Крепь горной выработки

 

Союз Советских

Социалистических

Веспублик

ОПИСА

ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИ

4297 (61) Дополнительное к авт. сви (22) Заявлено 27.12.76 (21) 2 с присоединением заявки ¹

11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий ( (23) Приоритет

Опубликовано 2S01.80 Бю

Дата опубликован и я описа

24.191.24 (088. 8) (72) Автор изобретения

С.Н.Рева (71) Заявитель

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Артема

{54) КРЕПЬ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

Изобретение относится к области горного дела, преимущественно к разработке угольных, рудных и нерудных месторождений подземным способом, и может быть применено для предотвращения пучения (выдавливания) пород со стороны почвы внутрь подземных выработок.

Известны горные крепи замкнутой формы железобетонные, чугунные, каменные, которые выполнены из криволинейных элементов, тюбингов или блоков, и монолитные из бетона или железобетона, имеющие обратный ход, воспринимающие нагрузки от пучения 15 пород.

Недостатками известных крепей являются низкий коэффициент использования поперечного сечения выработки (отношение поперечного сечения к све- 20 ту к поперечному сечению в проходке); необходимость засыпки обратного свода балластом; необходимость выемки горной массы для установки обратных сводов1 трудоемкость и технологическая сложность устройства обратных сводов; в 2-3 раза меньше темпы сооружения выработок, в сравнении с выработками, имеющими плоскую почву; сложность, а в ряде случаев невозмож- 30 ность, ремонта обратного свода при любой конструкции крепи беэ полного перекрепления выработки.

Известны также крепи горных выработок, включающие двухслойный обратный свод с заполнением лотка (2.).

Такая крепь является наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам.

Недостатком таких крепей является то, что плоская подошва выработки достигается путем заполнения лотковой части дорогостоящим материалом, например бетоном, и не исключает необходимости выемки породы под обратный свод и лоток.

Цель изобретения — исключение выемки породы прн возведении обратного свода и последующего заполнения лотка.

Достигается это тем, что каждый из слоев обратного свода выполнен в виде искусственно образованной криволинейной полости, заполненной породными обломками и связующим материалом, жестким для внутреннего слоя и эластичным для наружного, причем между внутренним и наружным слоями обратного свода расположен слой ненарушенной породы.

711?97

На фиг. 1 изображена крепь горной выработки, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, продольный разрез.

На фигурах обозначено: 1 — верхнее строение крепи, 2 — грузонесущий слой обратного свода, 3 — податливый слой обратного свода, 4 — шпуры, 5 — связующий и твердеющий раствор; б — пористый эластичный уплотняющий материал.

Предлагаемая горная крепь выполнена следующим образом. При известной конструкции крепи 1 произвольной геометрической формы по всей длине выработки в целике пород почвы выI полнена криволинейная полость, образующая грузонесущий слой 2 обратного 15 свода, которая заполнена через шпуры

4 связующим породные обломки твердеющим раствором 5, например цементнопесчаным или полимерным. На некотором расстоянии от грузонесущего слоя 2 gg обратного свода параллельно ему выполнена вторая криволинейная полость, которая через шпуры 4 заполнена пористым эластичным уплотняющим материалом 6. Эта полость, заполненная породными обломками и пористым эластичным уплотняющим материалом б, представляет собой податливый слой

3 обратного свода.

После выполнения криволинейной полости в породном целике почвы выработки для поцатливого слоя 3 обратного свода происходит разгрузка почвы от напряжений, образованных как в результате влияния выработки, так и природного напряженного состояния.

Выполнив нагнетание в полость раствора с пенообразующими компонентами, который превращается в пористый эластичный уплотняющийся материал, образуется податливый слой 3 об- 4Q ратного свода, реализующий деформации породного массива. В объеме породы, заключенном между подошвой выработки и внутренней поверхностью податливого слоя 3 обратного свода, будут дей- 45 ствовать напряжения, возникающие от собственного веса этого объема пород, которые значительно ниже природных и образовавшихся в результате влияния выработки °

В разгруженном объеме пород между подошвой выработки и податливым слоем 3 на некотором расстоянии выполняется параллельная ему криволинейная полость для грузонесущего слоя

2, в которую нагнетается связующий 55 породные обмотки твердеющий, например цементно-песчаный или полимерный, раствор 5, который вместе с ними образует прочный наполнитель грузонесущего слоя 2 обратного свода. 6(}

Набор прочности наполнителя грузонесущего слоя 2 происходит без влияния проявлений горного давления, так. как он защищен податливым слоем 3, Б

Выбрав радиус кривизны и толщину грузонесущего 2 и податливого 3 слоев обратного свода, прочность связующего продольные обломки раствора

5, пористость и процент уплотнения эластичного материала б, стрелу прогиба обратного свода и расстояние между слоями 2 и 3, представляется возможным с помощью предлагаемой крепи обеспечить устойчивость выработок, расположенных в пучащих породах, в широком диапазоне горногеологических условий.

Таким образом, изобретение позволяет обеспечить устойчивость почвы выработки при пучащих породах; удешевить крепь путем: а) исключения необходимости применения опалубок для устройства обратных сводов, так как в предлагаемой горной крепи функцию опалубки выполняет породный массив; б) сокращение объема работ по выемке горной массы для устройства обратного свода; в) исключение засыпки обратного свода балластом для размещения на нем транспортных средств и пешеходных дорожек; г) сокращения затрат на материалы для обратного свода; д) снижение затрат на ремонт обратного свода; повысить коэффициент использования поперечного сечения выработки; обеспечить высокие темпы проходки горных выработок.

Экономический эффект от применения предлагаемой крепи может быть получен за счет уменьшения затрат на прохождение, крепление и ремонт обратного свода, а также за счет исключения бетона, как конструктивного материала крепи, и опалубки для его укладки.

Формула изобретения

Крепь горной выработки, включающая двухслойный свод и заполненный лоток, отличающийся тем, что, с целью исключения выемки породы при возведении обратного свода и последующего заполнения лотка, каждый из слоев обратного свода выполнен в виде искусственно образованной криволинейной полости, заполненной породными обломками и связующим материалом, жестким для внутреннего слоя и эластичным для наружного, причем между внутренним и наружным слоями обратного свода расположен слой ненарушенной породы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Максимов A.П. Горное давление и крепь выработок . М., Недра, 1973, с. 1б8.

2, Лиманов Ю.A. Метрополитены.

И., Транспорт, 1971, с. 47 (прототип) .

711297

Составитель Л.Березкина

T ехред Э . Чужих Корре к т ор М . Шар оши

Редактор Н.Богатова

Заказ 8979/23 Тираж 626

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 4 роектная,