Способ крепления горных выработок

5 н :- 21 О 11/14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК(57) Использование: в условиях залегания вбоках выработок слабых выдавливающихпород. Сущность изобретения: способвключает возведение поддерживающей Изобретение относится к подземной разработке полезных ископаемых и может быть использовано в подготовительных горизонтальных и наклонных горных выработках, в боках которых залегают слои слабых интенсивно выдавливающихся пород. Традиционным способом крепления подготовительных выработок является возведение в них различных конструкций поддерживающих рамных (арочных, трапециевидных) крепей, При этом обязательным требованием к возведению крепей является создание контактирования крепи с вмещающими породами по асей протяженности рам как в кровле. так и в боках выработок, для чего за крепями устанавливают затяжку, а закрепное пространство заполняют (забуривают) кусками пород или другим забутовочным материалом (Типовой проект 401/11-57. Сечение горных выработок, закрепленных арочной крепыш из взаимозаЯЫ 2000438 С рамной крепи с зазором между стойками рам и породами в боках выработки и установку анкеров в породах в боках выработки, Зазор между стойками рам и породами в боках создают непрерывно по всей протяженности выработки, а его ширину принимают не менее величин смещений пород выработки при креплении их анкерами, Способ обеспечивает сохранение рабочего состояния поддерживающей рамной крепи, повышение устойчивости и снижение за.трат на поддержание выработок при эалега.нии в их боках слабых выдавливающихся пород. 2 ил. меняемого шахтного профиля (крепь АКП) Южгипрошахт, 1977).Недостатком данного способа крепле- Я ния в условиях залегания в боках выработок слабых выдавливающихся пород является то. что при выдавливании пород в связи с Я небольшой несущей способностью стоек рам происходит их деформирование в форме изгиба, приводящее к нарушению работоспособности всей рамы для поддержания пород в кровле выработки, и следовательно, к переходу выработки в нерабочее состоя- Ы ние, необходимости ее ремонта и большим,Ю затратам на поддержание,Для повышения устойчивости выработок в условиях слабых выдавливающихся пород в их боках можно использовать способ крепления замкнутой рамной крепыш (Черняк И,Л. Предотвращение пучения и почвы горных выработок. М.:Недра 1978 с,173). но данный способ характеризуется высокой трудоемкостью, металлоемкостью и стоимо 2000438чстью крепления. К тому же, если несущая способность крепи окажется недостаточной, произойдет деформирование крепи и тогда возникнет необходимость в замене деформированных рам.За прототип предлагаемого способа крепления принят способ с возведением в выработке совместно поддерживающей рамной незамкнутой крепи и упрочнением в боках выработки анкерами (Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. - Л ВНИМИ, 1985, с.13, пп.3.11-3.12). Однако при известном способе крепления, при возведении рамной крепи с контактированием стоек крепи с породами в боках выработок, в условиях интенсивного выдавливания этих пород эффект упрочнения анкерами является недостаточным. Он лишь частично уменьшает выдавливание и давление пород на стойки рам и не предотвращает деформирования крепи в результате изгиба ее стоек.Цель изобретения - сохранение состояния поддерживающей рамной крепи. повышение устойчивости и снижение затрат на поддержание выработок. проводимых в условиях залегания в их боках слабых интенсивно выдавливающихся пород.Поставленная цель достигается тем, что в способе. включающем возведение в выработке поддерживающей рамной крепи и установку анкеров в породах в боках выработки, поддерживающую крепь возводят с контактированием ее с породами кровли выработки, а в боках между стойками крепи и вмещающими породами оставляют зазор шириной не менее смещения пород в боках выработки при креплении их анкерами.Предлагаемый способ отличается от известного тем, что зазор между стойками поддерживающей рамной крепи и вмещающими породами в боках выработки создают непрерывно по всей ее протяженности, а ширину зазора принимают из условия предотвращения влияния смещения пород в боках выработки установленными в них анкерами на условия работы поддерживающей рамной крепи. Таким образом. в предлагаемом способе крепления поддерживающая рамная крепь выполняет только функцию поддержания пород в кровле выработки, а анкеры выполняют функцию поддержания пород в боках выработки. Укаэанные отличительные признаки в совей совокупности ранее для крепления горных выработок неприменялись и авторам не известны.На фиг,1, 2 в разрезе выработок арочной (а) и прямоугольной (б) формы показана схема возведения поддерживающей рлм 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ной крепи 1 с зазором шириной А между стойками рам и породами в боках выработки и контактом через затяжку 3 с породами в кровле выработки и установки анкеров 2 через затяжку 4 в породах в боках выработок.Способ осуществляют следующим обра. зом.На основании расчетов смещений пород по известным методикам или опыта проведения выработок, в боках которых залегают слабые выдавливающиеся породы, определяют необходимость применения предлагаемого способа и необходимую ширину зазора А между стойками поддерживающей рамной репи и вмещающими породами в боках выработки, а также требуемые параметры рамной крепи, анкеров и затяжки, Определив укаэанные параметры, проходят выработку с увеличением ее ширины по сравнению с проектной шириной на удвоенную ширину зазора между стойками рамной крепи и породами в боках выработки. Рамную крепь возводят с распором между породами в кровле и подошве выработки, а стойки крепи устанавливают с зазором между ними и породами в боках выработки. Одновременно с возведением рам между ними в породах в боках выработки устанавливают анкеры,Применительно к выработкам на угольных шахтах ширину зазора А и параметры рамной крепи и анкеров следует принимать по расчетным смещениям пород по методикам (Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. Л.; ВНИМИ, 1985 (см,например, п.5,12),Экспериментальная проверка предлагаемого способа была произведена в подготовительных выработках на пласте Кумпановском шахты "Северная" п,о. "Северокузбассуголь", в боках которых залегает слой трещиноватого аргиллита прочностью 5-10 мПа, мощностью 0,3-0,5 м.Здесь при применении традиционного способа крепления с возведением в выработках как арочных, так и трапециевидных металлических податливых крепей (рам из СВПс шагом 0,8) с полной забутовкой закрепного пространства, смещения боков составили 400-500 мм, в результате чего происходило нарушение рабочего состояния рам от изгиба их стоек, что приводило к необходимости полного перекрепления выработок с заменой деформированных рам и затратами на ремонт 120-130 руб,/п,м. выработок.При применении дополнительного упрочнения пород в боках вьработок бункерами (2 анкера ШК.1 м длиной 1 й фл члтэнавливаемые через деревянный распил с шагом 0,8 м) смещения боков выработки уменьшились до 250-300 мм, что. однако, не предотвратило деформаций изгиба стоек, потери работоспособности примерно 50 рам и привело к необходимости ремонтных работ с затратами 50-60 руб,/п,м, выработки. Чтобы предотвратить деформации стоек между поддерживающей рамной крепыш и закрепленными анкерами породами. в боках выработки оставили зазор шириной 0,35-0,40 м, В результате все рамы в течение всего срока службы выработок не подвергались деформациям и были пригодны для повторного использования, При этом сохранение рабочего состояния поддерживающей рамной крепи привело к уменьшению опускания пород кровли на 150-200 мм и уменьшению пучения пород в подошве на 250-300 мм, т.е, к повышению устойчивости выработок и возможности их безремонтного поддержания. Экономический эффект от применения предлагаемого способа на пласте Кумпановском в 1990 г, составил около 40 тыс,руб.Выполненный анализ показал, что условия с залеганием в боках выработок слабых выдавливающихся пород являются типичными для угольных шахт, При ожидаемом ежегодном объеме проведения выработок в этих условиях не менее 8-10 км общий экономический эффект от применения предлагаемого способа крепления горных выработок составит не менее 450-500 5 тыс.руб./год.Таким образом, предлагаемый способ.по сравнению с прототипом. ,зволяет снизить затраты на поддержание выработок в условиях залегания в их боках слабых вы давливающихся пород за счет сохранениярабочего состояния рамной крепи для повторного использования и повышения устойчивости выработок за счет снижения смеоений пород в кровле и пучения пород 15 в подошве.Формула изобретения Способ крепления горных выработок, включающий возведение поддерживающей рамной крепи с контактом верхняка с 20 кровлей выработки и установку анкеров вбокахвыработки,отличающийся тем, что, с целью сохранения рабочего состояния рамной,крепи, повышения устойчивости и снижения затрат на поддержание в услови ях залегания в боках выработок слабых интенсивно выдавливающихся пород. между стойками крепи и породами в боках оставляют зазор шириной не менее величины смещения пород в боках выработки,Ф2000438 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород ул,Гагарина, 101 Редактор С,КулаковаЗаказ 3070 Фиг. Г Составитель К,АрдашевТехред М,Моргентал Корректор В.Петраш Тираж Подписное НПО " Поиск " Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5