Компенсационная система для охраны горных выработок

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для охраны горных выработок. Цель - повышение устойчивости охраняемой выработки и снижение пучения пород. Компексационная система для охраны горной выработки /ГВ/ 1 состоит из крепи ГВ 1, целиков /Ц/ 2, компенсационных полостей /КП/ 3 и анкеров 4 с замками 5. Анкеры 4 установлены в Ц 2, а КП 3 выполнены на всю мощность пласта и расположены с двух сторон ГВ 1 так, что Ц 2 размещены между ГВ 1 и КП 3. Длина анкеров превышает половину ширины Ц 2. Ширина Ц 2 принята равной A=[0,5H<SP POS="POST">.</SP>M÷R<SB POS="POST">C</SB>]<SP POS="POST">1/2</SP>, а ширина КП 3 - X=[(2A<SP POS="POST">.</SP>R<SB POS="POST">C</SB>)/(γ<SP POS="POST">.</SP>TGδ)]<SP POS="POST">1/2</SP>-A-B/2, где H - глубина расположения выработки, м

M - мощность пласта, м

R<SB POS="POST">C</SB> - прочность пород на сжатие, МПа

γ - объемный вес пород, г/м<SP POS="POST">3</SP>

δ - угол сдвижения пород, град

B - ширина выработки, м. При проведении ГВ 1 и КП 3 порода над ними расслаивается, Ц 2 нагружаются весом пород в пределах линии АБ и БС, приближенно соответствующих ветвям параболы свода естественного равновесия пород. Необходимую деформацию Ц 2 регулируют натяжением /ослаблением/ анкеров 4. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))4 Е 21 D 11/00 )3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4275691/23-03 (22) 02.07.87 (46) 23.07.89. Бюл. К 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и и маркшейдерского дела и Павлоградское производственное объединение по добыче угля "Павлоградуголь" (72) В.Н.Рева, Л.К.Нейман, О.И.12ельников, А.В,Шмиголь, В.Я.Кириченко и С.M. Бучатск ий (53) 622, 281 (088. 8) (56) Косков И.Г. Новые материалы и конструкции крепи горных выработок.

М.: Недра, . 1987, с. ) 54, Уголь Украины, 1975, N- 1, с,8-)0.

ÄÄSUÄÄ 1495437 А 1

2 (54) КОМПЕНСАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОХРАНЫ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горному делу и м. б. использовано для охраны горных выработок. Цель — повышение устойчивости охраняемой выработки и снижение пучения пород. Компенсационная система для охраны горнрй выработки (ГВ) 1 состоит из крепи ГВ

I целиков (Ц ) 2, компенсационных полостей (КП ) 3 и анкеров 4 с замками 5. Анкеры 4 установлены в Ц 2, а

КП 3 выполнены на всю мощность пласта и расположены с двух сторон ГВ 1 так, что Ц 2 размещены между ГВ 1 и

1495437

05Hm а

=2. с

КП 3, Длина анкеров превышает половину ширины Ц 2. Ширина Ц ? принята равной а =(0,5Н m: R 1 t/ а ширина

KI1 3 — X= ((2а К С) / (у. t g rg ) J 1 — а-Ь/2, где Н вЂ” глубина расположения выработки, м; m — мощность пласта, м; R прочность пород на сжатие, Jla; объемный вес парад, г/м З; d угол сдвижения пород, град; b — ширина lp

Изобретение относится к горнодобывающим отраслям промышленности и представляет собой систему для охраны и поддержания горных выработок в слож-.. ных горногеологических условиях при наличии пучения пород почвы в .выработ-2р ках, Цель изобретения — повышение устойчивости охраняемой выработки и снижение пучения пород.

На чертеже показана выработка, ох- 25 раняемая компенсационной системой, поперечный разрез.

Компенсационная система для охраны выработки 1 состоит из целиков 2, выполненных по бокам охраняемой вы- 3О работки 1 и имеющих ширину а. На контакте с целиками 2 в плоскости пласта расположены компенсационные полости 3, ширина которых равна разности между шириной всей системы Е и сум". 35 мой размеров целика а и полупролета охраняемой выработки Ь/2, т,е. ширина компенсационных полостей Х=1.-à-b/2.

Целики закреплены анкерами 4 с замками 5, при этом длина анкеров 40 больше половины ширины целика 2. Размеры целиков и компенсационных полостей и их взаимосвязь обусловлены следующим.

Гирина целиков 2 в запредельном 45 состоянии зависит от глубины разработки, прочности породы (угля) на одноосиое сжатие и мощности пласта или высоты компенсационной полости и определяется эмпирической зависимостью, 5О обоснованной многочисленными исследованиями в нат. рных условиях и на моделях из эквивалентных материалов где Н вЂ” глубина расположения выработки, м;

m — мощность пласта, м; выработки, м. При проведении ГВ I u

КП 3 порода над ними расслаивается, Ц 2 .нагружаются весом пород в пределах линии АБ и БС, приближенно соответствующих ветвям параболы свода естественного равновесия пород. Необходимую дедюрмацию Ц 2 регулируют натяжением (ослаблением) анкеров 4, 1 ил, Кс — прочность пород на сжатие, МПа.

Несущая способность целика Р =аК

С

Давление пород в пределах треугольника АБС (близким к площади свода естественного равновесия пород)

Р= $ -, где S — площадь треугольника АБС, м;

1г — объемный вес пород, МПа, Площадь треугольника АБО

АЕо где d угол сдвижения пород, град, Давление пород на целик равно

СцХ

Для равновесия системы отпор целика должен быть равным давлению по" род, т.е. Рц = P. т1С г

Тогда а К =" — 2-Р-, откуда а Кс2 а поскольку ширина комg.tg dà пенсационной полости X=L-а-b/2, то

2а ° Rc — ---- — — а — b/2. рс d

Компенсационная система для охраны выработки работает следующим образом. !

При проведении выработки 1 и по-. лостей 3 порода над ними прогибается и расслаивается из-за податливости установленных в них крепей, Целики нагружаются весом пород в пределах линий АБ и БС, приближенно соответствующих ветвям параболы свода естественного равновесия пород. Поскольку размеры выработки целиков и полостей взаимосвязаны и связаны с горногеалогическими условиями, характеризуемыми глубиной расположения выработки и прочностью пород (угля ) на одноосное сжатие, то целики начинают переходить в запредельное состояние и час1495437 формула изобретения

Составитель Л.Чистова

Редактор Л.Зайцева Техред А,Кравчук Корректор О.Кравцона

Заказ 4225/28 Тираж 449 Г!одг!исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь!тиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 тично деформируются . Те!"! c !ÌÃ и! дост!! гается определенная податливость целиков, которая одновременно обеспечивает равновесие системы расслоившиеся

ft породы — крепь выработки и полостей целики 2", при этом податливость целиков предотвращает выдавливание пород из-под них, как из-под штампов, так как максимальные напряжения переносят-10 ся в нетронутый массив 6 за пределы полостей.

Необходимую деформацию целиков регулируют натяжением (или ослаблением) анкеров 4, замки 5 которых установле- 1> ны за средней линией целиков, так как длина анкеров 4 больше половины их ширины. Замки устанавливают в любом месте эа средней линией целиков вплоть до их установки на противопо.- 20 ложной от выработки стенке целиков со стороны полостей. Характер работы анкеров здесь несколько иной, чем при обычном расположении анкерон при попдержании выработок н массиве пород. Благодаря расположению замков анкеров за серединой ширины целиков замки при деформировании целиков увлекаются движением пород в сторону полостей, способствуя этим уплотнению пород со стороны стенки выработки путем передачи нагрузки через стержень анкера на его опорную плит ку с гайкой. Здесь н большей мере будут деформироваться стенки целиков со стороны полостей. Поэтому работу целиков запредельной области их деформирования можно регулировать степенью натяжения анкера, отпуская или затягивая его гайку на опорной плитке. Окончательно при работе системы в равновесии в пределах свода естественного равновесия пород (треугольника АБС) будут действовать пониженные напряжения, а в области нетронутого массива 6 повышенные напряжения, вредное воздействие которых воспринимают на себя полости, компенсируя таким образом перераспределение поля напряжений вокруг охраняемой выработки, Целики с анкерами и крепь ныработки выполняют роль многослойной крепи.

Компенсационная система для охраны горных выработок, включающая выполненные в пласте по бокам выработки компенсационные полости с целиками и крепь, отличающаяся тем, что, с целью повышения устойчивости охраняемой выработки и сйижения пуче-ния пород, компенсационные полости выполнены на нсю мощность пласта, а целики размещены между охраняемой выработкой и компенсационными полостями и укреплены анкерами замкового типа, длина которых превьш!ает половину ширины целиков, при этом шири05Hm на целиков равна а= - - †вЂ, а шириRc

2a Rc на компенсационных полостей Х= — — —— сдТ

Ь вЂ” а — -«2-, где Н вЂ” глубина расположения выработки, м; ш — мощность . пласта, м; R — прочность пород на сжатие, МПа; г- объемный вес. пород, т/м ; d - угол сдвижения пород, град;

Ъ вЂ” ширина ныработки, м.