Способ крепления горных выработок

 

СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, включающий установку рам крепи, межрамного ограждения и последующее образование в закрепном пространстве бетонной оболочки нагнетанием пневмобетономашиной закладочного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости выработки и образования дифференцированной деформа .тивности бетонной оболочки, ее образуют путем введения в закладочный материал поризатора, при. этом количество его на каждом участке контура выработки принимают пропорциональным I величине горного давления на этом участке. (О С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5ц Е 21 D 11/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3583249/22-03 (22) 20.04.83 (46) 15 ° 12.84. Бюл . № 46 (72) А.N.Ñèìàíîâè÷ и С.В.Зиньковский (71) Днепропетровский государственный ордена Трудового Красного Знамени проектный институт "Днепрогипрошахт" (53) 622.281.5(088.8) (56) i Механизированное заполнение закрепленного пространства -в выемочных штреках."Биокауф", № 24, 1969, с. 28.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 791976, кл. Е 21 D 11/10, 1978. (54) (57) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ

ВЫРАБОТОК, включающий установку рам крепи, межрамного ограждения и последующее образование в закрепном пространстве бетонной оболочки нагнетанием пневмобетономашиной закладочного материала, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения устойчивости выработки и образования дифференцированной деформа.тивности бетонной оболочки, ее образуют путем введения в закладочный материал поризатора, при этом количество его на каждом участке контура выработки принимают пропорциональным величине горного давления на этом участке. 1329368

Изобретение относится к горной промышленности, конкретно к способам крепления горных выработок в сложных горно-геологических условиях.

Известен способ крепления горных Б выработок, включающий первоначальную установку рамной крепи и межрамного ограждения в забое выработки на участке, равном длине проходческого цикла, с последующей подачей в. эакрепное пространство в осевом направлении однородногс закладочного материала Ц ..

Недостатками этого способа являются одинаковая прочность и низкая де- 15 формативность монолитной бетонной оболочки закрепленного пространства выработки, что нри неравномерном проявлении горного давления по контуру выработки в местах его максимума 20 снижает устойчивость выработки, а в местах проявления минимального горного давления повышен расход закла- . дочного материала.

Известен способ крепления горных выработок, включающий установку рам крепи, межрамного ограждения и последующее образование в закрепном пространстве бетонной оболочки нагнетанием. пневмобетономашнной эакла- 30 дочного материала j2) .

Однако данный способ применим только в условиях преобладающего горного давления на свод выработки. В условиях же переменного неравномерного горного давления по контуру выработки, т.е. когда максимальное горное давление проявляется не на свод, а на какой-либо другой участок выработки, применение этого способа не 40 обеспечит необходимой устойчивости выработки и приведет к повышенному расходу закладочного материала.

Целью изобретения является новышение устойчивости выработки и образование дифференцированной деформативности бетонной оболочки.

Цель достигается тем, что согласно способу крепления горных выработок, -включающему установку рам крепи, О межрамного ограждения и последующее образование в закрепном пространстве бетонной оболочки нагнетанием пневмобетономашиной закладочного материала, бетонную оболочку образуют путем введения в закладочный материал поризатора, при этом количество его на каждом участке контура выработки принимают пропорциональным величи не горного давления на этом участке. . На фиг. 3 изображена схема заполнения закрепного пространства выработки, продольный разрез, на фиг.2— поперечное сечение выработки с зпюрой А - проявления горного давления по контуру выработки и эпюрой

 — распределения поризатора в закладочном материале по контуру выработки;- на фиг. 3 — общий вид характеристик, где кривая  — системы

"массив-крепь", кривая à — крепи с монолитной бетонной оболочкой по прототипу, кривая Д вЂ” крепи с поризованной бетонной оболочкой предлагаемого варианта; на фиг. 4 — рабочие характеристики::кривая Š— системы "массив-крепь", кривая Ж вЂ” крепи из СВП-22 с монолитной бетонной оболочкой по прототипу, кривая К— крепи из СВП-22 с поризованной бетонной оболочкой предлагаемого варианта.

Предлагаемый способ крепления горных выработок выполняется следующим образом..

После выемки породы на величину эаходки и установки необходимого количества рам крепи 1 с межрамным ограждением 2 приступают к заполнению закрепного пространства 3. Эту операцию выполняют в забое выработки по- . дачей закладочного материала по. трубо проводу 4 в закрепное пространство методом набрыэгбетонирования.

Пневмобетономашину 5 располагают в выработке таким образом, чтобы не мешать выполнению операций проходческого цикла.

На конечном участке трубопровода производят затворение закладочного материала жидкостью. Смесительная камера 6 служит для затворения закладочного материала.

Затворение закладочного материала производят водой с добавкой поризатора, например бензосульфокислоты.

Количество поризатора, расходуемого на 3 м закладочного материала, регулируется вентилем 9. Подачу закладочного материала в закрепное пространство производят соплом 10, перемещая его ао периметру крепи. Изменяя колнчество,пориэатора, расходуемого на 3 м закладочного материала, пропорционально величине горного давгружается по всему контуру более равномерно. Это ведет к повьппению устойчивости выработки в условиях интенсивного и неравномерного проявления горного давления.

Исследования взаимодействия крепи горных выработок с боковыми породами установили как качественное, так и количественное соотношение между смещением контура выработок.и сопротивлением крепи. ,Смещения контура определяются по формуле

g H-1Π— „ ехр (1) I ч=О,ta

3 . 1129368 ления, получают пористую оболочку, обладающую переменной по контуру выработки деформативностью.

Количество поризатора в закладочном материале изменяют без изменения водно-ангидритового отношения, необходимого для получения оптимальной прочности оболочки.

Количество поризатора в каждом конкретном случае определяется горно-ге- 1о ологическими условиями в соответствии с расчетом грузонесущей способности к репи.

Расход поризатора. на каждом участке периметра крепи выработки должен 15 соответствовать возможным смещениям . породного контура, полученным в результате расчета для различных точек крепи. Наличие деформационного материала в закрепном пространстве обес- 20 печивает разгрузку приконтурного массива без разрыва его еплошности и равномерно распределяет нагрузку по периметру крепи.

После создания пористой оболоч- 25 ки выработки (по мере смещения по- родного контура) происходит деформирование пористой оболочки по всему контуру выработки, и как следст-. вие этого, нагружение рамной крепи. Зр

OpHsKo интенсивность нагружения крепи и алюсолютные значения нагрузок будут значительно меньшими, чем при монолитной бетонной оболочке ьыработки, вследствие того, что нагрузка на рамную крель находится в обратной зависимости от деформативности закладочного материала, т.е. чем выше деформативность, тем меньше нагружается рамная крепь в условиях конечных40 смещений породного контура, вызванных интенсивным и неравномерным проявлением горного давления, и более полно используется несущая. способ нос:x приконтурйого породного масси- 45 ва. Так как первоначальное проявление горного давления неравномерно по контуру выработки, то наибольшая интенсивность смещений породного контура на участке максимума компенсируется более высокой деформативностью пористой оболочки выработ-. ки на этом участке. В результате про- исходит перераспределение горного давления по контуру выработки с уменьшением его максимума, а, следовательно, и уменьшаются смещения породного контура, и рамная крепь нагде а и Н вЂ” ширина и глубина заложения .выработки, . — объемный вес,пород, R и R0 — соответственно действительная и условная прочность пород (R--3x10 —" ) .

7 Н о qz

Графическая интерпретация уравнения (1) приведена на фиг. 3 (кривая В), из которого видно, что с увеличением реакции крепи уменьшаются смещения породного контура выработки.

Для определения нагрузки на крепь с монолитной бетонной оболочкой rra графике необходимо построить ее деформационную характеристику

0 =Ю(Ч). (2)

Графическая интерпретация уравнения (2) приведена на фиг. 3 (кривая

Г). Точка пересечения кривых является решением уравнений (1) и (2) по прототипу.

При заполнении закрепного пространства легко деформируемым слоем крепь работает следующим образом.

При смещении породного контура на величину Vq оболочка деформируется на

I величину Ч, создавая в ней напряжение 0, которое передается металли1t„ ческой крепи. При линейной связи напряжений и деформаций в пориэованной оболочке имеем, q,3I (3) где Π— толщина оболочки;

E — модуль деформации порнзованной оболочки.

Металлическая часть двухслойной крепи, как указано ранее, обладает деформационной характеристикой (фиг. 3 кривая Г) . Поэтому нри действии на нее наппяжений 0 KDBIIh будет дефорья1 l

Э 1129368 6 вляемые два типа крепи приведен роваться согласно формуле (2) на ве- поставляемые два типа к е личину

Ч=ц (!

l пример расчета нагрузок на них при

=ч,1„ (4) следующих исходных данных: конструк — где (g(Q„)- функция, обратная функции цня крепи - арочная податливая трех5 звенная крепь СВП-22, шаг установки

Таким образом, можно записать крепи L = 1,0 м" ширина выработки следующее уравнение: а = 4 м, глубина заложения Н = 300 м

fl е я — м, Ре

М, V+ (5) объемный вес пород ч = 2 5х10

У э 5эих ешая совместно уравнения (3)-(5) предел прочности R = 130х10

HGB HM 10 мт Э ,о! толщина податливого слоя б = О, 17 м,"

Ч (+— модуль деформации Ед = 10 — „2

По формуле (1) определяем зависимость Ч(), построенную на графике (фиг. 4, кривая Е) .

Деформационная характеристика. по прототипу (фиг. 4 кривая Ж) () крепи СВП-22 определена по дан (Ч) ным опытных испытаний и на ее основе по формуле (5) построена зависимость Ч, fg,) (см. фиг. 4 кривая 3) по предлагаемому варианту.

" %Л Е„ (6)

Из уравнения (6) видно что функции, описывающие податливость с монолитной и поризованной бетонными о олочками, отличаются слагаемым Ъ

Е,. которое уменьшает степень жесткости крепи с поризованной оболочкой (по предлагаем му варианту) .

Поэтому она при прочих равных условиях будет воспринимать меньшую нагрузку со стороны породного массива

{фиг ф . 3 кривая Д), чем крепь с монолитной бетонной оболочкой по прототипу (фиг. 3 кривая Г) .

Для оценки количественного показателя изменения горного давления на со

Внедрение предложенного способа крепления горных выработок дает экономический эффект.

1129368

Ю с5

1О Ог

50 фиг.4

Составитель Л.Березкина

Редактор М.Недолуженко Техред 0. Выцишина Корректор M.Ëåoíòþê

Заказ 9422/27 Тираж 435 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4