Способ проведения и поддержания горной выработки и металлическая податливая рамная крепь для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21D11/14 

Изобретение относится к горному делу, в частности к проведению и поддержанию гфных выработок на глубинах свыше 450 м в условиях пучения почвы, проявляющегося даже вне влияния очистных забоев.

Целью изобретения является снижение затрат на поддержание выработок путем исключения опережающего действия боковых деформаций над вертикальными, обеспечения нарастающего сопротивления крепи по мере роста деформации.

На фиг. 1 показана металлическая по- д1тливая рамная крепь, общий вид; на 2 -- элементы бащмака; на фиг. 3 - р1зрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - выработка после выполнения способа; на фиг. 5 - у1ел I на фиг. 4.

Крепь включает верхняк 1 и составные с|ойки из верхних 2, 3 частей и нижних 4, 5 частей, соединенные между собой внахлест замками 6-9 податливости, составной ле- фнь 10 из двух соединенных внахлест 11 замками податливости элементов спец- пэофиля с образованием в зоне 11 нахлес- т а усиленного участка, бащмак 12 для соединения лежня со стойками. Зона нахлеста 11 на лежне 10 выполнена размером не менее l|/4 ширины выработки, что составля- е|г 1300 мм против 300, рекомендуемых обыч- Иой технологией, а на участки лежня 10 ане зоны нахлеста 11 нанесен фрикционный состав, а башмак 12 для соединения Лежня со стойкой выполнен в виде опорной пяты 13 с выступом 14, жестко закреп- ;|енной с нижней стороны лежня 10, а на верхней поверхности опорной пяты 13 разме- iheH фиксатор 15, выполненный из отрезка «пецпрофиля и жестко закрепленный торцом иа поверхности опорной пяты 13, при этом зазор между стенками спецпрофиля фиксатора 15 и выступом 14 пяты 13 равен по (цирине стенке спецпрофиля стойки 4, 5.

При асимметрии горного давления зона нахлеста 11 может смещаться в нужную сторону. Элементы бащмака 12 лежня могут быть изготовлены из малых отрезков 16 того же спецпрофиля. Особенностью их изготовления является соблюдение размера, достаточного для размещения только одной внутренней части стойки 4, 5 и невозможность размещения второго, наружного профиля элементов верхней части стойки 2, 3. Это достигается местом установки опорной пяты 13. При существенном срабатьшании вертикальной податливости наружный профиль верхней части стойки опирается непосредственно на почву, чем обеспечивается дальнейший рост сопротивления крепи деформациям. При слабой прочности почвы геометрия наружного профиля может быть изменена в сторону увеличения поперечного сечения для достижения необходимого сопротивления.

Способ проведения и поддержания горной выработки рамной крепью осуществляется следующим образом.

При выемке горной массы образуют в

боках выработки разгрузочные полости глубиной 1/7-1/9 В и высотой 1/3 Н, где В и н - соответственно максимальная щири- на и высота выработки, что практически составляет по высоте не более 1,2 м, что соответствует мощности пучащих пород, а глубина не менее 0,6 м. В разгрузочных полостях из измельченной породы формируют демпферные подущки 17 и закрепляют их на всю высоту бутовой стенкой 18, формируемой из крупных кусков породы для

предотвращения самопроизвольного высыпания породы в выработку. На рамах крепи устанавливают железобетонную затяжку 19, оставляя на уровне разгрузочных полостей промежутки, через которые при нарастании бокового давления производится регулируе- мое высыпание породы бутовой стенки и демпферной подущки и пучащих пород. На почву выработки укладывают поперечный составной податливый лежень 10 с распором нижних концов 4, 5 стоек рамной крепи, при5 чем зона нахлеста 11, образующая усиленный участок, располагается в зоне максимального проявления пучения почвы. При появлении в горной выработке боковых сил демпферная подущка обеспечивает нарастающее сопротивление боковым

0 деформациям С, обеспечивая задержку их опережающего действия по сравнению с вертикально направленными деформациями в результате сил пучения Д.

Крепь эксплуатируется следующим образом.

Вследствие действия демпферной подущки 17 в боках выработки вертикальные деформации последняя получает ранее боковых деформаций или одновременно с ними.

При этом происходит срабатывание замков 8 и 9, благодаря чему растет величина нахлеста в узлах 8 и 9, что упрочняет боковые элементы крепи и обеспечивает рост сопротивления боковым смещениям. При боковых смещениях возрастает величина нахлеста 11 лежня 10, в свою очередь, увеличивает сопротивление вертикальным силам пучения. Кроме того, по мере срабатывания элементов податливости растет площадь соприкосновения профилей, что увеличивает трение сцепления и, следовательно, требует повышенных усилий для продолжения деформаций. На определенной стадии сопротивление возрастает еще больще в лежне 10 за счет ввода в действие фрикционного состава, увеличивающего коэффициент трения,

а в боковом элементе - за счет встречи наружным профилем дополнительного сопротивления пород почвы. Установлено, что размеры прямых частей боковых элементов крепи не должны существенно превыщать

величину ожидаемых вертикальных смещений.

Предлагаемая конструкция отличается простотой, легко монтируется по общепринятой технологии, допускает применение при проходке или ремонте породопогрузочной машины.

Ремонт выработки, закрепленной этой крепью, не вызывает затруднений, так как достаточно отвернуть гайки хомутов соединитель- .ных элементов, чтобы демонтировать конструкцию, погрузить породу и вновь смонтировать ту же крепь.

Формула изобретения

1. Способ проведения и поддержания горной выработки, включающий выемку горной массы с образованием разгрузочных полостей в боках выработки и установку податливой рамной крепи, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на поддержание выработок путем исключения опережающего действия боковых деформаций над вертикальными и обеспечения нарастающего сопротивления крепи по мере роста деформации разгрузочные полости выполняют глубиной 1/7-1/9 В и высотой 1/3 Я, где В и Я - соответственно максимальная ширина и высота выработки, при этом в разгрузочных полостях из измельченной породы формируют демпферные подушки и закрепляют их на всю высоту бутовой стенкой, а на рамах крепи устанавливают железобетонную затяжку, оставляя на уровне разгрузочных полостей промежутки для выпуска пучащей породы, при этом на почву выработки укладывают поперечный составной податливый лежень с усиленным участком с распором нижних концов стоек рамной крепи, причем усиленный участок лежня располагают в зоне максимального проявления пучения почвы.

2. Металлическая податливая рамная крепь для проведения и поддержания горной выработки, включающая верхняк и составные стойки из спецпрофиля, соединенные между собой внахлест замками податливости, составной лежень из двух соединенных внахлест замками податливости элементов спецпрофиля с образованием в зоне нахлеста усиленного участка, башмак для соединения лежня со стойками, отличающаяся тем, что зона нахлеста на лежне выполнена размером не менее 1/4 ширины выработки, а на участке лежня вне зоны нахлеста нанесен фрикционный состав, при этом башмак для соединения лежня со стойкой выполнен в виде опорной пяты с выступом, жестко закрепленной с нижней

стороны лежня, а на верхней поверхности опорной пяты размещен фиксатор, выполненный из отрезка спецпрофиля и жестко закрепленный торцом на поверхности опорной пяты, при этом зазор между стен- ками спецпрофиля фиксатора и выступом

пяты равен ширине стенки спецпрофиля стойки.

Изобретение относится к горному делу и позволяет снизить затраты на поддержание выработок /В/ путем исключения опережающего действия боковых деформаций над вертикальными и обеспечить нарастающее сопротивление крепи по мере роста деформации. При выемке горной массы в боках В образуют разгрузочные полости /РП/ глубиной 1/7-1/9B и высотой 1/3H, где B и H - соответственно максимальная ширина и высота В. Из измельченной породы в РП формируют демпферные подушки 17 и закрепляют их на всю высоту бутовой стенкой 18. На рамах крепи устанавливают железобетонную затяжку 19, оставляя на уровне РП промежутки для выпуска пучащей породы. На почву В укладывают поперечный составной податливый лежень /ПЛ/ 10 с усиленным участком с распором нижних концов 5 стоек крепи. Элементы спецпрофиля ПЛ 10 соединены внахлест замками податливости. Зона нахлеста на ПЛ 10 выполнена размером не менее 1/4 ширины В. Усиленный участок ПЛ 10, образованный зоной нахлеста, располагают в зоне максимального проявления пучения почвы. Вне зоны нахлеста на ПЛ 10 нанесен фрикционный состав. Со стойками крепи ПЛ 10 соединен башмаком в виде опорной пяты с выступом, жестко закрепленной с нижней стороны ПЛ 10. На верхней поверхности пяты размещен фиксатор. Зазор между стенками спецпрофиля фиксатора и выступом равен по ширине стенке спецпрофиля стойки 4,5. Демпферная подушка 17 обеспечивает нарастающее сопротивление боковым деформациям, задерживая их опережающее действие по сравнению с вертикально направленными деформациями в результате сил пучения. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

Фцг.1

76

Sf

Ю