Способ крепления сопряжений горных выработок

 

Изобретение относится к горному делу, а конкретно к технологии крепления горных выработок в местах их сопряжения. Способ крепления сопряжений горных выработок включает выбор эксплуатационных параметров крепи по ожидаемым нагрузкам с учетом эквивалентного пролета обнажения пород кровли на сопряжении базисной (первой) выработки с ответвляющейся или пересекающей выработкой, взведение усиливающей анкерной крепи, опорных рам с перекрытием и усиление крепи в прилегающих к сопряжению зонах. Длину эквивалентного пролета и прилегающих к сопряжению участков выработок определяют по приведенным математическим выражениям с учетом ширины напрягающихся выработок, угла ответвления или пересечения, величины разрушения углового целика и бокового отжима угля. Задачей изобретения является повышение эффективности и безопасности крепления сопряжений выработок при увеличении глубины разработки и сечения выработок. 5 ил.

Изобретение относится к горному делу, а конкретно к креплению горных выработок в местах их сопряжений.

Сопряжение горных выработок является наиболее сложной и ответственной частью подземных сооружений, испытывающих повышенное горное давление.

В горной практике встречается большое количество различных видов сопряжений горных выработок: прямое сопряжение (примыкание под прямым углом), прямое пересечение, одностороннее косое примыкание, двустороннее косое примыкание, треугольный узел, косое пересечение и др.

Крепь сопряжения возводится с плоским или сводчатым перекрытием. На сопряжении крепь, как правило, усиливается дополнительными стойками и подхватами [1].

Известен способ крепления сопряжения двух горных выработок, закрепленных металлической арочной крепью из спецпрофиля, когда одна из них примыкает к другой под прямым углом [2]. В основной выработке, в зоне сопряжений, по обеим сторонам примыкающей выработки устанавливаются усиленные (сдвоенные) рамы крепи, а в примыкающей выработке, по линии ее сопряжения с основной, устанавливается жесткий верхняк (балка), на котором закрепляются концы специального перекрытия.

Известен способ крепления сопряжений горных выработок, включающий выбор параметров крепи по ожидаемым нагрузкам с учетом эквивалентного пролета обнажения пород кровли на сопряжении выработки (первой) с ответвляющейся или пересекающей ее выработкой, возведение опорных рам с перекрытием и усиление крепи горных выработок анкерной крепью с металлическими подхватами [3].

Недостатком этого способа крепления сопряжений является то, что усиливающая анкерная крепь на сопряжении горных выработок возводится с теми же параметрами, что и в одиночных выработках, в то время как свод естественного равновесия горных пород на сопряжении выработок оказывается выше глубины анкерования, замки анкеров находятся в зоне расслоения горных пород и не выполняют или неполностью выполняют функции усиливающей крепи. К недостаткам известного способа крепления сопряжений горных выработок может быть отнесен и способ определения величины эквивалентного пролета с использованием сложного аппарата расчета.

Цель изобретения: повышение эффективности и безопасности крепления сопряжений горных выработок при увеличении глубины разработки и сечения выработок.

Цель достигается тем, что при креплении сопряжений горных выработок, включающем выбор эксплуатационных параметров крепи по ожидаемым нагрузкам с учетом эквивалентного пролета обнажения пород кровли на сопряжении базисной выработки с ответвляющейся или пересекающей выработкой, возведение усиливающей анкерной крепи, опорных рам с перекрытием, усиление крепи в прилегающих к сопряжению зонах, производят путем установки анкеров глубокого заложения с закреплением их выше зоны расслоения пород или опирают элементы перекрытия арочной или рамной крепи на подвесную балку анкерной крепи, а эквивалентный пролет сопряжения определяют по геометрическим параметрам сопрягающихся выработок и углу их примыкания, при этом эквивалентный пролет сопряжения выработок определяется из выражения а длину прилегающих к сопряжению участков выработок, испытывающих повышенное горное давление, определяют из следующего выражения: где a₁ и a₂ - ширина сопрягающихся выработок, м; t - величина разрушения углового целика, м; ψ - - угол примыкания разветвления, пересечения или ответвления выработок, град; с - расчетная величина бокового отжима на сопряжении выработок, м.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема крепления сопряжения двух выработок по типу прямое пересечение; на фиг.2 - разрез по АА на фиг.1; на фиг.3 изображена схема крепления сопряжения двух выработок по типу односторонее косое примыкание; на фиг.4 и 5 изображена подвесная двутавровая балка с анкерами в 2-х проекциях.

Предлагаемый способ крепления сопряжений горных выработок включает проведение базисной (первой) выработки и последующую разделку сопряжений в местах примыкания, пересечения или разветвления (ответвления) соответствующих горных выработок.

В зависимости от горно-геологических, горно-технических условий и параметров сопрягающих горных выработок принимают наиболее рациональный вид крепления и схему разделки сопряжения. Если условия позволяют, то предпочтение отдают анкерному виду крепления выработок как более экономичному и обеспечивающему более высокие темпы проходки.

Перед разделкой сопряжения при анкерном креплении в базисной выработке и примыкающей к ней или пересекающей ее выработке в базисной выработке производят усиление анкерного крепления путем возведения анкеров глубокого заложения с закреплением их выше зоны расслоения пород. Так, перед разделкой сопряжения базисной выработки 1, закрепленной анкерами 2 с подхватами 3 с пересекающей (в проекте) ее выработкой 4 под прямым углом, между рядами анкеров 2 устанавливают анкеры глубокого заложения 5 с продольными металлическими верхняками (подхватами) 6, располагая их снизу верхняков (подхватов) 3.

Эквивалентный пролет сопряжения выработок определяют из выражения где а₁ и а₂ - ширина сопрягающихся выработок, м;
t - величина разрушения углового целика, м;
ψ - угол примыкания, разветвления пересечения или ответвления выработок, град.

При разделке и креплении сопряжений выработок важно знать длину участка сопряжения, испытывающего повышенное горное давление. Длину этих участков определяют из следующего выражения:

где с - расчетная величина бокового отжима на сопряжении выработок, м.

При креплении сопряжений двух горных выработок 7 и 8, закрепленных рамной или арочной крепью с верхняками 9 и 10, балку 11, на которую укладывают верхняки 9 и 10 на стыке выработок (крепления), прикрепляют анкерами 12 к горному массиву. Анкеры 12 устанавливаются друг от друга на таком расстоянии, при котором момент, действующий на балку 11, может быть сведен к минимальному, что позволяет выполнять ее из двутавра меньшего профиля. Анкеры 12 соединяются с балкой 11 посредством замков 13, выполненных подвижными (скользящими) относительно балки 11, которая может быть выполнена по длине составной, что значительно облегчает ее монтаж и доставку. При ψ≤40°t можно принимать 0,5 м.

Крепление сопряжений горных выработок согласно предлагаемому способу обеспечивает повышение надежности работы сопряжений и повышение безопасности работ в период их эксплуатации.

Источники информации
1. Горное дело. Терминологический словарь. - М.: Недра, 1990 г., с.577.

2. А.с. СССР N 1546648, 5 Е 21 D 11/14, 1990 (Крепь сопряжения).

3. Широков А. П., Писляков Б.Г. Расчет и выбор крепи сопряжения горных выработок. - М.: Недра, 1988 г., с.20, 44-50, 74-77 (прототип).

Формула изобретения

Способ крепления сопряжений горных выработок, включающий выбор эксплуатационных параметров крепи по ожидаемым нагрузкам с учетом эквивалентного пролета обнажения пород кровли на сопряжении базисной выработки (первой) с ответвляющейся или пересекающей выработкой, возведение усиливающей анкерной крепи, опорных рам с перекрытием и усиление крепи в прилегающих к сопряжению зонах, отличающийся тем, что эквивалентный пролет сопряжения определяют по геометрическим параметрам сопрягающихся выработок и углу их примыкания из выражения:

а длину прилегающих к сопряжению участков выработок, испытывающих повышенное горное давление, из выражения

где а₁ и а₂ - ширина сопрягающихся выработок, м;
t - величина разрушения углового целика, м;
ψ - угол примыкания, разветвления, пересечения или ответвления выработок, град;
с - расчетная величина бокового отжима на сопряжении выработок, м;
l_э - длина эквивалентного пролета сопряжения, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5