Способ защиты сопряжений шахтных стволов с выработками от горного давления Советский патент 1988 года по МПК E21D5/11 

&ф сь

00 иС

ОР СХ)

10

15

1 1368438

Изобретение относится к горному где делу, в частности к сооружению .сопряжений шахтных стволов с выработками,

Цель изобретения - повьпиение на- g дежности путем обеспечения наиболее эффективного взаимодействия крепи с горными породами.

На чертеже дана схема, поясняющая способ.

В районе сопряжения ствола с выработками после обнажения пород на длине заходки бетонирования устанавливают сетку с крзшной ячейкой 1 на анкерах 2, причем концы анкеров при этом должны выступать за контур сетки на толщину эластичных баллонов. Затем монтируют эла стичные баллоны 3, прикрепляя их к анкерам:, и сетке с помощью хомутов. После этого навешивают на концы анкеров вторую .сетку с мелкой ячейкой 4 и бетонирзтот за- ходку 5 обычным способом. При возведении сборной крепи (тюбинги) вторую сетку не применяют.

Несущую способность крепи определяют расчетным путем в зависимости от горно-геологических условий с учетом податливого слоя. Настройку предохранительных клапанов баллонов производят на давление, несколько меньшее (в пределах 5%) несущей способности - внутреннего жесткого слоя крепи. Бе- личину податливого слоя (т.е. фактиcL - коэффициент, .равный

д 2 sin 1-sin/

угол внутреннего трения пород;

Kjjj- коэффициент концентрации напряжений в районе сопряжений; - коэффициент бокового распора

пород;

,(Г - объемньй вес пород; И - глубина расположения сопряжения ствола с выработками; К - сцепление пород; G - модуль сдвига пород; Р - отпор крепи,

Значение определяют экспериментальным или расчетным путем. Величины, характеризующие физико-механические свойства пород для конкретных условий Л , , J и G, определяются по результатам испытаний пород или из справочной литературы.

Пример. Расчет толщины баллонов.Сопряжение шахтного ствола с выработками расположено на глубине 1000 м в аргиллитах, характеризующих- 30 ся следующими данными: К-1 МПа (суче том коэффициента структурного ослабления); -30, G 2080 МПа (определено-через Е 5 ГПа и 0,2);

20

25

J 0,025 МН/м . Коэффициент конценчески толщину (Г баллонов, так как по- 35 трации напряжений K(f- 2 (по данным следние при увеличении давления пород ВНИМИ). Несущая способность жесткого будут сокращать свою толщину в пределе до нуля) определяют из условия

слоя крепи Р 0,5 МПа. Коэффициент бокового распора, определенный согласно Руководству по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи, составляет Л 0,8, Коэффициент . ,

(Г.

UpRfl 1-Ш

Смещение пород Uo на контуре ствола определяют по результатам экспериментальных исследований, либо аналитическим способом, например по форму- ле

-5:

и„

- (К, )К ctg)(l- sin)J

4 G (Р + к ctp/)

0

5

где

cL - коэффициент, .равный

д 2 sin 1-sin/

угол внутреннего трения пород;

Kjjj- коэффициент концентрации напряжений в районе сопряжений; - коэффициент бокового распора

пород;

,(Г - объемньй вес пород; И - глубина расположения сопряжения ствола с выработками; К - сцепление пород; G - модуль сдвига пород; Р - отпор крепи,

Значение определяют экспериментальным или расчетным путем. Величины, характеризующие физико-механические свойства пород для конкретных условий Л , , J и G, определяются по результатам испытаний пород или из справочной литературы.

Пример. Расчет толщины баллонов.Сопряжение шахтного ствола с выработками расположено на глубине 1000 м в аргиллитах, характеризующих- 30 ся следующими данными: К-1 МПа (суче том коэффициента структурного ослабления); -30, G 2080 МПа (определено-через Е 5 ГПа и 0,2);

0

25

трации напряжений K(f- 2 (по данным ВНИМИ). Несущая способность жесткого

слоя крепи Р 0,5 МПа. Коэффициент бокового распора, определенный согласно Руководству по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи, составляет Л 0,8, Коэффициент . ,

45

2 sin 30 1 - sin 30

- П

-5:

Относительное смещение пород на контуре ствола равно

Uo

Кл

Толщина баллонов составит (при 400 см)

- ° 0,0468

55 Применение предложенного способа защиты сопряжений обеспечивает наиболее эффективное взаимодействие крепи с боковыми породами, так как при достижении на каком-либо участке кре

пи величины горного давления, равной величине настройки предохранительного клапана, последний сработает, часть жидкости стравится и объем баллона уменьшится. Тем самым в районе сопряжения ствола с выработками будут отсутствовать концентрации горного давления, а давление на внутренний слой крепи не превысит величины

ее несущей способности до полного сокращения объема баллонов. Таким образом, наружный слой, обладая g податливостью в радиальном и вертикальном направлениях, в то же время будет создавать значительный отпор боковым породам, что позволит уменьшить толщину внутреннего слоя кре- 10 пи.

J V XINXVVX

.