Двухслойная податливая крепь Советский патент 1986 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для крепления капитальных горных выработок в широком диапазоне горногеологических условий и на больших глубинах .

Целью изобретения является обеспечение возможности применения крепи в сложных горногеологических условиях и увеличении регулируемой податливости демпферного слоя в режиме нарастающего сопротивления.

На чертеже показана выработка, закрепленная предлагаемой двухслойной податливой крепью, с эпюрой распределения нормальньпс нагрузок на внешнем ряду у основных и вспомогательных отверстий демпферного слоя,

сечение. I

Крепь состоит из внутреннего несущего слоя i и- наружного демпферного 2. Несуш 1Й и демпферный слои могут изготавливаться как раздельно, так и совместно в зависимости от ожидаемой сложности горногеологических условий и общей грузонесущей способности крепи. В более сложных условиях предпочтительнее крепь (блоки крепи) изготавливать из одного и того же материсша. В этом случае несущий и демпферньй слои будут отличаться тем, что несущий слой, кроме того, усиливается арматурой для увеличения несущей способности, а демпферный снабжается отверстиями для увеличения податливости, В более легких условиях блоки крепи предпочтительнее изготавливать раздельно из разномодульных материалов. В наружном демпферном слое выполнены параллельно оси выработки ряды основных 3 и вспомогател ных 4 отверстий, расположенные одно под другим, причем диаметр отверстий убывает от наружного контура крепи к ее центру. Такое выполнение отверстий в демпферном слое позволяет в начальный период работы крепи, когда смещения пород существенны, обеспечить минимальный отпор крепи за счет деформирования (разрушения) целичков 5 над основными отверстиям 3 большого диаметра. При дальнейшем смещении контура выработки и возрастании давления на крепь деформируются целички 6 над вспомогательными отверстиями меньшего диаметра. Следовательно, в каждом ряду демпфер0

5

ного слоя происходит срабатьгеание податливости крепи в два этапа: при разрушении целичков 5 на первом этапе и целичков 6 на втором. При умень-

шении абсолютной величины смещений и их скорости потребность в увеличенной податливости отпадает, поэтому диаметр в последующих рядах отверстий уменьшается.. При этом отпор

крепи и ее сопротивление смещениям и нагрузкам возрастают. Такой порядок выполнения отверстий установлен вплоть до внутреннего жесткого несущего слоя: диаметр отверстий умень5 шается все больше,-а сопротивление крепи все более возрастает.

Крепь работает следующим образом.

За основу принимаются установленные данные о проявлениях горного давления в выработке: величины и скорости смещений и в соответствии с этим величины и интенсивность на- груженности крепи в различные периоды ее работы. В зависимости от этого в демпферном слое выполняются параллельные оси выработки ряды ос- йовных и вспомогательных отверстий различного диаметра, расположенные один под другим по убыванию диаметра от контура выработки к ее центру, причем размеры вспомогательных отверстий меньше основных не более чем в два раза. Каждому диаметру отверстия в каждом ряду соответствует определенная нагрузка, при которой целичок над основными отверстиями одинакового диаметра будет разрушен и контур выработки переместится на некоторую величину, равную размеру целичка части диаметра основных отверстий в данном ряду. При дальнейшем возрастании нагрузки на демпферный слой разрушаются целички над вспомогательными отверстиями и контур выработки еще раз переместится на величину, равную размеру целичка и диаметру вспомогательных отверстий. При этом процесс носит неравномерный характер, так как деформирование целичков над основными и вспомогательными отверстиями проходит в разное время и поэтому нагрузка между ними все время перераспределяется. На части б чертежа по- 5 казана эпюра распределения нормаль- , ных нагрузок на целичкн в момент деформирования целичков над основными отверстиями.

0

5

0

5

0

Необходимость уменьшения размеров вспомогательных отверстий не более чем в два раза по сравнению с основными объясняется тем, что в противном случае (более чем в два раза) целички над отверстиями (основными и вспомогательными} деформируются практически одновременно и время срабатывания податливости демпферного слоя происходит в 2 раза быстрее Чрезмерное уменьшение размеров (менее чем в два раза) вспомогательных отверстий приводит к излишнему и еще более неравномерному сопротивлению демпферного слоя крепи в первый период ее работы, когда смещения пород и нагрузки на крепь весьма существенны. Таким образом, наиболее оптимальным соотношением размеров основных и вспомогательных отверстий является 2:1.

При проходке выработки готовые блоки с выполненными в демпферном слое отверстиями различного диаметра .устанавливают по контуру выработки, причем между отверстиями одинакового диаметра каждого ряда посередине выполнены вспомогательные отверстия малого диаметра, что позволяет более плавно в режиме нарастающего сопротивления деформироваться каждому очередному ряду демпферного слоя.

Одновременный монтаж в выработке несущего и демпферного слоя позволяет крепи сразу же после введения ее

Редактор Н. Горват

Составитель Л. Еерезкина

Техред А.Кравчук Корректор А. Тяско

Заказ 6650/28 Тираж 470Подписное

ВНИНПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,-ул. Проектная, 4

144

в работу воспринимать интенсивные деформации пород, которые особенно велики в начальный период после обнажения пород. При этом исключается операция по возведению временной крепи, так как демпферный слой воспринимает отдельные случайные вывалы и отслоения пород.- В зависимости от общей величины

смещений пород и длительности их проявлений устанавливают толщину демпферного слоя и число рядов отверстий различного диаметра в нем, а также размеры основных и вспомогательных отверстий в каждом ряду.

Формула изобретения

Двухслойная податливая крепь, включающая несущий и демпферный

слои, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности применения крепи в сложных горногеологических условиях и увеличения регулируемой податливости демпферного слоя в режиме нарастающего сопротивления, в демпферном слое вьтолне- ны параллельно оси вьфаботки основные и вспомогательные сквозные отверстия, расположенные в виде чередующихся рядов, при этом в рядах отверстия расположены один под другим по убьшанию диаметра от контура выработки к ее центру, причем диаметры вспомогательных отверстий меньше основных не более чем в 2 раза.

Изобретение относится к горной промьтшенности и обеспечивает возможность применения крепи -(К) в сложных горногеологических условиях и увеличивает регулируемую податли- - весть демпферного слоя 2 в режиме нарастающего сопротивления. Для этого в слое 2 К выполнены параллельно оси выработки (В) чередующиеся ряды основных 3 и вспомогательнь1х 4 сквозных отверстий. В рядах отверстия 3 и 4 расположены одно под другим по убыванию их диаметра от контура В к ее центру. Причем диаметры отверстий 4 меньше отверстий 3 не более чем в 2 раза. В начальный период, когда смещения пород существенны, К обеспечивает минимальный отпор за счет деформирования целичков-5 над отверстиями 3 большего диаметра. При дальнейшем смещении контура В и возрастании давления на К деформируются целички 6 над отверстиями 4 меньшего диаметра. При уменьшении абсолютной величины смещений и их скорости уменьшается потребность в увеличенной податливости К. В результате этого диаметр отверстий в последующих рядах уменьшается, а сопротивление К возрастает. 1 ил. (Л