Замкнутая крепь горных выработок

(51) 5 ИСА ИЕ ИЗО СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ СК А(57) Использ ности, конкре работок в с условиях. Су обратного св двух разнове диненных вна соединений, 1 нныи гоогипроский ой пр плени Изобретмышленнос горных выра ческих условЦель изо-геологиие устойвости Вы На фиг. ид крепи е осадки я выработки вмы крепи, вклю верхняк 1, Затна расстоянии, ческими факто е за- чаюем, с опреами,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Днепропетровский государствеловной проектный институт "Днепшахт"72) О.Г.Пиньковский и С,В.Зинько56) Авторское свидетельство СССРМ 576419, кл. Е 21 О 1/14, 1974,Авторское свидетельство СССРМ 452018, кл, Е 21 О 11/14, 1975. ение относится к гори, в частности к крботок в сложных горниях,бретения - повышенботки.представлен общийфиг, 2 - то же, пос до осадка; на лкрепй.Крепь вклненный с двуми под угломсоединенныйщий из меньшщих элементовнахлестку прсти 5.Крепь устанавливают следующим об ючает в себя верхняк 1, соедимя стойками 2, расположеннык почве выработки, и лежень, встык со стойками 2 и состояего 3 и большего 4 грузонесув, соединенных между собой и помощи замков податливозом.По мере проведен бое устанавливают ра щие две стойки 2 и отставанием от забоя деляемом горно-техни(54) ЗАМКНУТАЯ КРЕПЬ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ование: в горнои промышлентно при креплении горных выложных горно-геологических щность изобретения: лежень ода вы пол н ен составн ым из ликихнесущих элементов, соехлестку при помощи болтовых производят установку лежня обратного свода. При этом разновеликие грузонесущие элементы лежня 3 и 4 соединяют внахлестку таким образом, чтобы обеспечить предварительный распор лежня между стойками 2 крепи и фиксируются замками податливости 5.Технология выполнения работ по подведению обратного свода предполагает отставание от забоя проводимой выработки. Это обусловлено насыщенностью забоя проходческим оборудованием, что мешает выемке породы и установке лежня. Поэтому обычно крепь обратного свода устанавливается с отставанием от забоя выработки; определяемым горно-геологическими и горно-техническими факторами, Одним из основных показателей является смещение стоек крепи во внутрь выработки, так как эта величина определяет возможность установки лежней крепи. В то же время нельзя допустить значительных смещений стоек крепи за счет податливости обратного свода, так как это приводит к ухудшению работы крепТаким образом, использование заявляемого решения позволит повысить устойчивость выработок и снизить трудоемкостьработ по монтажу крепи. Наклонно располо 5 женные стойки в крепи обеспечивают сопротивление смещениям боковых пород икомпенсируют смещения концов этих стоекво внутрь выработок за счет выдавливанияпороды почвы, При этом обеспечиваются10 необходимые габаритные размеры сечениягорной выработки,Кроме того, необходимость установкилежня обратного свода с отставанием отзабоя выработки приводит к тому, что в ус 1 Б ловиях постоянно изменяющихся горно-ге-ологических условий смещения стоеккрепи неравномерйы по длине выработки,поэтому суммарная длина лежня обратного свода также должна изменяться, чтобы20 обеспечить работоспособность всей крепи вцелом. Это достигается в заявляемой конструкции за счет возможности взаимного перемещения грузонесущих элементов лежняотносительно друг друга вдоль криволиней 25 ноиосиПример расчета. Как указывалось выше. одним из недостатков замкнутых конструкций крепи является отсутствиеподатливости без нарушения геометричеЗ 0 ских параметров крепи, В условиях пучащихпород почвы отставание крепления обратного свода приводит к неопределенностивеличины податливости и размеров крепиобратного свода, что обусловлено изменчиЗ 5 востью горно-геологических условий по дли. не выработкиВертикальное расположение стоек, призаданных габаритных размерах крепи,предопределяет выбор размеров лежня об 40 ратного свода меньше ширины выработкипо низу на величину ожидаемого смещениядо момента установки крепи обратного свода. В то же время отклонение стоек от вертикального положения ведет к уменьшению45 габаритных размеров крепи и нарушениютребуемых зазоров, определяемых "Правилами безопасности", что ведет к необходимости переключения выработки.Смещение боков выработки определим0 по формуле, приведенной в "Инструкции повыбору рамной металлической податливойкрепи горных выработок", М., ВНИМИ,1986, с, 7-9: Крепь горных вйработок, выполненная таким образом, обеспечивает возможность установки лежня обратного свода в любой Б определяемый горно-геологическими и горно-техническими факторами промежуток времени. Кроме того, после исчерпания боковой податливости крепи и достижения стойками крепи вертикального положения лежень продолжает работу в жестком режиме, что ограничит дальнейшее развитие смещений крепи во внутрь выработки, так как в работу включен и разгруженный от напряжений породный массив,в целом, ввиду потери несущей способности приконтурного массива и образования значительных зон неупругих деформаций. Поэтому в предлагаемом техническом решении размеры элементов крепи обратного свода определяются в зависимости от условий сооружения выработки,Суть технического решения заключается в том, что в конструкции замкнутой крепи увязаны размеры составного лежня с ожидаемыми смещениями боков и почвы выработки, При этом минимальный размер хорды большого элемента лежня принимают равным. ширине выработки по почве после осадки.Величйна меньшего элемента обратного свода определяется величиной боковых смещений стоек крепи и пучения пород почвы.Принятые по расчету длины разновеликих элементов лежня являются предельными, рассчитанными на максимальные значения боковых смещений и величину пучения пород почвы. Поэтому в интервале. этих смещений (которые могут изменяться по длине выработки) возможна установка крепи обратного свода, обеспечивающая распор между стойками крепи в любой отрезок времени, определяемым проектом проведения выработки.Длина большого элемента лежня определяется шириной выработки после осадка крепи, Хорда криволинейного элемента принимается равной ширине по почве выработки после осадки. Этот размер определяется исходя из технологического назначения выработки (транспортного или .вентиляционного).Длина меньшего криволинейного элемента определяется исходя из ширины выработки до осадки и величины ожидаемых смещений стоек и поднятия почвы выработки, При этом для определения размеров меньшего элемента крепи принимаются худшие условия для поддержания выработки по ее длине. 55 О=О, К, К К,Кв К где От - 260 м - типовое смещение для условий шахт Западного района Донбасса при прочности пород 20 МПа, глубине заложения выработки 400 м.4,5 ф 16кВЯ 30 180Аналогично оэлемента обратн 14 3,400 х 16180 ределим длину бо свода шего 25 . 1 г: зи -2 гсз 1 п гд- = 44,4 ЬЬ= Р30где ЬЬ - высота выдавливания пород почвы,В - ширина выработки;1 гЬ В - сближение породных боков выработки; ": СКр - коэффициент разрыхления пород 35 ментопочвы (для шахт Западного Донбасса 39Кр = 1,8,2,1), ТаВеличина пучения при этом составит крепиустойчм: юощ-.д,. до2 фТаким образом, суммарные смеще- Зания кровли и почвы выработки составят включ208+ 300 = 508 мм. ; разноТак как типовые конструкции крепи до свода,пускают смещения до 300 мм, то в рассмат- о т лриваемом случае габаритные зазоры будут повынарушены. жень вОпределим далее геометрические раз- длинамеры несущих элементов крепи обратного 50 величисвода из формулы, полученной при рассмот- . длинарении геометрической схемы крепи; осадки учетом вел в длина бо 60+ 400 = ким обра горных вы ивость вы ичины нахлестльшего состав4360 мм.ом, внедрениработок позволработки,двух эл зам кнут он т повысить Значения коэффициентов, используемых в формуле, определим по таблицам,Кск= 1,0; К = 0,35 - для определения боковых смещений;. К= 1,0 - для определения вертикальных смещений;К = 0,2 (Ь) = 0,2 (5-1) = 0,8 - для вертикальных смещений;К = 0,2 (-1) = 0,2 (3,2-1) = 0,44 - для боковых смещений,Кй= 1,К=1., Таким образом, для вертикальных смещений; 08 = 260 х 1 х 1 х 0 8 х 1,0 х 1 = 208 мм, для боковых смещенийЦр= 260 х 1 х 0,35 х 0,44 х 1 х 1 = 40 мм, Проведенными исследованиями в условиях шахт Западного Донбасса (М,А,Выгодин, В.В.Евтушенко "Пучение пород почвы в выработках на шахтах Западного Донбасса - Уголь Украины", 1987 г, В 7, с, 12-13, найдена функциональная зависимость между пучением пород почвы и сближением боков выработки. Ль - - в 1( вь - г /кг мп - ),Л, 2 д В5где К= - ,В - радиус кривизны лежня обратногосвода,В 1 - ширина выработки по низу до осадки,Подставив исходные данные, получимзначение угла, определяющего длину меньшего несущего элемента лежня обратногосвода ормула изобретения мкнутая крепь горных выработок, ающая верхняк стойки из составных великих элементов, лежень обратного соединенные замками податливости, и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью шения устойчивости выработки, леыполнен из двух элементов, при этом меньшего несущего элемента равна не податливости обратного свода, а большего - ширине выработки после1810560 ахол нтал Т СССР зобретен Раушская Произв эктор О. Стенин Заказ 1430 ВНИИПИ Гос ударственно 1.1303 гтв нно изцатеоставитель Е ехред М,Мор Тиражго комитета по