Способ возведения штанговой крепи

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для крепления горных выработок штанговой крепью. Задача изобретения - сокращение времени на крепление горной выработки с применением штанговой крепи и вяжущих средств с ускорителем твердения. Способ включает одновременное бурение шпуров и установку штанговой крепи с использованием полой штанги с одноразовым режущим инструментом на переднем конце, с опалубкой или плитой и гайкой, после чего в полость штанги подают вяжущее средство с ускорителем твердения. Одновременно с бурением шпура и установкой штанговой крепи осуществляют его промывку, затем подачу воды прекращают, включают наносную установку с емкостями необходимых смол и подают вяжущее средство с ускорителем твердения, осуществляя одновременно закрепление штанги, заполнение трещин в массиве, пропитку массива и нанесение вяжущего средства с ускорителем твердения на кровлю и борта выработки. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для крепления горных выработок штанговой крепью.

Известна сталеполимерная анкерная крепь с закреплением быстротвердеющим химическим составом (Справочник по креплению горных выработок.- М.: Недра, 1976, с. 96, р. 54), включающая штангу из арматурной стали, химсостав, уплотнительное кольцо, опорную плиту, натяжную гайку. Возведение элементов анкерной крепи производится последовательно: после бурения шпура следует подача ампул с химическим составом, затем вращением подается в шпур штанга, которая закрепляется химсоставом по всей длине, устанавливается опорная плита и гайка.

Недостатком анкерной крепи является многооперационность при ее возведении, двукратная перестановка бурильной головки, последовательная установка элементов крепи после бурения, специальный буровой инструмент - штанги со съемными резцами, выполнение ручных операций непосредственно у точки бурения.

Наиболее близким из известных является способ возведения штанговой крепи, при котором бурение шпуров и установку штанговой крепи осуществляется одновременно, используя полую штангу с одноразовым режущим инструментом на переднем конце, с опалубкой или плитой и гайкой, после чего в полость штанги подают вяжущее средство с ускорителем твердения (патент США N 4055051, кл. E 21 D 21/00, опубл. 25.10.1977).

Используемое для реализации способа устройство содержит негнущийся трубчатый корпус, бур, имеющий форму наконечника трубчатого корпуса для бурения скважины в горной выработке (одноразовый резец), связывающую и жесткую сердцевину (сверло), которая после смешивания смол обеспечивает надежную фиксацию трубчатого корпуса с пробуренной скважиной. Несущая пластина сформирована на наружной стороне наконечника трубчатого корпуса. Корпус надежно фиксируется в клейком веществе, смоле.

Смешивание смол производится механическим путем в полости трубчатого корпуса (штанги) путем подачи поршня в полости трубы-анкера и выдавливания смолы из ампул и полости трубы в пространство закрепления трубы со стенками шпура (скважины), пластины используются только для герметичности устья шпура (скважины). Исключена возможность подачи смолы через трубу, скважину в закрепленное пространство объемных пластин или опалубки, употребляемой для подачи покрытия бортов выработки различными смолами с целью гидроизоляции или выветривания.

Известный способ имеет следующие недостатки.

1. Невозможность бурения с промывкой, так как полость трубы анкера заполнена ампулами со смолами, следовательно, значительное пылеобразование, при сухом бурении нужны специальные устройства для улавливания пыли.

2. Вращатель снабжен толкателем с поршнем, что обуславливает необходимость двойного пространства от длины анкера для его установки. Например, при установке анкера определенной длины высота выработки должна быть более чем двухкратная от длины анкера с учетом бурстанка, следовательно, область применения такого устройства и способа ограничена.

3. После нагнетания смолы в шпур следует дополнительная последовательно выполняемая операция по возвращению поршня в исходное положение, на что затрачивается время.

4. Определенное количество смолы в анкерах, заранее вложенное в трубу-анкер, не гарантирует закрепление анкера по всей его длине в трещиноватых породах, так как смола частично используется в трещинах.

5. Процесс установки состоит из двух последовательных операций: установки трубы с одноразовым резцом путем бурения шпура, затем нагнетания смолы поршнем, а в одном из примеров дополнительно устанавливают в трубу после ее установки анкерный болт с клиновым поршнем для обеспечения податливости при неподвижной трубе.

6. Во всех случаях непосредственная связь пространства между трубой и стенками шпура и насосной нагнетательной установкой невозможна и функции насоса выполняются поршнем цикличного действия. Процедура нагнетания смолы в шпур при трещиноватых породах может повторяться неоднократно.

7. Не решается вопрос использования шпура, трубы в шпуре для закачивания смолы в пространство между плитой, опалубкой и бортом выработки, которая технологически необходима для забучивания закрепного пространства.

8. Необходимо дважды настраиваться на точку бурения: для бурения с установкой трубы и на подачу смолы из трубы.

Задачей изобретения является сокращение времени на крепление горной выработки с применением штанговой крепи и вяжущих средств с ускорителем твердения.

Для решения поставленной задачи в способе возведения штанговой крепи, при котором бурение шпуров и установку штанговой крепи осуществляют одновременно, используя полую штангу с одноразовым режущим инструментом на переднем конце, опалубкой или плитой и гайкой, после чего в полость штанги подают вяжущее средство с ускорителем твердения, одновременно с бурением шпура и установкой штанговой крепи осуществляют его промывку, затем подачу воды прекращают, включают насосную установку с емкостями необходимых смол и подают вяжущее средство с ускорителем твердения, осуществляя одновременно закрепление штанги, заполнение трещин в массиве, пропитку массива и нанесение вяжущего средства с ускорителем твердения на кровлю и борта выработки.

Изобретение устраняет выявленные недостатки противопоставленного источника за счет чего, что бурение шпура, установка анкера-штанги производится с промывкой. Гидрооборудование для промывки частично используется и для подачи смолы в шпур, при этом бурение шпура, а затем смешивание и подача смолы за завершающем этапе бурения, после отключения воды, производится одновременно, также имеется возможность через шпур подать смолу в пространство, образуемое между бортом выработки объемными пластинами и опалубкой, установленными на анкерах и используемых в качестве элементов постоянной крепи для перетяжки кровли и стенок выработки.

На чертеже показана крепь для осуществления способа и схема гидрооборудования.

Штанговая крепь имеет полую штангу 1, одноразовый резец 2 на передней части штанги, опорную вогнутую плиту 3, гайку 4, химсостав 5,6 соответственно в шпуре и в элементе постоянной крепи с арматурой 7.

Гидрооборудование состоит из кранов подачи воды 8, смолы 9, 10, насосной станции 11 (от одного привода два насоса объемных, с заданной производительностью для получения смеси из смол), пульт управления 12 (краны и кнопки управления насосной станцией), шланг 13, тройник 14, бурильная головка с промывочным устройством 15 (показано условно). Резец 2 выполнен на конце полой штанги (трубы) 1, стенки которой заканчиваются перьями с разводом внутрь и наружу штанги 1. Плоскости резания перьев наплавлены твердым сплавом из расчета использования резца 2 на бурение одного шпура. Возможна установка вставных резцов 2 известными способами, при этом конец штанги 1 выполняется с учетом конструкций устанавливаемого резца 2 с обеспечением промывки шпура.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед началом возведения на штангу 1 одевается опорная плита 3, закручивается гайка 4, оставляя запас резьбы для дальнейшего подтягивания и соединения конца штанги 1 с бурильной головкой и промывочным устройством. Затем производится бурение шпура с промывкой, при этом опорная плита 3 находится у кровли выработки и может быть использована как люнет для штанги 1. Бурение производится до упора в кровлю опорной плиты 3 и подпора ее гайкой 4. Промывка шпура прекращается закрытием крана 8. Образовавшаяся полость 6 между кровлей и плитой заполняется частично штыбом. Не вынимая штангу 1 из шпура, в ее полость подают смесь смолы 5 через промывочное устройство открытием кранов 9, 10 и включением насосной станции 11 с пульта управления 12. Заполнение смесью 5 полостей штанговой крепи может производиться как при выключенной бурильной головке до появления признаков смолы, так и при включенной. Смесь при расширении развивает значительное давление, закрепляет штангу 1 по всей длине, пропитывает частично окружающий массив и развивает осевое усилие в полости опорной плиты 3 на гайку 4, достаточное для скрепления и удержания массива. Подача смеси химсостава возможна при вращении штанги 1 до ее заклинивания смолой в шпуре. После окончания подачи смолы обратным включением штанга 1 отсоединяется от бурильной головки, краны 9, 10 закрываются, система промывки (шланг 13, тройник 14) промываются водой открытием крана 8. Функции опорной плиты 3 может выполнять объемная опалубка необходимой формы, площади и толщины для нанесения на кровлю и борта выработки клеящего состава из различных смол, предохраняя породы от выветривания и формируя совместно с арматурой (стеклоткань, решетка, сетка и другие материалы) постоянную крепь для крепления горных выработок.

Предлагаемый способ возведения штанговой крепи найдет применение на проходческих комбайнах, комплексах и агрегатах, позволяя совместить все основные операции проходческого цикла при дистанционном управлении процессом крепления выработки, для чего забойное оборудование необходимо оснащать емкостями для смол и насосами подачи смолы в шпур.

Формула изобретения

Способ возведения штанговой крепи, при котором бурение шпуров и установку штанговой крепи осуществляют одновременно, используя полую штангу с одноразовым режущим инструментом на переднем конце, опалубкой или плитой и гайкой, после чего в полость штанги подают вяжущее средство с ускорителем твердения, отличающийся тем, что одновременно с бурением шпура и установкой штанговой крепи осуществляют его промывку, затем подачу воды прекращают, включают насосную установку с емкостями необходимых смол и подают вяжущее средство с ускорителем твердения, осуществляя одновременно закрепление штанги, заполнение трещин в массиве, пропитку массива и нанесение вяжущего средства с ускорителем твердения на кровлю и борта выработки.

РИСУНКИ

Рисунок 1