Способ крепления горной выработки

(51)5 Е 21 О 1114 СУДАРСТВЕННЫЙ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТ РЕТЕН И.Котеного способа является о стороны пучащих поОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский горный институт(56) Гелескул М,Н. и Каретников В.Н, Справочник по креплению капитальных и подготовительных выработок, М.: Недра, 1982, с.3, 8,Максимов А.П. Горное давление и крепь выработки. М.: Недра, 1973, с.168, рис. 96, (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ(57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам крепления выработок в сложных условиях сильно пучащих пород и большого всестороннего горноо вдавления. С целью повышения надежности крепления за счет увеличения несущей способности обратного свода и крепи в целом в процессе соединения стоек с обратным сводом в узлах этого соединения на стойках закрепляют растяжку, Прдольную силу в растяжке определяют из Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам крепления выработок в сложных условиях сильно пучащих пород и большого всестороннего горного давления. Известен способ крепления горной в работки, включающий возведение рам кр пи из двутавра с жестким соединением вершине свода а 2выражения й - , где0 405 а + 25 Е 3а Ер ЯрЙ - продольная сила в растяжке, МН;.а -полупролет сечения крепи, м; Е - модель.упругости материала рамы крепи, МПа; 3 -момент инерции сечения рамы крепи,м;Ер - модуль упругости материала растяжки,МПа; Зр - площадь сечения растяжки, м;2,о - расчетная вертикальная нагрузка,МН/м. В качестве растяжки используют либо арматурный стержень, либо канат. Впервом случае растяжку жестко соединяют с крепежными элементами, а диаметр стержня определяют по формулеФб" 1,61 ца, гдето-диаметрстержня,йрм; Вр - предел прочности материала арматурного стержня на растяжение, МПа;1,61 - расчетный коэффициент. Во второмслучае растяжку огибают вокруг стоек и закрепляют в выработке зажимами. Диаметрканата определяют на расчетную продоль- аную силу по соответствующим ГОСТам. 2з.п. ф-лы, 6 ил. ЬЭ Недостатком даннепротиводействие срод почвы.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ крепления горной выработки, включающий возведение замкнутых рам посредством последовательного жесткого соединения верхняка со стойками и стоек с обратным сводом.Недостаток известного способа обусловлен низкой надежностью крепления надавление пучащих пород почвы.Цель изобретения - повышение надежности крепления путем увеличения несущейспособности обратного свода и крепи в целом,Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу крепления горной выработки, включающему возведение замкнутыхрам посредством последовательного жесткого соединения верхняка со стойками истоек с обратным сводом, в процессе соединения стоек с обратным сводом в узлах этого соединения на стойках закрепляютрастяжку, при этом продольную силу в нейопределяют из выражения, гй0,405 а +а Ер Яргде Й - продольная сила в растяжке, МН;ц - расчетная вертикальная нагрузка,МН/м;а - полупролет сечения крепи, м,Е - модуль упругости материала рамыкрепи, МПа;3 - момент инерции сечения рамы крепи,м;Ер - модуль упругости материала растяжки, МПа;Зр - площадь сечения растяжки, м .В качестве растяжки используют арматурный стержень, диаметр которого определяют из выраженияб 161. 9 а,йргде д - диаметр растяжки (арматурного стержня), м;Вр - предел прочности материала растяжки на растяжение, МПа;1.,61 - расчетный коэффициент, Кроме того, в качестве растяжки используют канат, который огибают вокруг стоек и закрепляют зажимами,. На фиг.1 показана рама крепи; на фиг.2- узел 1 на фиг.1(соединение растяжки в виде арматурного стержня); на фиг.зузел И на фиг.1(соединение растяжки в виде каната); на фиг.4 - .расчетная схема рамы крепи; на фиг.5- эпюра изгибающих моментов в раме крепи без растяжки; на фиг.6 - эпюра изгибающих моментов в раме крепи с растяжкой.Способ осуществляют следующим образом,Замкнутую раму крепи (фиг,1) возводят из последовательно жестко соединяемых между собой верхняка 1, стоек 2 и обратного свода 3. Раму выполняют из двутавровогопрокатного профиля 1 ФМ 16-26 в зависимости от типоразмеров выработок.Соединение элементов 1 - 3 рамы крепи осу 5 ществляют посредством торцовых накладок4, скрепляемых болтовой связью 5.Для значительного усиления рамы последнюю снабжают растяжкой бзакрепляемой на стойках 2 в месте их соединения с10 обратным сводом 3, В качестве растяжки 6может быть использован арматурный стержень(фиг,2), жестко соединяемый с крепежным элементом 7, который выполняют ввиде отрезка спецпрофиля СВП и привари 15 вают к стойкам 2 фланцами 8. Соединениеможет быть осуществлено посредством пропуска стержня 6 через отверстие 9 в спецпрофиле и затягивания гайкой 10 (стерженьдолжен быть выполнен с резьбой на кон 20 цах).В качестве растяжки 6 может быть использован канат (фиг,З), который огибаютвокруг стоек 2 рамы и закрепляют зажимами11. Расположение растяжки в узлах соеди 25 нения стоек с обратным сводом на загромождает сечения выработки и, кроме того,существенно повышает несущую способность как обратного свода, так и рамы вцелом,30 В качестве расчетной принимают вертикальную нагрузку (фиг,4). Неучет отпора состороны окружающих пород идет в запаспрочности.Конструкцию крепи в соответствии с35 предлагаемым способом впоследствие омоноличивают. Работу бетона в запас прочности тоже не учитывают. Однако с учетоммногочисленных случаев деформированиявнутрь выработки обратного свода от пуче 40 ния пород эти запасы небольшие.В соответствии с известным способомкрепления обратный свод из-за малой кривизны работает как балка, в результате чегов нем возникают значительные изгибающие45 моменты (фиг.5, После возведения крепи заней неизбежно остается пустое пространство, которое забучивается породой. В силутого, что модуль деформации забутовки значительно меньше модуля деформации окру 50 жающего породного массива и в закрепномттространстве остаются пустоты, в результате пучащего действия со стороны почвыстойки несколько смещаются в сторону породного массива. Этого достаточно для зна 55 чительных деформаций обратной свода всторону выработки,При установке растяжки 6(фиг,1) стойки2 рамы крепи фиксируются - растяжкапрепятствует их перемещениям. Эпюраизгибающих моментов, соответствующаяпредлагаемому решению, показана на фиг.6. Как видно из этой эпюры, изгибающие моменты в обратном своде 3 уменьшаются более чем на порядок. Одновременно в два раза уменьшаются наибольшие изгибающие моменты в верхняке.1.Произведенный методом сил расчет рамы, усиленной растяжкой 6, показал, что продольная сила в растяжке определяется следующим соотношением:а 20405 а+ 25 Е 3а Ер Яргде Й - продольная сила в растяжке, МН;о - расчетная вертикальная нагрузка,МН/м;а - полупролет сечения крепи, м;Е - модуль упругости материала рамыкрепи, МПа;3 - момент инерции сечения рамы крепи,м;Ер - модуль упругости материала рас, тяжки, МПа;Яр - площадь сечения растяжки, м .2Эта формула является исходной для нахождения диаметра растяжки. Если в качестве растяжки используют арматурныйстержень, то его диаметр, считая Е - Ер,определяют из выраженияб = 1,61 3эВргде б - диаметр растяжки (арматурногостержня), м;йр - предел прочностиматериала арматурного стержня йа растяжение, МПа;1,61 - расчетный коэффициент,В соответствии с этим, считая длякрепи типа МАЗа = 1,9 м, принимаяо = 0,04 МН/м (О = 0,04 1,92 = 0152МН -15,2 т), йр =" 300 МПа (арматура классаА), находят б = 2,56 см.В качестве растяжки можно использовать арматурный стержень кл. А - 1 диаметром 26 мм,. Для определения диаметра растяжки ввиде каната необходимо предварительно вычислить значение продольной силы М, При техже исходных данных, считая в качестве прокатного профиля двутавр В 16 (МАЗ) с3 - 873 см по ГОСТ 8239-72, считая Ер = Е,0 0,02 м, находят й - 0,127 МН = 12,7 т.Канаты и зажимы к ним можно подобрать, например, в соответствии с ГОСТ3067-88, ГОСТ 3066/80, ГОСТ 13186-67,СТП 19-84 и др. В соответствии с ГОСТ 3067-88 для данных условий подходит стальной канат диаметром 16 мм маркировочной группы 1670 (170 кг/мм ) и зажим М 16 по СТП 19-84.5 Для установки растяжки иэ арматурногостержня крепежные элементы 7 целесообразно приваривать к стойкам 2 заранее в заводских условиях.Таким образом, предлагаемое техни ческое решение повышает надежностькрепления зэ счет увеличения несущей способности обратного свода и крепи в целом, а также при прочих равных условиях дает.возможность уменьшить материалоемкость 15 крепи за счет увеличения шага установкирам.Формула изобретения 1. Способ крепления горной выработки,включающий возведение замкнутых рам по средством последовательного жесткого соединения верхняка со стойками и стоек с обратным сводом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности крепления за счет увеличения несущей способ ности обратного свода и крепи в целом, впроцессе соединения стоек с обратным сводом в узлах этого соединения на стойках закрепляют растяжку, при этом продольную силу М в ней определяют из выраже ния- ,МН,а0,405 а +а Ер Яр где ц - расчетная вертикальная нагрузка, МН/м;а - полупролет сечения крепи,м;Е - модуль упругости материала рамыкрепи, МПа;3 - момент инерции сечения рамы крепи,м;Ер - модуль упругости материала растяжки, МПа;Яр - площадь сечения растяжки, м .22. Способ поп,1,отл ича ющийсятем, что в качестве растяжки используют арматурный стержень, диаметр б которого определяют из выражения50 б 161,а,м,Вргде Вр - предел прочности материала растяжки на растяжение, МПа;. 1,61 - расчетный коэффициент.3, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестев растяжки используют канат, который огибает вокруг стоек и закрепляют зажимами.1723333 фщЯя аЮ 5 Ху ЮМф Составитель Л. БТехред М.Морген едактор А. Огар Н ре НТ ССС Гагарина, 101 водственно-издательский комб"Пате Ужгород каз 1083 ВНИИП Тираж дарственного комитет 113035, Москва, по изобретениям -35, Раушская на оддисноеи открытиям пр