Способ проведения и крепления горных выработок

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и позволяет повысить устойчивость горных выработок в сложных горно-геологических условиях. Предварительно определяют по периметру выработки зону, подверженную интенсивным деформационным процессам и расширению, и характер распределения коэффициента линейного расширения по этой зоне и устраняют ее. В лабораторных условиях определяют коэффициент уплотнения высокопористых пенобетонных балок, которые используются в качестве демпферного слоя. Отбойку и высыпку горной массы производят в пределах эллиптического контура, оси которого ориентируют по линиям действия главных напряжений. Пенобетонные балки укладывают в зазоре между податливой крепью и контуром выработки, начиная с ее почвы. Суммарный объем демпферного слоя определяют в зависимости от полученных коэффициентов, размеров выработки в проходке и слоя, подверженного объемному расширению, а также податливости крепи. Дополнительная податливость за счет наличия демпферного слоя с определенными параметрами в случаях смещений, превосходящих конструктивную податливость крепи, позволяет улучшить условия ее совместной работы с массивом. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Е 21 D 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4299250/23-03 (22) 16,06.87 (46) 15*10.89 ° Бюл. К 38 (71) Карагандинский политехнический институт и Государственный проектный институт "Карагандагипрошахт" Всесоюзного объединения "Союзшахтострой" (72) П.П.Пак, В.Г.Стратов и А.В.Келлер (53) 622.281.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1145145, кл. E 21 D 11/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Ю 1177495, кл. E 21 D 11/00, 1985. (54) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ И КРЕПЛЕНИЯ

ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горнодобывающей прои-сти и позволяет повысить устойчивость горных выработок в сложных горно-геологических условиях. Предварительно определяют по периметру выработки зону, подверженную интенсивным деформационным процессам и расширению, и характер расИзобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при проведении и креплении горных выработок в сложных горногеологических условиях.

Целью изобретения является повышение устойчивости выработки.

На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

2 пределения коэффициента линейного расширения по этой зоне и устраняют ее. В лабораторных условиях определяют коэффициент уплотнения высокопористых пенобетонных балок, которые используются в качестве демпферного слоя. Отбойку и высыпку горной массы производят в пределах эллиптического контура, оси которого ориентируют по линиям действия главных напряжений.

Пенобетонные балки укладывают в зазоре между податливой крепыш и контуром выработки, начиная с ее почвы.

Суммарный объем демпферного слоя определяют в зависимости от полученных коэффициентов, размеров выработки в проходке и слоя, подверженного объемному расширению, а также податливости крепи. Дополнительная податливость за счет наличия демпферного слоя с определенными параметрами в случаях смещений, превосходящих конструктивную податливость крепи, позволяет улучшить условия ее совместной работы с массивом. 1 ил.

Предварительно определяют зону (толщину слоя 1, 1 ), где приконтурный массив подвержен интенсивным деформационным процессам, и характер распределения коэффициента линейного расширения Кд по слою. В дальнейшем при расчете используется усредненное значение коэффициента линейного рас" ширения К„ для всего приконтурного слоя.

3 1 1

Для определения этих параметров используют известные методы, включающие установку глубинных реперов и обработку данных, попучаемых в результате измерений. Зона интенсивных деформационных процессов ограничена величиной K „=- 0,01.

В лабораторных условиях определяют максимальный коэффициент уплотнения К „,материала демпферного слоя, который впоследствие используют при креплении горной выработки. В качестве демпферного материала могут быть использованы пенобетонные балки круглого сечения (ф= 10 см), длина которых равна шагу крепи.

Численные значения параметров (1» 1 )е Кд1 KqÄn ) полученные В ре зультате инструментальных исследований и лабораторных испытаний, являются исходными данными для расчета суммарного объема демпферного слоя, приходящегося на единицу длины выра-ботки. Расчет производят по формуле

V = — — ------ (ʄ— 1)(Н» + al —

1-К„„, л

1„1 (К вЂ” 1) ) — п1. (К вЂ” -=)1 (1)

» n где К„- коэффициент линейного расширения при I<онтурного слоя пород, K - коэффициент уплотнения демп пп ферного слоя, а, Ь вЂ” длины полуосей эллиптического контура выработки, м;

1„, 1, - толщина приконтурного слоя, подверженного объемному расширению, соответственно по оси Х и Y„ ì; величина податливости узла соединения элементов крепи, м, n — число узлов податливости по периметру крепи;

R - радиус выработки до осадки, м.

Для определения длин полуосей эллиптического контура выработки служат формулы

Кл 1 а =R+ 1 — — — — — м (2)

»1 К 1пь

Кл 1

b=R+1 — — — — —, м. (3)

К пи

При проведении выработки производят определение направления главных д0

g5

Работы по возведению постоянной крепи 3 с узлами податливости начинают с укладки на почву пенобетонных балок (балки, укладываемые на почву, выделены штриховкой), образующих демпферный слой 2 для элементов обратного свода крепи. Поверх демпферного слоя почвы выработки укладывают затяжки, а затем последовательно производят монтаж податливой крепи 3 по известной технологии. Укладку межрамных ограждений в боках и кровле осуществляют одновременно с укладкой пенобетонных балок в зазор между крепыш 3 и контуром 1. Таким образом, вокруг выработки образуют демпферный слой 2 переменной толщины, соответствующей величине ожидаемых смещений контура 1 в боках, кровле и почве.

Крепь при данном способе проведения и крепления получает дополнительную податливость за счет смятия высокопористых пенобетонных балок, поэтому

4945 напряжений в массиве, например, следующим образом.

В центре забоя выработки при проходке бурят опережающие скважины на глубину, равную двум заходкам, В каж. дую скважину вСтавляют фотоупругий датчик из оптически активного материала. После продвигания забоя на

10 величину заходки снимают полярископом показания датчика, по интерференционной картине которого определяют направление главных напряжений в массиве.

15 Отбойку и выемку горной массы производят в пределах эллиптического контура 1, оси которого ориентированы по направлению действия главных напряжений. Ориентация и размеры эл20 липтического контура 1 должны обеспечивать образование между контуром и крепыш зазора, необходимого для размещения демпферного слоя 2 толщиной, соответствующей величине ожидаемых смещений породного контура 1.

При коэффициенте бокового давления величина смещений породного контура по периметру различна. Если придерживаться рассчитанных параметЗО ров (а, Ь, V) то величина зазора между эллиптическим контуром 1 и постоянной кольцевой крепыш 3 наиболее полно соответствует характеру распределения смещений по периметру породд5 ного контура 1.

5 15 при смещениях, превосходящих кон,структивную податливость крепи, предлагаемый способ позволяет существенно улучшить условия совместной работы крепи и массива, т.е. способствует повышению устойчивости крепи.

Промышленное использование предлаI гаемого способа при незначительных дополнительных затратах в момент проведения и крепления выработки обеспечивает возможность получения значительного экономического эффекта в течение всего периода ее эксплуатации. формула изобретения

Способ проведения и крепления горных выработок, включающий отбойку и выемку горной массы, установку замкнутой податливой крепи с узлами податливости с зазором по отношению к контуру и образование в нем демпферного слоя, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью повышения устойчивости выработки, предварительно по периметру выработки определяют толщину приконтурного слоя пород, подверженного объемному расширению, коэффициент их линейного расширения и коэффициент уплотнения материала демпферного слоя и формируют контур выработки в форме эллипса, оси котоV = — — — — и(К вЂ” 1) (bl + al л

1-К пл к — 1 1 (К вЂ” 1) ) — nL(R — — ) м

nI.

4н!

5 ! где К„ коэффициент линейного расширения приконтурного слоя пород, коэффициент уплотнения демпферного слоя, длины полуосей эллиптического контура выработки, м, толщина приконтурного слоя, подверженного объемному расширению, соответственно по оси Х и по оси Y м, величина податливости узла соединения элементов крепи, м, число узлов податливости по периметру крепи, радиус выработки до осадки, м.

К па а, b

1„, 1

30

6 рого ориентируют по линиям действия главных напряжений, при этом демпферный.слой выполняют из высокопористых пенобетонных балок, которые укладывают переменным по толщине слоем, начиная с почвы выработки, а суммарный объем демпферного слоя определяют по формуле

1514945

hare

Составитель Л. Березкина

Техред Й, Кравчук Корректор И.Самборская

Редактор Е.Копча

Заказ 6207/35 Типаж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, 11(-35, Раушская наб., д. 4/5 л

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101