СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК АНКЕРАМИ С АРМИРОВАННЫМИ ПОЯСАМИ Российский патент 2021 года по МПК E21D11/15 

Описание патента на изобретение RU2743161C1

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при креплении выработок в слабоустойчивых горных породах любой крепью, подразумевающей соединение элементов между собой.

Известен способ крепления горных выработок (патент РФ № 2371582, опубл. 27.10.2009), предусматривающий бурение шпуров рядами, установку в них составных анкер-подхватов, прижатие подхватов к поверхности выработки, сцепление их между собой с помощью уголка с отверстиями, выполненными в его полках, в одно из которых пропускают конец подхвата анкера предыдущего ряда и натягивают подхват с помощью гайки, а через другое устанавливают в шпур анкер следующего ряда.

Недостатками данного способа является опасность работ в незакрепленной выработке, так как анкера устанавливаются во время работ по установке анкер-подхватов, большой объем ручного труда по установке, прижатию и скреплению анкер-подхватов болтовым соединением. Данный способ неприменим в условиях неровного контура выработки, например, при значительных переборах.

Известна анкерная крепь (авторское свидетельство СССР № 1507983, опубл. 15.09.1989), включающая наклонные анкеры, на выступающих концах которых смонтированы опорно-поддерживающие узлы и прикрепленный к последним гибкий подхват, имеющий по концам петли с жимками, а каждый опорно-поддерживающий узел выполнен из продетого сквозь петлю подхвата трубчатого фиксатора с установленным на нем опорным элементом.

Недостатками данного способа являются необходимость использования наклонных анкеров, что приводит снижению их несущей способности, а также низкая безопасность ведения работ за счет малой степени механизации.

Известен способ установки анкерной крепи с гибким подхватом (авторское свидетельство СССР № 1382973, опубл. 23.03.1988), включающий бурение рядов шпуров, установку в них анкеров с опорными планками, имеющими центральное отверстие под анкер, навеску по периметру выработки гибкого подхвата и его натяжение опорными планками путем поджатия их натяжными гайками.

Недостатком данного способа является необходимость зигзагообразной навески гибкого подхвата, что приводит к ограниченности использования способа из-за требований по определенной расстановке анкеров, а также сложность сквозного протягивания каната через планку.

Известна крепь горных выработок (авторское свидетельство СССР №1776805, опубл. 23.11.1992), включающая гибкие подхваты с фиксаторами на концах, имеющими прижимные пластины и взаимодействующими с подхватами через прижимные и опорные пластины с шайбами и анкеры с натяжными гайками.

Недостатком данного способа является сложность конструкции, вызванная большим количеством элементов.

Известен способ крепления горных выработок (авторское свидетельство СССР № 1305356, опубл. 23.04.1987) принятый за прототип. Способ осуществляется в выработках, пройденных с помощью буровзрывных работ, включает бурение шпуров, установку анкеров, подвеску к ним сварной металлической решетки и нанесение на поверхность выработки торкрет-бетона.

Недостатком данного способа является сложность конструкции, связанная с необходимостью установки системы крепления из металлических канатов и сварной сетки, необходимость продолжительного нахождения людей в незакрепленном пространстве. Получаемые армирующие элементы имеют плоскую конструкцию и не могут обеспечивать достаточной жестокости при применении в слабоустойчивых породах.

Техническим результатом является увеличение скорости проходки за счет механизации отдельных операций, а также повышение безопасности ведения горных работ в призабойном пространстве за счет повышения надежности крепления в сложных условиях.

Технический результат достигается тем, что на анкера навешивают фиксирующие элементы, представляющие собой металлические уголки с полками, на одной из которых выполнено отверстие, в которое вставляют анкер, а в другой – выполнены вырезы, в которые продевают арматуру, формируя при этом объемную конструкцию армирования, затем повторно наносят слой торкрет-бетона и формируют объемные армированные пояса.

Способ поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 – сечение выработки, закрепленной крепью с армированным поясом;

фиг. 2 – сечение армированного торкрет-бетонного пояса;

фиг. 3 – конструкция длинной полки фиксирующего элемента;

фиг.4 – конструкция короткой полки фиксирующего элемента, где:

1 – фрикционный анкер;

2 – армированный пояс;

3 – выравнивающий торкрет-бетонный слой;

4 – фиксирующие элементы;

5 – арматура;

6 – окончательный слой торкрет-бетона;

7 – вырезы под арматуру;

8 – отверстие под анкер.

Способ осуществляют следующим образом. При проведении выработок в слабоустойчивых горных породах осуществляется комплекс буровзрывных работ по выбранной технологии с величиной заходки не менее 1,5 м. После проведения комплекса буровзрывных работ выполняется уборка породы, обезопашивание и доведение выработки до проектного сечения.

Процесс крепления начинается с возведения временной крепи из торкрет-бетона 3 (фиг.1) толщиной от 100 до 150 мм на всю величину заходки. Торкрет-бетонирование производится при помощи бетононасоса и распылителя.

Затем производится установка крепи из забивных фрикционных анкеров 1 с расчетным шагом, не превышающим 0,9х0,9 м. Длина анкеров рассчитывается исходя из условий, но принимается не менее 2,5 м. Одновременно с установкой анкеров на них навешиваются уголки с проушинами, которые являются фиксирующими элементами 4 (фиг.2) для создания армированного пояса 2. Конструкция фиксирующего элемента представлена на фиг. 3. Установка арматуры 5, например А400, ≥ d16, осуществляется путем продевания ее через проушины фиксирующих элементов.

После окончания формирования каркаса из арматурных стержней производится нанесение окончательного слоя торкрет-бетона 6 (фиг.2) толщиной, необходимой для создания защитного слоя над стальными элементами. Толщина слоя торкрет-бетона принимается не менее 300 мм. Полученная конструкция является армированным поясом 2 (фиг.1).

Результатом выполнения описанных операций является комбинированная крепь, состоящая из анкеров 1 и армированных поясов 2 с заданным шагом.

Способ поясняется следующим примером. При проведении горных выработок в зоне тектонических нарушений принимается базовый вариант крепления, включающий опережающую крепь, слой набрызг-бетона толщиной 200 мм и слой монолитной бетонной крепи толщиной 300 мм. Используемый способ отличается низкой производительностью труда и темпами проходки выработок.

Для решения вышеуказанных недостатков можно применять предлагаемый способ крепления горных выработок анкерами с армированными поясами. Параметры крепления рассчитаны на следующие условия: ширина выработки B=5,8 м, приведенный показатель качества пород по Бартону , показатель качества контактов трещин

Перед возведением предлагаемого варианта крепления также выполняется опережающее крепление для обеспечения устойчивости призабойной зоны на момент возведения крепи. Глубина опережающего крепления равна величине заходки, которая составляет 1,5 м. В качестве временной крепи используется торкрет-бетонная крепь толщиной 150 мм. Затем устанавливается сетка из фрикционных анкеров со следующими параметрами: глубина L=3 м, диаметр анкера – d=50 мм.

После завершения подготовительных работ производится возведение армированного пояса толщиной 300 мм на фиксирующие элементы, которые крепятся на анкера при их установке. Фиксирующие элементы представляют собой металлические уголки с разной длиной полок. На короткой полке выполнено отверстие под анкер 10 (фиг.4). На длинной полке выполнены вырезы для арматуры 7 (фиг. 3) радиусом не менее, чем на 2 мм превышающим диаметр арматуры. Геометрический центр выреза располагается на расстоянии не менее 50 мм от обеих граней. Длины полок определяются в зависимости от диаметра арматуры и анкеров.

Использование заявляемого способа позволяет повысить скорость ведения работ, устойчивость к воздействию динамических нагрузок и долговечность конструкции, а также снизить материалоемкость крепи.

Похожие патенты RU2743161C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК 2000
  • Смирнов В.А.
  • Звездкин В.А.
  • Розенбаум М.А.
  • Шабаров А.Н.
  • Шевченко М.Ф.
RU2177550C1
Способ крепления горных выработок 1989
  • Смирнов Владимир Алексеевич
  • Белоусов Александр Петрович
  • Рева Владимир Николаевич
  • Левин Валерий Самуилович
  • Генкин Борис Яковлевич
SU1652592A1
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК 2009
  • Смирнов Владимир Алексеевич
  • Дмитриев Дмитрий Валерьевич
  • Климко Валерий Константинович
  • Гончаров Евгений Владимирович
  • Попов Михаил Григорьевич
  • Работа Эдуард Николаевич
RU2400631C1
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК 2008
  • Смирнов Владимир Алексеевич
  • Климко Валерий Константинович
  • Смирнова Анастасия Владимировна
  • Дмитриев Дмитрий Валерьевич
  • Конокотов Николай Сергеевич
  • Работа Эдуард Николаевич
RU2371582C1
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ВЫРАБОТОК АНКЕРНОЙ КРЕПЬЮ 2010
  • Розенбаум Марк Абрамович
  • Демёхин Дмитрий Николаевич
  • Черняховский Сергей Михайлович
  • Мухин Николай Анатольевич
  • Лодус Евгений Васильевич
RU2435959C1
Способ крепления горных выработок 2021
  • Тихонов Игорь Николаевич
  • Тихонов Георгий Игоревич
  • Кузьменко Надежда Викторовна
  • Цыба Олег Олегович
RU2779955C2
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК 2007
  • Садыков Геннадий Рафганович
  • Фурсов Евгений Григорьевич
  • Кичатов Александр Викторович
  • Дюдин Юрий Константинович
  • Денисов Михаил Эдуардович
  • Макаров Александр Борисович
RU2348811C1
Способ крепления горных выработок 1985
  • Рева Владимир Николаевич
  • Розенбаум Марк Абрамович
  • Кузнецов Юрий Сергеевич
  • Самусенко Александр Константинович
  • Кузнецов Александр Григорьевич
  • Рева Станислав Николаевич
SU1305356A1
Способ крепления лба забоя тоннеля 2019
  • Лебедев Михаил Олегович
  • Протосеня Анатолий Григорьевич
  • Карасев Максим Анатольевич
  • Беляков Никита Андреевич
RU2723422C1
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2009
  • Попов Михаил Григорьевич
  • Синякин Кирилл Геннадьевич
  • Протосеня Анатолий Григорьевич
  • Лодус Евгений Васильевич
RU2435960C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 743 161 C1

Реферат патента 2021 года СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК АНКЕРАМИ С АРМИРОВАННЫМИ ПОЯСАМИ

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при креплении выработок в слабоустойчивых горных породах любой крепью, подразумевающей соединение элементов между собой. Способ крепления горных выработок анкерами с армированными поясами, включающий проходку выработок с помощью буровзрывных работ, бурение шпуров, установку анкеров и нанесение на поверхность выработки торкрет-бетона. На анкеры навешивают фиксирующие элементы, представляющие собой металлические уголки с полками, на одной из которых выполнено отверстие, в которое вставляют анкер, а в другой выполнены вырезы, в которые продевают арматуру, формируя при этом объемную конструкцию армирования, затем повторно наносят слой торкрет-бетона и формируют объемные армированные пояса. Использование заявляемого способа позволяет повысить скорость ведения работ, устойчивость к воздействию динамических нагрузок и долговечность конструкции, а также снизить материалоемкость крепи.

Формула изобретения RU 2 743 161 C1

Способ крепления горных выработок анкерами с армированными поясами, включающий проходку выработок с помощью буровзрывных работ, бурение шпуров, установку анкеров и нанесение на поверхность выработки торкрет-бетона, отличающийся тем, что на анкеры навешивают фиксирующие элементы, представляющие собой металлические уголки с полками, на одной из которых выполнено отверстие, в которое вставляют анкер, а в другой выполнены вырезы, в которые продевают арматуру, формируя при этом объемную конструкцию армирования, затем повторно наносят слой торкрет-бетона и формируют объемные армированные пояса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2743161C1

Способ крепления горных выработок 1985
  • Рева Владимир Николаевич
  • Розенбаум Марк Абрамович
  • Кузнецов Юрий Сергеевич
  • Самусенко Александр Константинович
  • Кузнецов Александр Григорьевич
  • Рева Станислав Николаевич
SU1305356A1
Способ возведения крепи в капиталь-НыХ гОРНыХ ВыРАбОТКАХ 1979
  • Максимов Александр Павлович
SU823588A1
Способ возведения крепи свода подземного сооружения 1989
  • Гущин Владимир Васильевич
  • Епимахов Юрий Александрович
  • Соколов Владимир Петрович
  • Лебедев Владимир Павлович
  • Торочков Геннадий Семенович
SU1758235A1
Способ крепления горных выработок 1989
  • Смирнов Владимир Алексеевич
  • Белоусов Александр Петрович
  • Рева Владимир Николаевич
  • Левин Валерий Самуилович
  • Генкин Борис Яковлевич
SU1652592A1
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК 2000
  • Смирнов В.А.
  • Звездкин В.А.
  • Розенбаум М.А.
  • Шабаров А.Н.
  • Шевченко М.Ф.
RU2177550C1
CN 101892844 A, 24.11.2010.

RU 2 743 161 C1

Авторы

Протосеня Анатолий Григорьевич

Беляков Никита Андреевич

Синегубов Вячеслав Юрьевич

Сотников Роман Олегович

Даты

2021-02-15Публикация

2020-04-20Подача