Многослойная крепь горной выработки

 

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕПЬ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ, включающая внутреннюю водонепроницаемую оболочку, наружный слой из монолитного бетона и соединяющие эти длои анкера,замковые части которых размещены в слое монолитного бетона, отличающаяс я тем, что, с целью повышения надежности крепи путем предотвра11ения нарушений крепи на контакте слоя монолитного бетона с водонепроницаемой оболочкой, анкера выполнены пустотелыми с перфорацией и снабжены предохранительными клапанами, размещенными в местах их соединения с внутренйей водонепроницаемой оболочкой. (Л СП

су 1040157

coca соВЕТСННХ И М

РЕСПУБЛИН

3 5Р Е 21 D 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3397055/22- 03 (22) 09.02.82 (46) 07. 09. 83. Бюл. 9 33 . (72) О.И.Мельников, В. Н. Рева, Л, К. Нейман, В.A. Борисовец и А.Д. Мишедчен ко (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и Маркшейдерского дела (53) 622.25(088.8) (56) 1. Федюкин B.A. ПрохоФса стволов шахт способом замораживания. М., "Недра", 1968, с. 220-233.

2. Справочник инженера-шахтостроителя. Ред. кол.: Бессмертный A.Ñ. и— др ° Т ° 2g M., "Недра", 1972.(прототип). (54) (57) МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕПЬ ГОРНОЙ

ВЫРАБОТКИ, включающая внутреннюЮ во.донепроницаемую оболочку, наружный слой иэ монолитного бетона и соединяющие эти слои анкера, замковые части которых размещены в слое монолитного бетона, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью повышения надежности крепи путем предотвращения нарушений крепи на контакте слоя монолитного бетона с водонепроницаемой оболочкой, анкера выполнены пустотелыми с перфорацией и снабжены предохранительными клапанами, размещенными в местах их соединения с внутренйей водонепроницаемой оболочкой.

PQ.1040157

Изобретение относится к горнодобывающим отраслям промышленности и предназначено для крепления капитальных горных выработок, преимущественно вертикальных шахтных стволов, в тяжелых горно ге ологиче ских и гид5 рологиче ски х усло виях.

Для поддержания выработок в тяжелых горногеологических условиях известны многослойные чугунобетонные и сталебетонные крепи, состоящие из 10 одного или нескольких слоев бетона и чугунных тюбин ro в или ст альных обечаек (1 ).

Недостатком этих крепей является трудность обеспечения совместной ра- 15 боты отдельных слоев. Наиболее близкой к изобретению является многослойная крепь горной выработки, включающая внутреннюю водонепроницаемую оболочку, наРУжный слой из монолитного бетона и соединяющие эти слои анкера, замковые части которых размещены в слое монолитного бетона (2 ).

Недост ат ком этой крепи является недостаточная ее надежность при большом напоре грунтовых вод, так как в этом случае может произойти нарушение крепи на контакте слоя монолитного бетона с водонепроницаемой обо- 0 лоч кой.

Цель изобретения — повышение надежности крепи путем предотвращения нарушений крепи на контакте слоя монолитного бетона с водонепроницаемой оболочкой.

Поставленная цель достигается тем, что в многослойной крепи горной выРаботки, включающей внутреннюю водонепроницаемую оболочку, наружный слой из монолитного бетона и 40 соединяющие эти слои анкера, замковые части которых размещены в слое монолитного бетона, анкера выполнены пустотелыми с перфорацией и снабжены предохранительными клапанами, 45 размещенными в местах их соединения с внутренней водонепроницаемой оболочкой.

На чертеже изображена конструкци предлагаемой многослойной крепи.

Многослойная крепь горной выработки включает чугунные (желез обетонные) тюбинги или стальные обечайки 1, пустотелые анкера 2 с перфорацией, соединенные с тюбингами 1, защитную сетку (фильтр ) 3, служащую для предотвра щения закупорки перфорации анкера 2 бетаном при возведении крепи, монолитный бетон 4 и предохранительный клапан 5.

Технология возведения крепи следующая.

При продвигании забоя горной выработки в обводненных породах на одну заходку устанавливают тюбинги или обечайки 1 и пустотелые анкера 2 с перфорацией и з ащитн ой сет кой 3. Анкер 2 устанавливают в отверстие тюбинга 1, соединяя анкер 2 с последним.

Отверстия предусмотрены стандартом в каждом тюбинге (обечайке ) 1. Защитная сетка 3 служит для предотвращения закупорки перфорации анкера 2 бетоном при воз ведении крепи.

После уст ановки тюбин гав (обечае к J

1 между ними и породным массивом об-, разуется зазор, равный проектной толщине бетона 4. В этот зазор укладываап монолитный бетон 4, который отверждаясь сх в атыв ает ся с одной ст ороны с породным массивом, а с другой стороны — с тюбингом 1 и анкерами 2. Такая схема возведения многослойной крепи обеспечивает плотный контакт бетона 4 с породным массивом и тюбингами 1. Анкера 2 в месте соединения их с тюбингами 1 оборудуют предохранительным клапаном 5.

Крепь работает следующим образом.

Вода в обводненных породах оказывает всестороннее давление на бетон 4 и благодаря фильтрации про ни к ает через бетон 4 по напр авлению к тюбингам 1. Встречая на своем пути. пустотелый анкер 2 с перфорацией, вода в первую очередь поступает внутрь анкера 2, поскольку перфорация находит- ся ближе к обводненным породам, чем тюбинги 1. В месте соединения с тюбингами 1 перфорация отсутствует, поэтому, собираясь в анкере 2, вода воздействует непосредственно на предохранительный клапан 5, который рассчитан на меньшее давление, чем несущая способность крепи, поэтому он срабатывает при давлении воды, не допускающем разрушение крепи, и, что самое главное, не допускает отрыва тюбингов 1 от бетона 4. Выливаясь из клапана 5, вода попадает в водоулав ливающие кольца или по трубкам отводится в водосборник.

Таким образом, срабатывание клапана 5 зависит от величины гидро ст атического. напора в обводненных породах (в случае, если напор превышает давление клапана ), свойств бетона 4 (наличие пустот, плотность укладки, качества и т.п. ) и кратчайшего пути проникновения воды от обводненных пород до перфорации анкера 2. Заполняя пустоты бетона 4, вода попадает через перфорацию внутрь анкера 2 и напор начинает возрастать до давления клапана 5. Клапан 5 открывается, вода сбрасывается и давление понижается. В бетоне 4 образуется депрессионн ая воронка. Со временем, в з ависимости от коэффициента фильтрации бетона 4, давление воды на клапан 5 снова восстанавливается до величины его срабатывания и цикл повторяется.

1040157

Составитель Л. Черепенкина

РЕДактоР А. КозоРиз ТехРед M. Коштура Корректор Г.Огар г

Заказ 6850/36 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Таким образом, клапан 5 регулирует гидростатическое давление на крепь до тех пор, пока давление воды в породах не станет меньшим давления срабатывания клапана 5. С течением времени в результате либо внешнего притока воды, либо объединения нескольких водоносных горизонтов гидростагнческий напор в бетоне 4 может вновь возрасти до -величины, при когорой. вода в пустотелом анкере 2 сво-10 нм давлением откроет предохранитель- .. ный Клапан 5 и будет .сброшена в водосборник. Цикл вновь повторится, гидростатический напор вновь уменьшится и давление на крепь снизится.

Применение предлагаемой многослойной крепи позволит решить задачу повышения устойчивости многослойной. крепи путем автоматического регулирования гидростатического напора на крепь на необходимом уровне, и исключить вероятность отрыва металлической колонны из тюбингов (обечаек) от бетона при увеличении внешнего напора.