Способ крепления горной выработки

)5 Е 21 011 НИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОР ь=2 ЭГСГ 9 -а -00ЭЭЭЭЭЭ при Ь 1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Московский горный институт(56) Авторское свидетельство СССРВ 1504345, кл. В 21 О 11/14, 1987,(54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ(57) Использование: в горной промышленности, а именно к креплению горных выработок в сложных условиях большоговсестороннего горного давления при различных коэффициентах бокового распорапород. Сущность изобретения: крепь возводят из прямолинейных стоек и верхнякашатрового типа, состоящего из прямолинейных элементов, сЪединенных в замковойчасти. Очертание возводимой крепи приближают к рациональному очертанию, которое определяют по формуле в соответствиис геометрическими параметрами крепи и коэффициентом бокового распора пород, Геометрические параметры крепи определяютиз следующих выражений: Ь - Ьаь = агст 9Э - Э Э1,8где а - половина ширины рамы крепи науровне головки рельсов, м; Ь - половинаширины рамы крепи на уровне 1,8 м от голо-,вки рельсов, м; А - коэффициент боковогораспора пород; Ь - высота рамы крепи отуровня головки рельсов, м; 1, ь - длинастоек и верхняка, м; Ь - высота расположения узлов соединения верхняка со стойкамиот уровня головки рельсов, м; Ь - часть стойки от уровня головки рельсов, закрепляемая в почве, м; ааь - углы наклона стоеки элементов верхняка к горизонтальнойплоскости при их закреплении, рад. Для повышения работоспособности возводимойкрепи закрепление стоек в почве производят с возможностью податливости в вертикальном направлении. 2 п.ф. 5 ил,1810562 нему необходимо, т,к. это значительно повысит ее несущую способность,В соответствии с изложенным, крепление выработки осуществляют приближенным к очертанию по выражению (1).посредством вписывания в него очертаниякрепи (фиг.1), Оптимальное очертание показано пунктиром.Верхняк 1 и стойки 2 изготавливают изсдвоенных спецпрофилей 3, обращенныхдруг к другу и обьединенных между собойфланцами 4. Соединение фланцев 4 выполняется в заводских условиях. например,сваркой в отдельных местах по длине спецпрофилей (фиг,2,3), Стойки 2 делают прямолинейными, а верхняк 1 изготовляют из двуходинаковых прямолинейных элементов, соединенных, например, сваркой в замковой части 5. Выполнение верхняка 1 истоек 2 прямолинейными позволяет делатьрамы значительно усиленными вторымспецпрофилем 3 без их гнутья в разных плоскостях, что в настоящее время сложно и необеспечивает достаточной точности.Монтаж рамы производят в забое выработки посредством закрепления верхняка 1на стойках 2 (фиг.4) и стоек 2 в почве (фиг.5),Закрепление верхняка 1 на стойках 2 осуществляют неразьемным соединением, например, на болтах 6 через фланцы 7. Фланцы 7приваривают к верхняку 1 и стойкам 2 впроцессе их изготовления под соответствующими углами. Болтовое соединение рассчитывают на срез и отрыв в зависимости отдействующей нагрузки на возникающие всоединении поперечную, продольную силуи изгибающий момент.Расчетные формулы получены следую- .щим образом.0 Размеры конструкции крепи (фиг,1,2)показаны на срединной линии от уровняголовки рельсов. При проектировании дляперехода к сечению вчерне.и в свету необходимо выполнить соответствующий пере 5 счет с учетом высоты спецпрофилей,рельсов, толщины балластного слоя.Считаем заданными высоту рамы крепиЬ и ее ширину по высоте 1,8 м от уровняголовки рельсов - 2 Ь, Данная ширина на 0 значается в соответствии с правилами ТБ позазорам,В соответствии с (1) можно найти минимальную ширину крепи на уровне головкирельсов - 2 а, отвечающую рациональномусечению, Из(1) при х=(а- Ь) =у(х) =1,8 Изобретение относится к горнойпромышленности, а именно к креплению горных выработок в сложных условияхбольшого всестороннего горного давленияпри различных значениях коэффициента бокового распора пород,Цель изобретения состоит в увеличениинесущей способности возводимой крепи вусловиях большого неравномерного горного давления. 10На фиг. 1 показана расчетная схема крепи; на фиг. 2 - поперечное сечение рамыкрепи; на фиг. 3 - сечение А - А на фиг, 2; нафиг, 4 - узел 1 на фиг. 2 (закрепления элемента вехняка на стойке); на фиг, 5 - узел И на 15фиг, 2 (закрепления стойки в почве).Способ осуществляется следующим образом.Вначале из непосредственного определения нагрузки на крепь выработки в шахтных условиях, или косвенно, например, подеформированному состоянию крепи с пересчетом на нагрузку, или ультразвуковымспособом, или аналитически определяюткоэффициент бокового распора пород 25Х (фиг.1). Этот коэффициент является определяющим для нахождения оптимальногоочертания крепи, Под оптимальным понимается такое очертание, когда в поперечныхсечениях крепи при заданной нагрузки 30(фиг.1) не возникает изгибающих моментов.Это очертание оптимальное с точки зрениянесущей способности крепи,Общее выражение оптимального контура крепи в декартовой системе координат с 35началом координат у левой опоры (фиг.1)имеет вид где у(х),х - коордконтура крепи, ма - половинуровне головки рЬ - высота рвки рельсов, м;А - коэффицрод. наты точек оптимально рамы кр от уровн пи на5голоширины льсов, м; мы крепи т бокового распора попь таься к ког 8 г Л у (х) = -- + актически сделать рамную кр чертания трудно, но стреми(2) Формула (2) имеет смысл, если подкренное выражение больше нуля, т.Ь + 1,8Д,8 Ь ЛО.Это условие легко преобразуется в сл10 дующее:Ь 1,8 1 --з(2) видно, что при Л- Ь 4 Ьиво при отсутствии , Значение а по(2) и 8 м, где Ь - высота единения верхняка головки рельсов, м- 1,34 Считая ием значение Данныйажения рац вании (2) най вестным на осЬ,араметр такжональной осиа - Ь. 1,8 наидем из вывыработки (1), а-2-ЬХ - 2 +-Х. (2 ай 1 8 а22 Ь Гшая у равнение (5) относительно Ь, 25 т уровня головкипочве,м;стоек и элементовой плоскости при Ре айдем6 а - Ьие параметры устанавливаепи получены геометрически Остальнмых рам краь = агс 1 д верить в со,ь -к и верхняка,м; ина 2,16 3,5 - 0,2 3,5 1,8+0,2 В этом случа рамы крепи с а=2,16 м; Ь= геометричедующие:+0,5 Выражение (3) справедл боковой нагрузки (Л = О) . (3) соответствует Ь = 1, расположения узлов со со стайками от уровня (фиг.1),Если мы хотим с целью повышения удобств монтажа уменьшить длину верхня-. ка, то необходимо увеличить значение а. В этом случае Ь и длина стоек также увеличится, а длина верхняка уменьшится.е.еЬ - часть стоики ельсов, закрепляемая вб, бЬ - углы наклона ерхняка к горизонталь х закреплении, рад. Пример расчета Исходные данные: Ь=3,5 м; Ь=1,7 м;ЛПо формуле (2) найд ерим условие (4):1340,2(3,5 1,Ь = 1,7 м0,781 мусловие (4) выпалняется. 104 - 0,6330653 02 - .1,78 =1,8- 32,5 О = 0,567 рад,Как видно из расчета, во втором случае 40длина стоек увеличилась, а верхняка уменьшилась.Окончательное значения параметроввыбирают в процессе проектирования, считая основными показателями крепления надежность и экономичность.Для обеспечения лучшей работоспособности крепи при возрастании горного давления во время закрепления стоек в почвепроизводят с возможностью податливости в 50вертикальном направлении, На фиг,5 показан вариант закрепления стойки 2 в лунке,8с опиранием на размельченную породу 9. Вконкретных условиях закрепления стоек впочве может быть осуществлено самым различным образом в зависимости от необходимой податливости конструкции. Все.остальные работы по креплению выработки,как то установка затяжки, забутовка и т,д,35 а при Ь1,34= 45,24 О = 0,790 рад.С целью уменьшения длины верхнякадля удобства его монтажа и уменьшения внем изгибающих моментов увеличиваемширину рамы крепи.Принимаем а = 2,4 м.В этом случае: 1,876 - 0,9460,1012 0 0,2Геометрические параметры рамы крепи следующие: выполняются аналогично известным решениям,Таким образом, заявленное техническое решение по сравнению с прототипом 5 позволяет значительно упростить способкрепления за счет уменьшения трудоемкости изготовления элементов крепежной рамы и упрощения узлов их соединения, а также существенно повысить надежность 10 крепления за счет приближения очертанияк оптимальному посредством вписывания в него очертания крепи.Формула изобретен и я 1. Способ крепления горной выработки,.15 включающий установку металлических рамиз верхняка и двух стоек в виде сдвоенных спецпрофилей, обращенных друг к другу и соединенных между собой фланцами, закрепление верхняка на стойки и стоек в по чве, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения способа и повышения надежности крепления, предварительно определяют коэффициент бокового распора пород и оптимальное очертание выработки, а рамы ус танавливают с приближением к этомуочертанию, при этом верхняк изготовляют из двух одинаковых соединений в замковой части прямолинейных элементов, а его закрепление на стойках осуществляют без разъемным соединением, причемгеометрические параметры устанавливаемых рам крепи определяют из следующих выраженийЬ - Ь ОЬ = ЭГСС 9а - Ь 18 где а - половина ширины рамы крепи на уровне головки рельсов, м;Ь - половина ширины рамы крепи на уровне 1,8 м от головки рельсов, м;Л - коэффициент бокового распора пород;Ь - высота рамы крепи от уровня головки рельсов,м;с, 1 ь - длина стоек и верхняка,м; Ь - высота расположения узлов соединения верхняка со стойками от уровня головки рельсов, м;Ь - часть стойки от уровня головки рель сов. закрепляемая в почве, м;ас, аЬ - угол наклона стоек и элементов верхняка к горизонтальной плоскости при их закреплении, рад,2. Способ поп.1, отлича ющи йся 10 тем, что закрепление стоек в почве производят с возможностью податливости в вертикальном направлении.-издательскии комбинат оизводстве Редактор О. СЗаказ 1430ВНИИПИ Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушскэя наб., 4/5 ент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101