороннего сжати .When the segments 7 are moved, the support rings 1 are unfastened, they are strengthened due to three-sided compression.

5 Все это в совокупности позвол ет повысить несущую способность и надежность эксплуатации крепи, выполненную из монолитного железобетона, при менее трудоемкой технологии его возведени в услови х стро0 щегос ствола шахты5 All this together allows to increase the bearing capacity and reliability of lining operation, made of monolithic reinforced concrete, with a less labor-intensive technology of its erection in the conditions of a solid shaft.

Claims

Invention Form of vertical mine workings, including bearing rings and segmental

propping rings with inserts of porous material, characterized in that, in order to increase the reliability of operation, the bearing and propping rings are equipped with monolithic

body inserts of porous material, and propping rings are equipped with plates, while the inserts of the porous material is made in the form of bulk elements, and the segments are made up of bulk and divided by height volumetric elements on ousy. moreover, volumetric elements in rus are placed with displacement relative to each other, and the plates are mounted on surfaces

Rusa with the formation of slip planes.

J

"V

i

cm

(ABOUT

cho)

hr7 / jb

Editor A Motyl

Tehred M. Morgental

Order 2575 Circulation: Subscription

VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035. Moscow, Zh-35, 4/5 Raushsk nab.

Production and Publishing Combine Patent, g, Uzhgorod, Gagarin st. 101

Proofreader T. Paly