Крепь капитальных выработок Советский патент 1985 года по МПК E21D11/00 

О1

Изобретение относится к горному делу, в частности к искусственным сооружениям, а именно к сплошным с замкнутым контуром монолитным подат ливым двухслойным крепям, преимущес вённо используемым в капитальных вы работках длительного срока службы в условиях ползучести горных пород, и может найти применение для креплени подземных горных выработок. Известна крепь, податливый слой которой выполнен из снимающегося пе номатериала D1 . Недостатком такой крепи является то, что по мере сжатия пеноматериал сопротивление возрастает. Возможно преждевременное локальное возрастание нагрузки на жесткий слой, что приводит к неравномерности распреде ления нагрузки по контуру и преждевременному разрушению жесткого слоя Известна крепь капитальных выработок , включающая кольцевые наружный жесткий и внутренний податливый слои, причем податливый слой выполнен из вязко-пластичного материала 2 . Недостатками данной крепи являются сложность конструкции, заключающаяся в наличии специальных элас тичных резервуаров и клапанов, а также высокие эксплуатационные расходы, связанные с разрушением жесткого СЛОЙ в связи с высокой степень вероятности повреждения эластичных резервуаров и/или выходом из строя клапанов. Цель изобретения - обеспечение регулировки воздействия на крепь горного давления и снижение эксплуатационных расходов. Указанная цель достигается тем, что в крепи капитальных выработок, включающей кольцевые наружньй жесткий и внутренний податливый слои, причем податливый слой выполнен из вязко-пластичного материала, в жестком слое крепи выполнены сквозные отверстия-, диаметр которых определя ется по формуле S- -DCI-L. где.т 100 rai200; n количество отверстий в попе речном сечении жесткого сло б - напряжение на границе податливного и жесткого слоев крепи (нагрузка на жесткий слой), Па; d - диаметр отверстия в жестком слое, м; S - толщина жесткого слоя, м; - плотность материала податливого слоя, - коэффициент динамической вязкости, D - внешний диаметр жесткого слоя, м; и - скорость радиального смещения горного массива, м/с; L - расстояние (шаг) вдоль выработки между сечениями с отверстиями, м. На чертеже показана двухслойная крепь, общий вид. Крепь состоит; из жесткого слоя 1 с расположенными в нем отверстиями 2 и податливого слоя 3, образованного контурами жесткого слоя и горного массива и выполненного из вязкопластичного материала. Между жестким и податливым слоем находится опалуба 4,которая служит только для возведеия податливого слоя и его удержания до возведения жесткого слоя. Количество выпускных отверстий,их диа--. метр и месторасположение определяются таким образом, что движение пластического материала через отверстие происходит при определенном давлении в податливом слое. Крепь работает следующим образом. Под действием неравномерно смещающегося контура пород 5 происходит 3,т 1еньщение объема, занимаемого податливым слоем 3, выполненным из вязкопластического материала. Податливый слой, обладая свойством-текучести, перемещается в занимаемом им объеме из мест концентрации давления в места с более слабым давлением. Перераспределение материала по объему происходит при возрастании давления от первоначального до заданного допустимого На жесткий слой. При достижении давления в податливом слое, соответствующего заданной нагрузке на жесткий слой, сопротивление выдавливанию вязко-пластического материала будет преодолено. Вязко-пластический материал начнет вытекать через отверстия. До этого момента равномерно распределенная нагрузка на жесткий слой

31145145

возрастет во времени, при вытекании материала через отверстия она стабилизируется и остается постоянной на срок службы крепи.

По сравнению с прототипом при установке предлагаемой крепи затраты

времени сокращаются пбчти в два раза. Эксплуатационные расходы, связанные с большей надежностью предлагаемой конструкции по сравнению с использованием клапанов и эластичных резервуаров в прототипе, снижаются на 20%.

КРЕПЬ КАПИТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК, включающая кольцевые наружный жесткий и внутренний податливый слои, причем податливьш слой выполнен из вязко-пластичного материала, отличающая ся тем, что, С целью обеспечения регулировки воздействия на крепь горного давления и снижения эксплуатационных расходов, в жестком слое крепи выполнены свозные отверстия, диаметр которых определяется по формуле n-d.j m S D-UL где 100 me200; П - количество отверстий в поперечном сечении жесткого слоя; d напряжение на границе податливого и жесткого слоев крепи (нагрузка на жесткий слой), Па; d диаметр отверстия в жестком слое, м; S толщина жесткого слоя, м; f - плотность податливого слоя, (Л v - коэффициент динамической .вязкости, D - внешний диаметр жесткого слоя, м; и - скорость радиального смещения горного массива, м/с; L - расстояние (шаг) вдоль выработки между сечениями с отверстиями.

., ooj

Vuo

Яо.

.0 .

.061

Vbo

1

о о;