Способ крепления горной выработки

 

Использование: в горной промышленности , а именно для крепления горных выработок при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Сущность изобретения: по мере проведения горной выработки в кровлю бурят шпуры (t) до верхней границы упрочненной потолочины (2), при этом предварительно оп редел я ют ее мощность М из выражения редел $ 07(0,5Ь Щ(р - h) (1 - г&р) у b Т М & 0&Р Ку (1 - ) м , где b - пролет выработки, м; - расстояние от контура выработки до упрочненной потолочины (глубина разгрузочной щели), м; М - мощность упрочненной потолочины, м; чиаАныке х. еуй о я Т ой м; м; Vycp - усредненный для данного типа пород коэффициент Пуассона; о}-$Р - усредненная прочность пород на сжатие, КПа; Ку, К - коэффициенты упрочнения пород анкерами и концентрации опорного давления; уобъемный вес пород, кН/м3; Н0 - глубина разработки , м; р - угол естественного обрушения пород, град; Рх.Ркр - величины горизонтальных и критических напряжений, КПа. УСР-«и.. о.. о$р Рх К уНс;Р кр К«х 1-Щср. 1+А . (1+сК1+1У:р). ° °21-Щср. п - 1 . /ЯМ 2. 1 -Vycp. M -2h-c+tg л С -L-s- Затем в шпуры (1) ввинчивают о короткие погружные анкеры длиной равной мощности (М) потолочины (2), после чего бурят шпуры (3) и в них устанавливают длинные податливые анкеры длиной, равной суммарной величине (h+М). Т.о. закрепив выработку анкерами (1 и 3), проводят разгрузочную щель (4) вдоль выработки на глубину (h), которую закладывают податливым материалом. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. Ё VJ О CJ о 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 0 20/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР С КО МУ С ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4858370/03 (22) .08.08.90 (46) 23,09,92. Бюл. hb 35 (71) Белорусский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института галургии (72) Ю.Н.Николаев, M.А.Журавков, В.А,Губанов, П.R.Horèí и Н.А.Лазуренко (56) Авторское свидетельство СССР

% 1168723, кл. Е 21 Р 20/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

hh 1446320, кл. Е 21 0 11/00, 1988. . (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ (57) Использование: в горной промышленности, а именно для крепления горных выработок при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.

Сущность изобретения: по мере проведения горной eûðàáoòêè в кровлю бурят шпуры (1) до верхней границы упрочненной потолочины (2), прй этом предварительно опре М я м, где Ь вЂ” пролет выработки, м; h — рассгояние от контура выработки до упрочненной потолочины (глубина разгрузочной щели), м;

M — мощность упрочненной потолочины, м;

„„5Q, „1763674 А1

2 бауер. усредненный для дайного типа пород коэффициент Пуассона; 47. — усредненная прочность пород на сжатие, КПа; КУ, К— коэффициенты упрочнения пород анкерами и концентрации опорного давления: у- объемный вес пород, кН/м; Но — глубина разЭ, работки, м; ф — угол естественного обрушения пород, град; Рх,Ркр — величины горизонтальных и критических напряжений, Kfla.

Px = K Не, РкР =dg : . Кух

1 — 9 j h Q

+* Д ЯД+,р

Х1+А А2 А-002 1- „„ 8

В» 2, 1 — мт,р. (Ь вЂ” 2h с+tgp)

С вЂ” . Затем в шпуры (1) ввинчивают а

0,1867

В, короткие погружные анкеры длиной равной мощности (M) потолочины (2), после чего бурят шпуры (3) и в них устанавливают длинные податливые анкеры длиной, равной 3 суммарной величине (h+M). Т.о. закрепив 9 выработку анкерами (1 и 3), проводят раз- () грузочную щель (4) вдоль выработки на глу- (, с бину (h), которую закладывают податливым 4 материалом. 1 з.п,ф-лы, 2 ил. ф

Z 1

1763674

Изобретение относится к горной про.мышленности, а именно, к способам крепления горных выработок при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, Известен способ крепления горных выработок, проводимых в слабых слоистых породах, предусматривающий создание разгрузочных щелей вдоль выработки, заполйение их эластичным материалом, буреййе шпуров и установку анкеров. Анкеры устанавливают в щели, при этом предварительно в эластичном материале выполняют отверстие под анкеры, а шпуры бурят на дне щели для размещения в них анкерйых зам ков, прйчем разгрузочную щель размещают по оси выработки (1j.

Недостатком известного способа является недостаточная надежность крепления выработки с увеличением ее ширины.

Наиболее близким технИческим решением к заявляемому изобретейию является способ комбинированного крепления горной выработки, включающий установку длинйых податливых и коротких погружных анкеров, закрепление продольных и поперечных гибких несущих элементоКукладку в закрепленное пространство вкладыша, Перед установкой анкеров определяют области объемного сжатия и расширения пород; при этом длинные податливые анкеры устанавливают в области обьемного сжатия, а короткие погружные — в области объемного расширения пород, причем укладку податливого вкладыша ведут с периодическим образованием вдоль выработки полостей в виде паров по ее периметру между массивом и продольными элементами (2).

Недостатками данногО способа являются значительная трудоемкость и стоимость крепления горной выработки.

Цель изобретения — снижение трудоемкости и стоимости крепления горной выра ботки при повышении ее устойчивости.

Поставленная цель достигается тем, чтО в способе крепления горной выработки, за": " ключающемся в бурении шпуров, установке коротких погружных и длинных податливых анкеров, проведении в кровле разгрузочной щели вдоль горной выработки и заполнение

: ее податливым материалом, перед установкой подэтлйвых анкеров в кровле горной выработки формируют упрочненную потолочину на расстоянии от ее контура, составляющем (0,2+0,25) ширины выработки, которую укрепляют короткими погружными . анкерами длиной равной ее мощности, а податливые анкеры устанавливают длиной равной суммарной величине мощности нижних слоев и потолочины, при этом необходимую мощность потолочины определяют из выражения ь

С(Я. Ку (1 Рх/Р р.) где Ь вЂ” пролет выработки, м;

h — расстояние от контура выработки до

10 упрочненной потолочины, м;

М вЂ” мощность упрочненной потолочины,м; vycp — усредненйый для типа пооод коэффициент Пуассона:

15 ding . — усредненная прочность пород на сжатие, КПа;

Ky — коэффициент упрочнения пород анкерами;

К вЂ” коэффициент концентрации опорно20 ro давления; - объемный вес пород, кН/м;

Hp — глубина разработки, м; . р — угол естественного обрушения пород, град;.

25 Px — величина горизонтальных напряжений, КПа;

Р р — величина критических напряжений, КПа. с. зо уср.

=Й К

+А +А2 (1 +C 1+т

В

1 — vygp Ь-2h С др

С

В

Причем разгрузочную щель проводят после крепления горной выработки на глубину до нижней границы упрочненной потолочины.

Сопоставительный анализ заявляемого

45 технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что перед установкой податливых анкеров в кровле горной выработки формируют упрочненную потолочину на

50 расстоянии от ее контура, составляющем (0,2+0,25) ширины выработки, которую укрепляют короткими погружными анкерами длиной равной ее мощности, а податливые анкеры устанавливают длиной равной суммарной величине мощности нижних слоев и потолочины, при этом необходимую мощность потолочины определяют с учетом физико-механических свойств вмещающих пород и параметров горной выработки, Причем разгрузочную щель проводят после

1763674 крепления горной выработки на глубину до нижней границы упрочиенной потолочины.

На фиг. 1 изображена горная выработка, поперечное сечение; на фиг. 2 — разрез по А — А иа фиг.1, Способ осуществляешься следующим образом.

Предлагаемый способ применяется примущественно для крепления бортовых штреков лав, проходимых с плоской кровлей шириной до 4,5 м. По мере проведения горной выработки и ее расширения в кровлю бурят шпуры 1 до верхней границы упрочнеиной потолочииы 2, при этом предварительно определяют мощность (M) поталочииы с учетом физико-механических свойств вмеща|ощих пород иэ выражения:

М>

4,07 0,5 Ь tg — 4 1 — сД Ь

ОЫ. у (1 Рх ркр.

Затем в шпуры 1 ввинчиаают погружные короткие анкеры длиной равной мощности (M) упрочиеииой потолочииы 2, После чего бурят шпуры 3 и в иих устанавливают ггодатливые длинные аи керы длиной равной суммарной величине мощности (h) нижних слоев и мощности (М) упрочиеииой потолочины, Если нижние слои непосредственной кровли недостаточно устойчивы, то в этом случае допускается впервую очеоедь установка податливых длинных анкеров 3, а затем одновременно или же с небольшим разрывом во времени установка коротких погружиых анкеров 1 для формирования уп- рочнеиной потолочииы 2 мощностью (Mj.

Закрепив выработку анкерами 1 и 3, проводят разгрузо- иую щель 4 вдоль выработки на глубину до нижней границы потолочииы

2, которую закладывают податливым материалом. Важными параметрами является глубина (и) разгрузочной щели 4 и необходимой мощности (M) улрочиениэя потолочина

2, способная воспринимать нагрузку от внешних слоев пород и продольных сил (РД бокового распора, создаваемых опорным давлением, Считается, что упрочиеиная грузоиесущая потолочина 2 выполняет свое функциональное назначение до появления в ией магистральных трещин, поэтому критерий ее,эксплуатационной пригодности представляется выражением; смаке ç1. ÌÿÃ

Поперечная нагрузка оценивается равной весу пород в своде давления, т.к, грузонесущая потолочина 2 поддерживает на штангах породы в непосредственной близости от контура выработки и несет иа себе нагрузку от вышележащих пород в своде давления, Ь, кПа т.е, q

Соотношение глубины щели от пролета

5 выработки, т.е. h = (0,2 — 0,25)b установлено экспериментальным путем для. калийных солей, как оптимальное.

Примеры осуществления способа для различных горнотехнических условий (рас10 считаиы на ПЭВМ)

Использование предлагаемого способа.

Креплейие горных выработок, проведенное а опытно-промышленных условиях на руднике 4РУ "Белорускалий" при отработке ка15 лййиого пласта на глубине 600-800 м, обеспечивает: — снижение трудоемкости и стоимости

xpenr åHèÿ горных выработок (бортовых выработок лав);

20 — повышение их устойчивости и надежность поддержания.

Формула изобретения

1. Способ крепления горной выработки, включающий бурение шпуров, установку ко25 ротких погружиых и длинйых податливых аикероа, проведение в кровле разгрузочной щели вдоль горной выработки и заполнение ее податливым материалом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения трудо30 емкости и стоимости крепления горной выработки при повышении ее устойчивости, перед установкой податЛйвых анкеров в кровле горной выработки формируют упрочиеиную потолочину иа расстоянии от ее кон35 тура, составляющем 0,2 — 0,25 ширичы выработки, которую укрепляют короткими погружными анкерами длиной, равной ее мощности, э податливые анкеры устанавливают длиной, равной суммарной величине

40 мощности нижиик слоев и потолочины, при этом необходимую мощность M потолочииы определяют из выражения.

Г

М>

МйГ Ky(1 Px р р где Ь вЂ” пролет выработки, м;

h — расстояние от контура выработки до упрочнениой потолочииы, м;

М вЂ” мощность упрочиеииой потолочины,м; ууср. усредненный для данного типа пород коэффициент Пуассона;

ОД . -усредненная прочность пород на

55 сжатие, КПа;

Êy- коэффициент упрочнения пород анкерами;

y — объемный вес пород. кН/м ;

1763674

1+С 1+

1 М,р, т=М;.<гз>ч>>>

5 С = О 1867

В

К вЂ” коэффициент концентрации опорного давления;

Ня — г Убцна РазРабатки, и.

Й 2. Способ по пЛ, отличающийся тем, что разгрузочную щель проводят после крепления горной выработки на глубину до нижней границы упрочненной потолочины. ф- угол естественного обрушения пород, град;

РХ ВО>>ИЧИНО ГОРИЗОйтЭЛЬМЫХ НЙПРЯЖ>эний, КГ1в, Ркр — величина критических напряжений, КПа;

Рх=к УН9

1-1 о

1+А

Pê.ð. =42 . Ky

1+А+А

H „g,:G кПа

K b, f, g h, М> 1+М, м кй/мэ и м м

600

2 600

3 70о

4 700

8оо

Ю м»

0,3 0,9 о,г5 1,15

0,3 0,9 0,20 1,10

0,3 0,9 О,г4 1,14

О 3 0 9 О 30 1 20

0,3 0,9 0,17 1,07

1,3

1>3

1>3

1 3

1,3

29400

2,0 4,5 20,5

2,0 4,5 20,5

2,5 4,5 20,5

2,0 4,5 20,5

1,5 4,5 20,5

К - коэффициент упрочнения пород в результате закрепления их шанкерами, Ъ»

Составитель А.Бублис

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М,Андрушенко

Редактор

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

Заказ 3439 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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