Многослойная крепь горной выработки Советский патент 1990 года по МПК E21D11/10 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для крепления горизонтальных горных выработок, пройденных в сложных горно-геологических условиях.

Цель изобретения - повышение несущей способности крепи в условиях образования свода естественного равновесия.

На фиг.1 показана схема выработки с эпюрой распределения нагрузок; на фиг.2 - узел I на фиг. 1.

Крепь состоит из внутреннего Hecyaie- го слоя 1 и наружного демпферного слоя 2. Наружная поверхность несущего слоя.1 имеет вдоль продольной оси выработки волнообразную форму. Гребни 3 волны контактируют с породами кровли 4, а во впадинах 5 волны размещен демпферный слой 2.

Величину впадин 5 Определяют по эмпирической зависимости

. 3 ( GP + Кб у Н ) Ь 16Ehc

(1)

где А- величина впадины, м;.

he - высота свода естественного равновесия, м;

Н - глубина залегания выработки, м;

Кб - коэффициент бокового давления;

у- объемный вес пород,

GP - предел прочности пород на разрыв, кг/см ;

b - расстояние между гребнями волны, м;

Е - модуль упругости, МПа.

Os

о со

со о

VI

При этом расстояние между гребнями 3 волны определяют соотношением .(2)

где а - пролет выработки;

b - расстояние между гребнями. При решении зависимости (1) величины Ор, у, Ь, Е, he приводятся к соизмеримым величинам, поэтому никаких дополнитель- яых коэффициентов не требуется. Волна имеет форму синусоиды с параметрами

T h- А-I и, АЛ - п

где Т - период;

b - расстояние между гребнями; А-амплитуда;

Л- толщина демпферного слоя. Под толщиной демпферного слоя понимают максимальное расстояние от впадины до кровли выработки.

Крепь устанавливается следующим образом.

Предварительно по выражению (1) определяют толщину демпферного слоя 2, которая соответствует глубине впадин 5, а по соотношению b а - расстояние между гребнями. При увеличении расстояния между гребнями и нарушении соотношения происходит разрушение крепи, что подтверждается моделированием, проведенным на большой поляризационной установке.

Вначале формируют демпферный слой 2. Для этого устанавливают гибкую опалубку, придают ей форму волны с расчетными параметрами и заполняют впадины 5 пластичным материалом. После этого устанавливают вторую опалубку и образовавшееся пространство заливают бетоном, Таким образом создается несущий слой 1 с наружной волнообразной поверхностью.

В предлагаемой конструкции крепи используется эффект опорного давления и крепь работает следующим образом.

При возрастании горного давления и превышении его нормативного породы кровли 4 расположенные над впадинами 5 крепи деформируются, поскольку демпферный слой 2, выполненный из пластичного материала, рассчитан на нормальную нагрузку и пои возрастании давления сжимается. Деформирование пород кровли над

падинами крепи приводит к снижению жимающих напряжений, т.е. к саморазгрузке.

В то же время гребни 3 несущего слоя 1

препятствуют деформированию пород и поддерживают их в сжатом состоянии, т.е. сохраняют условия несущей способности пород восприятию основной нагрузки налегающей толщи горного массива. Таким образом, применение многослойной крепи обеспечивает эффект опорного давления над гребнями и восприятия основной нагрузки горного давлений усиленной частью несущего слоя крепи. Предлагаемая конструкция

крепи позволяет снизить материалоемкость при увеличении несущей способности.

Формула изобретения

1. Многослойная крепь горной выработки, включающая внешний демпферный и внутренний несущий слои, отличающая- с я тем, что. с целью повышения несущей способности крепи в условиях образования

свода естественного равновесия, наружная поверхность несущего слоя выполнена волнообразной вдоль продольной оси выработки, при этом его гребни контактируют с породой, а демпферный слой размещен во

впадинах, величину которых определяют из выражения

35

д 3 ( GP -Ь Кб у Н ) Ь

16Ehc

где Д- величина впадины, м;

GP - предел прочности пород на разрыв, кг/см ;

Кб - коэффициент бокового давления: у- объемный вес пород, т/м ;

Н - глубина залегания выработки, м;

Ь - расстояние между гребнями волны, м;

Е - модуль упругости пород, МПа;

he - высота свода естественного равновесия, м.

2. Крепь поп.1, отличающаяся тем,

что расстояние между гребнями несущего слоя составляет не более пролета вы|эабот- ки.

5

0

Изобретение относится к подземному строительству и позволяет повысить несущую способность крепи горизонтальных горных выработок, пройденных в условиях образования свода естественного равновесия. Крепь выполнена двухслойной. Наружная поверхность внутреннего несущего слоя выполнена волнообразной вдоль продольной оси выработки. Гребки волны контактируют с породой и расстояние между ними не превышает пролета выработки. Величину впадин определяют по эмпирической формуле. В них размещают внешний демпферный слой. Конструкция обеспечивает эффект опорного давления над гребнями и восприятия основной нагрузки горного давления усиленной частью несущего слоя крепи, а также возможность выравнивать нагрузку вдоль выработки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

(Puz.2