Способ охраны вертикального шахтного ствола

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выемке предохранительных целиков угля под вертикальными шахтными стволами. Целью изобретения является повышение эффективности применения способа за счет увеличения несущей способности деревянной костровой крепи в начальный момент ее нагружения. Способ предусматривает проходку вокруг крепи шахтного ствола подготовительной выработки с крепью и кольцевой ниши и установку в ней костровой крепи. Между нижним рядом брусьев костровой крепи и почвой выработки 3 укладывают расширяющуюся при твердении композицию слоем, толщина которого определяется из соотношения m Ah Рнач ПА . г, где Ah - конвергенция за К счет неровностей кровли и почвы и разной толщины брусьев; Рнач-усилие начального распора; п - коэффициент пропорциональности между податливостью крепи и нагрузкой; к - коэффициент объемного расширения композиции при твердении. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Е 21 D 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4794373/03 (22) 20.02.90 (46) 30.06.92. Бюл. N 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) А.С.Ведяшкин(53) 624.132.134(088,8) (56) Кулишов В,М. и др. Охрана и поддержание глубоких вертикальных стволов в Донбассе. Обзор ЦН ИЭ Иуголь, M., 1987, с, 16-19.

Козел А.M. и др. Горное давление и способы поддержания вертикальных стволов.

М.: Недра, 1976, (54) СПОСОБ ОХРАНЫ ВЕРТИКАЛЬНОГО

ШАХТНОГО СТВОЛА (57) Изобретение относится к горной промышленности и мажет быть использовано при выемке предохранительных целиков угля под вертикальными шахтными стволами.

Целью изобретения является повышение

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выемке предохоанительных целиков под вертикальные шахтные стволы.

Известен способ охраны вертикального шахтного ствола при выемке предохранительного целика, включающий рациональное планирование горных работ относительно ствола. Недостатком данного способа является получение крепыш ствола значительных повреждений в месте пересечения с разрабатываемым пластом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ

„„. Ж„„1744259 А1 эффективности применения способа за счет увеличения несущей способности деревянной костровой крепи в начальный момент ее нагружения. Способ предусматривает проходку вокруг крепи шахтного ствола подготовительной выработки с крепыш и кольцевой ниши и установку в ней костровой крепи. Между нижним рядом брусьев костровой крепи и почвой выработки 3 укладывают расширяющуюся при твердении композицию слоем, толщина которого определяется из соотношения m

All Рнач и

k, где h h — конвергенция за счет неровностей кровли и почвы и разной толщины брусьев; Рн н — усилие начального распора; n — коэффициент пропорциональности между податливостью крепи и нагрузкой; k — коэффициент объемного расширения композиции при твердении.

3 ил. охраны вертикального шахтного ствола при выемке предохранительного целика, включающий проведение выработки вокруг ствола, выемку кольцевой ниши между выработкой и стволом, разделку крепи ствола и установку в нише деревянной костровой крепи.

Недостатком известного способа является его невысокая эффективность, поскольку в начальный момент нагружения деревянная костровая крепь обладает большой податливостью за счет неровностей кровли и почвы и разной толщины отдельных брусьев крепи и не может воспринять большую нагрузку. В результате этого ствол

1744259 получает значительные повреждения в начальный момент нагружения костровой крепи.

Целью изобретения является повышение эффективности применения способа за счет увеличения несущей способности крепи в начальный момент ее нагружения.

Указанная цель достигается тем, что между нижним рядом брусьев костровой крепи и почвой укладывают расширяющуюся при твердении композицию толщиной слоя, определяемой из соотношения

Л 1+и Рнач

k где Л h — конвергенция за счет неровностей кровли и почвы и разной толщины брусьев;

Риац усилие начального распора; и — коэффициент пропорциональности между податливостью крепи и нагрузкой; . k — коэффициент объемного расширения композиции при твердении.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что именно благодаря укладке между нижниь :. рядом брусьев костровой крепи и почтовой кольцевой ниши крепь воспринимает значительно большую нагрузку в начальный момент сдвижения пород кровли, в результате чего повышается эффективность способа. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники, признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан план расположения деревянной костровой крепи в нише вокруг ствола; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг, 3 — график зависимости между несущей способности крепи и ее податливостью.

Вокруг крепи 1 (фиг, 1) вертикального шахтного ствола 2 проходят подготовительную выработку 3 с возведением в ней крепи

4, затем формируют кольцевую нишу 5 между выработкой 3 и крепыш 1 ствола 2 и разделывают крепь ствола на мощность, равную мощности вынутого в нише пласта.

На почву 6 ниши 5 (фиг. 2) укладывают слой

7 расширяющейся при твердении композиции, толщину которого находят из условия

ЛЛ+и Рнач

m—

k . На слой 7 укладывают крест-накрест деревянные брусья 8 костровой крепи. Предварительно измеряют величину неровностей кровли и почвы и разность в толщине брусьев крепи, по которым устанавливают величину конвергенции Л h.

5 Со стороны ствола навешивают стальные листы 9 и устанавливают упорное кольцо 10 для предотвращения высыпания кусков породы в ствол и нарушения режима вентиляции. В результате расширения при

10 твердении композиции мощность слоя 7 увеличивается, брусья 8 обжимаются, верхний ряд брусьев разрушает выступы 11 кровли 12 и частично сминается сам, увеличивая площадь контакта крепи с кровлей, в

15 результате чего деревянная костровая крепь получает начальный распор. Благодаря полученному начальному распору костровая крепь с начала ее установки воспринимает большую нагрузку, что на20 глядно видно из графика, представленного на фиг, 3, и предотвращает повреждение крепи ствола.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. На шахте им. 50-летия Ок25 тябрьской революции ПО "Карагандауголь", отрабатывается предохранительный целик по пласту К1з под центрально-отнесенный ствол. Вокруг ствола 2 (см. фиг. 1) диаметром

6 м с бетонной крепыш толщиной 0,5 м пре30 дохраняет кольцевую выработку 3 сечением

2 х 2 м с радиусом закругления 6,5 м (по оси выработки) и крепят ее деревянными рамами 4 вразбежку с затяжкой кровли (на чертеже не показана). Угольный пласт между

35 кольцевой выработкой 3 и крепыш ствола 1 вынимают диаметрально противоположными заходками шириной 2,5 м, а затем разделывают крепь ствола на мощность 1,7 м (вынимаемая мощность пласта К э). После

40 этого на почву в ниши 5 укладывают слой 7 расширяющейся при твердении композиции с коэффициентом объемного расширения К = 2. Толщину слоя принимают (при

Л h = 0,08 м и п.Рнач = 0,000166 м/кн х 300

45 кнт=0,05м), равной m = =0,065 м. На слой 7 композиции крест-накрест укладывают в десять рядов брусья 8 (сечением

16 х 16 см) костровой крепи. Затем анало50 гичными заходками выбирают полностью пласт между кольцевой выработкой и крепыш ствола и разделывают кольцом крепь ствола, возводят в нише последовательно десять деревянных костров из брусь55 ев размерами в плане 2 х 1,5 м и высотой

1,67 м (с учетом слоя композиции). После твердения композиции за счет ее расширения деревянная костровая крепь получает усилие начального распора, равное 300 кН

5 1 744259 6

Л Ь + Рмач и

k г

55 (см. фиг. 3) и способна с начала процесса сдвижения массива горных пород воспринимать значительную нагрузку при определенной податливости. Сравнение режима работы костровой крепи в предлагаемом способе (с начальным распором) и в прототипе показано на фиг. 3. Благодаря начальному распору и ограниченной податливости костровой крепи в заявленном способе обеспечивается охрана ствола от повреждения. Использование предлагаемого способа, позволяющего задать начальный распор деревянной крепи, повышает эффективность защиты вертикальных шахтных стволов при выемке предохранительных цел иков.

Формула изобретения

Способ охраны вертикального шахтного ствола, включающий проведение вокруг него выработки, выемку кольцевой ниши между выработкой и стволом, разделку крепи ствола и установку в нише брусчатой деревянной костровой крепи, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности применения за счет увели5 чения несущей способности крепи в начальный момент ее нагружения, между нижним рядом брусьев костровой крепи и почвой укладывают расширяющуюся при твердении композицию толщиной слоя, определя10 емой из соотношения

15 где Л h — конвергенция за счет неровностей кровли, почвы и разной толщины брусьев;

P»÷ — усилие начального распора;

n — коэффициент пропорциональности между податливостью крепи и нагрузкой;

20 k — коэффициент объемного расширения композиции при твердении.

1744259

РРХ РЮ 0(5 _#_0h

1ä Qlgg.3

Составитель А. Ведяшкин

Редактор T. Пилипенко Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Заказ 2176 Тираж Подписное

ВНИИПИ Гос осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 101