Способ проведения и крепления горных выработок Советский патент 1989 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при проведении и креплении горных выработок в сложных горногеологических условиях.

Целью изобретения является повышение устойчивости выработки.

На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно определяют зону (толщину слоя 1х, ly-) где приконтур- ный массив подвержен интенсивным деформационным процессам, и характер распределения коэффициента линейного расширения Кд по слою. В дальнейшем при расчете используется усредненное значение коэффициента линейного расширения Кд для всего приконтурного слоя.

315

Для определения этих параметров используют известные методы, вклюма- ющие установку глубинных реперов и обработку данных, получаемых в результате измерений. Зона интенсивных деформационных процессов ограничена величиной К д 0,01,

В лабораторных условиях определяют максимальный коэффициент уплотнения Купл материала демпферного слоя, который впоследствие используют при креплении горной выработки. В качестве демпферного материала могут быть использованы пенобетонные балки круглого сечения () 10 см), длина которых равна шагу крепи.

Численные значения параметров (Ix, l, К, K,nft), полученные в результате инструментальных исследований и лабораторных испытаний, являются исходными данными для расчета суммарного объема демпферного слоя, тфиходящегося на единицу длины выра-- ботки. Расчет производят по формуле

V

1

1 - К,

(К,

1)(Ъ1, unn - -,

1,1 (Кд - 1)) - nL(R - |)J,

+ alcj- (1)

К

nft

де К. - коэффициент линейного расширения приконтурного слоя пород;

- коэффициент уплотнения демпферного слоя , а, b- длины полуосей эллиптического контура выработки, м,- 1у, 1ц - толщина приконтурного слоя, подверженного объемному расширению, соответственно по оси X и Y, м; .. L - величина податливости узла соединения элементов крепи, м п - число узлов податливости по

периметру крепи; R - радиус выработки до осадки, м.

Для определения длин полуосей элиптического контура выработки слуат формулы

Кл - 1

а R + 1,

1 - К,

м;

Г

(2)

1 КА - 1

b к + iu Т-- , М. о I ч.пл

При проведении выработки дят определение направления

5

напряжений в массиве, например, следующим образом.

В центре забоя выработки при проходке бурят опережающие скважины на глубину, равную двум заходкам. В каждую скважину вставляют фотоупругий датчик из оптически активного материала. После продвигания забоя на

величину заходки снимают полярископом показания датчика, по интерференционной картине которого определяют направление главных напряжений в массиве.

Отбойку и выемку горной массы производят в пределах эллиптического контура 1, оси которого ориентированы по направлению действия главных напряжений. Ориентация и размеры эллиптического контура 1 должны обеспечивать образование между контуром и крепью зазора, необходимого для размещения демпферного слоя 2 толщиной, соответствующей величине ожидаемых смещений породного контура 1. При коэффициенте бокового давления TI / 1 величина смещений породного контура по периметру различна. Если придерживаться рассчитанных параметров (а, Ь, V), то величина зазора

между эллиптическим контуром 1 и постоянной кольцевой крепью 3 наиболее полно соответствует характеру распределения смещений по периметру породного контура 1,

Работы по возведению постоянной крепи 3 с узлами податливости начинают с укладки на почву пенобетонных балок, (балки, укладываемые на почву, выделены штриховкой), образующих демпферный слой 2 для элементов обратного свода крепи. Поверх демпферного слоя почвы выработки укладывают затяжки, а затем последовательно производят монтаж податливой крепи 3 по известной технологии. Укладку межрамных ограждений в боках и кровле осуществляют одновременно с укладкой пенобетонных балок в зазор между крепью 3 и контуром 1. Таким образом, вокруг выработки образуют демпферный слой 2 переменной толщины, соответствующей величине ожидаемых смещений контура 1 в боках, кровле и почве.

Крепь при данном способе проведения и крепления получает дополнительную податливость за счет смятия высокопористых пенобетонных балок, поэтому

при смещениях, превосходящих кон- ,структивную податливость крепи, предлагаемый способ позволяет существенно улучшить условия совместной работы крепи и массива, т.е. способствует повышению устойчивости крепи.

Промышленное использование предлагаемого способа при незначительных дополнительных затратах в момент про- ведения и крепления выработки обеспечивает возможность получения значительного экономического эффекта в течение всего периода ее эксплуатации,.

- Q

15149 5

рого ориентируют по линиям действия главных напряжений, при этом демпферный, слой выполняют из высокопористых пенобетонных балок, которые укладывают переменным по толщине слоем, начиная с почвы выработки, а суммарный объем демпферного слоя определяют по формуле

1 упл

(К,1)(Ы, + al(.

15

1х1у(Кл

- 1)) - nL(R - )1, „,

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и позволяет повысить устойчивость горных выработок в сложных горно-геологических условиях. Предварительно определяют по периметру выработки зону, подверженную интенсивным деформационным процессам и расширению, и характер распределения коэффициента линейного расширения по этой зоне и устраняют ее. В лабораторных условиях определяют коэффициент уплотнения высокопористых пенобетонных балок, которые используются в качестве демпферного слоя. Отбойку и высыпку горной массы производят в пределах эллиптического контура, оси которого ориентируют по линиям действия главных напряжений. Пенобетонные балки укладывают в зазоре между податливой крепью и контуром выработки, начиная с ее почвы. Суммарный объем демпферного слоя определяют в зависимости от полученных коэффициентов, размеров выработки в проходке и слоя, подверженного объемному расширению, а также податливости крепи. Дополнительная податливость за счет наличия демпферного слоя с определенными параметрами в случаях смещений, превосходящих конструктивную податливость крепи, позволяет улучшить условия ее совместной работы с массивом. 1 ил.

Формула изобретения

Способ проведения и крепления горных выработок, включающий отбойку и выемку горной массы, установку замк- нутой податливой крепи с узлами податливости с зазором по отношению к контуру и образование в нем демпферного слоя, отличающий.ся тем, что, с целью повышения устойчивости выработки, предварительно по периметру выработки определяют толщину приконтурного слоя пород, подверженного объемному расширению, коэффициент их линейного расширения и коэффициент уплотнения материала демпферного слоя и формируют контур выработки в форме эллипса, оси кото0

5

где К - коэффициент линейного ра с- ширения приконтурного слоя пород;

коэффициент уплотнения демпферного слоя; длины полуосей эллиптического контура выработки, м; толщина приконтурного слоя, подверженного объемному расширению, соответственно по оси X и по оси Y, Mj величина податливости узла соединения элементов креX

b

ЧLI

пи, м;

п - число узлов податливости по периметру крепи;

R - радиус выработки до осадки, м.

i)

.