Способ крепления горных выработок

 

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для крепления выработок (В). Цель изобретения - повышение несущей способности крепи и безопасности ее возведения. На контур В 2 перед возведением постоянной крепи (ПК)-3 наносят слой (С) 6 демпфирующего быстротвердеющего упрочняющего состава. Толщину С 6 принимают не менее максимальной величины амплитуды неровностей контура В 2 и меньше величины зазора между контуром и ПК 3. Под защитой С 6 в приконтурном массиве бурят шпуры 7 и устанавливают ПК 3, после чего массив разрыхляют путем взрывания зарядов в шпурах 7. Предпочтительно заряды в шпурах 7 принимать рассредоточенными . Величину разрыхления пород приконтурного массива находят из выражения Кр (h + b - c)/h, где Кр - коэффициент разрыхления пород массива; h - мощность разрыхляемых пород, b -величина зазора междуВ2 иПКЗ;с-толщинаС6.1 з.п.ф-лы, 2 ил. . -S Ј 2 сл Ч) сл 00 Фиг1

СОЮЗ СОВЕТС КИХ

СОЦИАЙИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (з1)э Е 21 0 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4804506(ОЗ (22) 19.03.90 (46) 07.07.92. Бюл. N 25 (71) Донецкий политехнический институт (72) Н.В.Игнатович (53) 622.281.5(088:8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1262046, кл, Е 21 0 11/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1642020, кл. Е 21 Э 11/00, 1989. (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горному делу и м.б, использовано для крепления выработок (В), Цель изобретения — повышение несущей способности крепи и безопасности ее возведения. На контур В 2 перед возве„„Я3 „„1745953 А1 дением постоянной крепи (ПК) 3 наносят слой (С) 6 демпфирующего быстротвердею щего упрочняющего состава. Толщину С 6 принимают не менее максимальной величины амплитуды неровностей контура В 2 и меньше величины зазора между контуром и

ПК 3. Под защитой С 6 в приконтурном массиве бурят шпуры 7 и устанавливают ПК 3, после чего массив разрыхляют путем взрывания зарядов в шпурах 7. Предпочтительно заряды в шпурах 7 принимать рассредоточенными. Величину раэрыхления пород приконтурного массива находят из выражения Кр = (h+ Ь - c)/h, где Кр — коэффициент раэрыхления пород массива; h — мощность разрыхляемых пород; Ь -величина зазора между В 2 и llK3; с-толщина С 6. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

1745953

40

50

Изобретение относится к горному делу и применяется при сооружении горных выработок.

Известен способ крепления горных выработок с забутовкой закрепного про- . странства, включающий в себя возведение рамной крепи с оставлением зазоров между крепыш и массивом горных пород, затяжку межрамного пространства, забутовку закрепного пространства эластичными оболочками с заполнителем из податливого материала, установку фиксаторов и их выдвижение по мере эабутовки закрепного пространства.

Однако применение этого способа ведет к большим трудозатратам по установке эластичных оболочек, по установке и передвижению фиксаторов, а также к материальным затратам на оболочки, фиксаторы и заполнитель из податливого материала. Это влечет эа собой удорожание выработки и снижение темпов ее проходки. Установка и заполнение оболочек в закрепном пространстве ведется с отставанием от забоя, что ухудшает режим работы крепи в забое иэ-эа неравномерного приложения нагрузки от обнаженного контура горных пород, приводит к деформациям крепи уже в начальный момент ее работы, увеличению стоимости крепления и поддержания выработки.

Наиболее близким по технической сущности является способ крепления горных выработок, заключающийся в креплении выработки с забутовкой эакрепного пространства путем взрывания раэрыхляющих зарядов ВВ в закрепном пространстве с коэффициентом раэрыхления, равным K>h+b, где h — мощность разрыхляемого

h приконтурного слоя пород, м; Ь вЂ” величина зазора между массивом и крепыш, м.

Способ включает в себя возведение постоянной крепи, бурение шпуров в приконтурный массив и рыхление приконтурного массива путем взрывания в пробуренных шпурах зарядов В В.

Однако при применении известного способа бурение раэрыхляющих шпуров в . эа4 репное пространство осуществляется после возведения постоянной крепи и требует частичного разрушения или раздвижки ее элементов, Это приводит к снижению несущей способности крепи и безопасности работ при бурении шпуров иэ-эа высыпаний осколков породы через образованные отверстия в крепи. Поэтому постоянная крепь требует после выполнения способа частичного ремонта.

В результате оставления зазоров между постоянной крепыш и породным контуром, в процессе бурения происходит отслоение части пород и их самопроизвольное обрушение, сопровождающееся деформацией крепи, что приводит к снижению ее несущей способности, травмированию людей .в забое, повышает затраты на крепление и уменьшает безопасность проходческих работ..

При взрывании раэрыхляющих шпуров в эакрепном пространстве породы приконтурного слоя обрушаются на постоянную крепь неравномерно и из-за наличия неровностей породного контура неизбежно возникновение сосредоточенных нагрузок на крепь, Это ведет к ее деформации и образованию вывалов, а следовательно, к необходимости ремонта, дополнительным затратам на перекрепление, возможности травмирования людей.

Взрывание сосредоточенных зарядов

BB в разрыхляющих шпурах приводит к неравномерному дроблению пород приконтурного слоя, так как большее рыхление происходит в месте взрывания, а меньшее— на контуре выработки. Это ведет к обрушению разрыхленных пород блоками. вызывает пиковые нагрузки на крепь, а следовательно, увеличивает затраты на крепление, Заряжание шпуров в закрепном пространстве ведется без защиты крепыш, что, при самопроизвольном обрушении пород контура,.может привести к травмам рук заряжающего.

Цель изобретения — повышение несущей способности крепи и безопасности ее возведения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе крепления горных выработок, включающем возведение постоянной крепи с эазором между крепыш и контуром выработки, бурение шпуров в и риконтурном массиве и разрыхление пород приконтурного массива путем взрывания зарядов вуказанных шпурах, первоначально на контур выработки наносятслойдемпфирующего быстротвердеющего упрочняющего состава толщиной не менее максимальной величины амплитуды неровностей контура выработки и меньше величины зазора между контуром и постоянной крепыш, а бурение шпуров производят до установки постоянной крепи под защитой демпферного слоя; величину раэрыхления пород приконтурного слоя находят из

h+b — с выражения Kph, где Кр — коэффициент разрыхления пород приконтурного массива; h — мощность раэрыхляемых пород, м; Ь вЂ” величина зазора между контуром

1745953 выработки и постоянной крепыш. м; с — толщина демпферного слоя, м.

Заряды ВВ в шпурах принимают рассредоточенными. .На фиг. 1 изображена схема, поясняю- 5 щая способ крепления горных выработок; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом, В закрепное пространство 1 размером 10

Ь - 0,25 м выработки 2 сечением 13 0 м в проходке до установки постоянной крепи 3 с железобетонной затяжкой 4 от забоя 5 на контур наносят демпфирующий быстротвердеющий слой 6 толщиной с = 0,05 м, 15 принимаемый больше максимальной амплитуды неровностей контура, равной 0,04 м, но меньше величины переборов пород Ь.

Для принятой толщины демпфирующего быстротвердеющего упрочняющего слоя 6 20 подбирают необходимую прочность материала, который обеспечивает устойчивость контура выработки 2 на время выполнения работ по креплению. Прочность материала на срез можно определить по формуле, 25 оф —, Па, и Q где n — коэффициент перегрузки; 0 — sec 30 породы предполагаемого вывала, Н;.с — толщина демпфирующего упрочняющего слоя, м; П вЂ” периметр вывала по контуру выработки, м.

Подставив известные значения пара- 35 метров в формулу (1), получим оф = 60000 Па

2 3000

Учитывая, что осж =10оср, принимаем материал демпфирующего упрочняющего быстротвердеющего слоя 6 с прочностью на одноосное сжатие в раннем возрасте не менее осж = 600000 Па = 0,6 МПа, а именно 45 набрызгбетон с . цементно-песчаным отношением 1:3 и добавление в качестве ускорителя схватывания фтористого натрия в количестве 4 .массы цемента с пределом прочности на сжатие через 1 ч после его 50 нанесения ос® = 0,75 МПа, что обеспечит целостность быстротвердеющего демпфирующего слоя 6 на время крепления через 1 ч после его нанесения.

После нанесения демпфирующего быс- 55 тротвердеющего упрочняющего слоя 6 бурят шпуры 7 на глубину (h + с) под,углом 80 к плоскости поперечного сечения выработки 2 штатными штангами длиной I 1,1 м.

Глубина бурения шпуров 7 при этом равна. (h + с) - I . sln80 = 1,1 ° 0,98 - 1,08 м.

Мощность раэрыхляемой толщи 8 равна

h - 1,08 -0,005 - 1,03 м.

Величина зарядов ВВ в шпурах 7 и количество шпуров в заходке определяется иэ условия заполнения закрепленного пространства 1 с требуемым коэффициентом разрыхления Кр. Удельный расход BB (аммонита Т-19) определяется по формуле (2) Qy.=q Р где q —. удельный расход ВВ, обеспечивающий необходимый коэффициент разрыхления вмещающих пород, кг/м; P работоспособность принятого ВВ (для аммонита Т-19 равна 270 cM ); Рэ = 300 см— работоспособность эталонного ВВ.

Требуемый коэффициент разрыхления приконтурного слоя пород мощностью h равен

К = 1194, Для этого коэффициента разрыхления

q -0,15 кг/м .

Удельный расход BB

qp = 0,135 кг/м . . Расход BB на величину заходки Iss

1,0 м для взрывания по закрепному пространству 1 составит

0р = цр !эах h 1-, кг (3) где L- периметр кровли и боков выработки, для сечения в проходке 13 м равен 8,6 м..

0р = 1,196 кг. 1ринимаем Ор = 1,2 кг.

Количество зарядов ВВ и шпуров 7, взрываемых в закрепном пространстве 1, равно

Q пвп = пз = — - = 6, Qi а = =1,23м.

L пшп Ф1

Для более тщательного рыхления пород приконтурной толщи 9 заряд ВВ в шпурах 7 принимают рассредоточенным, для чего применяют патроны уменьшенного диаметра. Заряд BB в одном разрыхляющем шпуре где 01= 0,2 кг- масса заряда в одном шпуре..

Расстояние между шпурами 7 по контуру выработки 2 равно

1745953

Формула изобретения

1, Способ крепления горных выработок, включающий возведение постоянной крепи с зазором между крепыш и контура выработСоставитель Н. Игнатович

Редактор Н. Тупица Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид

Заказ 2374 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

7 принимают состоящим из двух патронов аммонита Т- l9 массой по 0,1 кг, диаметром

23-24 мм вместо 36 мм по стандарту. В этом случае длина одного патрона равна 210 — 250 мм, а длина заряда BB в шпуре 7 420-500 мм вместо 300 мм при применении стандартных патронов. Применение рассредоточенного заряда BB в шпурах 7 должно отвечать условию, чтобы длина забойки была не менее 0,5 м.

Бурение разрыхляющих шпуров 7 в закрепное пространство 1 осуществляется перед возведением постоянной крепи. После бурения шпуров 7 в них для облегчения работ по заряжанию размещают отрезки труб

8. Затем возводят постоянную крепь 3 с затяжкой 4, через которую входят в выработку концы отрезков труб 8. Заряжение шпуров 7 осуществляется через отрезки труб 8. После этого производят взрывание разрыхляющих шпуров 7 с заданным коэффициентом разрыхления К>. ки, бурение в приконтурном .массиве шпуров и разрыхление пород приконтурного массива путем взрывания зарядов в указанных шпурах,отл ича ющи и с я тем, что, 5 . с целью повышения несущей способности крепи и безопасности ее возведения, первоначально на контур выработки наносят слой демпфирующего быстротвердеющего упрочняющего состава толщиной не менее

10 максимальной величины амплитуды неровностей контура выработки и меньше величины зазора между контуром и постоянной крепыш, а бурение шпуров производят до установки постоянной крепи под защитой

15 демпферного слоя, при этом величину разрыхления пород приконтурного массива находят из выражения

К -(h+Ь-с)/П, где Кр — коэффициент разрыхления пород

20 приконтурного массива;

h — мощность разрыхляемых пород;

b — величина зазора между контуром выработки и постоянной крепыш; с — толщина демпфирующего слоя.

25 2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что заряды в шпурах принимают рассредоточенными.