Породная крепь горных выработок Советский патент 1991 года по МПК E21D11/10 

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к созданию в нарушенных породах крепей, использующих несущую способность упрочненного скрепляющими растворами вмещающего выработку породного массива в условиях преобладающей вертикальной составляющей природного поля напряжений.

Целью изобретения является снижение трудоемкости работ по возведению крепи и экономия упрочняющего раствора путем уменьшения площади зоны упрочненных пород при сохранении несущей способности крепи.

На чертеже показан поперечный разрез закрепленной выработки.

оэ со

Крепь горной выработки состоит из изо лирующей оболочки 1, припятствующей изливанию инъекционного раствора в выработку при его нагнетании во вмещающий массив, а также зоны 2 упрочненных пород, расположенной в своде и боках выработки Зона 2 упрочненных пород имеет переменную толщину, в середине свода выработки со стороны действия большей составляющей природного поля напряжений эта толщина минимальна и определяется из выражения (1). В боках выработки на уровне ее почвы со стороны действия меньшей составляющей природного поля напряжений зона 2 упрочненных пород выполнена максимальной толщины, которая определяется

оо го

из выражения (2). В промежуточных точках контура выработки толщина зоны 2 упрочненных пород плавно изменяется и определяется из выражения (3). Выражения (1-3) однозначно описывают конфигурацию зоны 2 упрочненных пород:

( (1

Т

+ (l-)(0,4+-)e-ie((2)

)2+()2-со81р,(3)

е Т.ТбТх - соответственно толщина зоны упрочненных пород в середине свода, в боках на уровне почвы и в промежуточных точках контура выработки, м; - толщина зоны упрочненных пород постоянной толщины, обеспечивающая необходимую несущую способность, определяемая по известным методикам, м;

Р - коэффициент инъекционного упрочнения пород,

К - отношение горизонтальной составляющей природного поля напряжений в массиве к вертикальной составляющей, при А.0,5, Я принимается равной 0,5

Т

г- относительная тол0,63дДЬ р щина зоны упрочненных пород;

fi,//,Snp - соответственно ширина, высота и площадь поперечного сечения выработки в проходке, м, м, м2;

х,у - координаты точек контура выработки, м;

Ф - наименьший угол между радиусом вектором (х,у), проведенным к контуру выработки и нормалью к контуру в этой точке, град.

Снижение площади зоны упрочненных пород достигается за счет уменьшения толщины этой зоны в своде при одновременном ее увеличении в боках выработки, что ведет к такому изменению напряженно-деформированного состояния крепи, которое позволяет улучшить условия ее работы и в наибольшей степени использовать несущую способность вмещающего массива.

Площадь зоны упрочнения переменной толщины меньше площади зоны упрочнения постоянной толщины в cti раз, где as определяется из выражения (4):

(|)e-M l-I) +

Крепь возводится следующим образом. Предварительно по известным методикам или по данным практики определяется толщина 3 зоны упрочненных пород постоян5 ной толщины, которая в данных горногеологических условиях обеспечивает необходимую несущую способность. Далее согласно выражениям (1) - (3) определяется конфигурация зоны 2 упрочненных пород. Любым из известных способов возводится

изолирующая оболочка 1. Бурятся инъекционные шпуры, глубина которых соответствует толщине зоны 2 упрочненных пород в местах их расположения и определяется из выражения (3), в котором в качестве

15 параметров х и у выступают координаты устьев шпуров на контуре выработки Производится монтаж соответствующего оборудования, нагнетание упрочняющего раствора в массив и создание тем самым грузонесущей крепи, использующей несущую

20 способность упрочненного породного массива.

Предложенная конструкция крепи позволяет в зависимости от конкретных горногеологических условий и физико-механичес25 ких свойств упрочняющего раствора уменьшить площадь зоны упрочнения до 50%.

Формула изобретения

Породная крепь горных выработок, вклю- 30 чающая изолирующую оболочку и зону упрочненных пород, расположенную в своде и боках выработки и находящуюся под действием неравнокомпонентного природного поля напряжений, отличающаяся тем, что, с целью снижения трудоемкости работ по воз- 35 ведению крепи и экономии упрочняющего раствора путем уменьшения площади зоны упрочненных пород при сохранении несущей способности крепи, зона упрочненных пород выполнена переменной толщины, при этом со стороны действия большей составляющей природного поля напряжений в середине свода выработки зона упрочненных пород имеет минимальную толщину, которая определяется из выражения

45 (l-X)e- + °( а со стороны действия меньшей составляющей природного поля напряжений в боках выработки на уровне почвы она имеет максимальную толщину, которая определя- 50 ется из выражения

+ (1-Х)(0,4+).

при этом в промежуточных точках контура выработки толщина зоны упрочнен- 55 ных пород определяется из выражения

40

,

(4)

,ТЈ,Т„- соответственно толщина зоны упрочненных пород в середине свода, в боках на уровне почвы и в промежуточных точках контура выработки, м;

Т - толщина зоны упрочненных пород постоянной толщины, обеспечивающая необходимую несущую способность, определяемая по известным методикам, м;

Р - коэффициент инъекционного упрочнения пород;

К - отношение горизонтальной составляющей природного поля напряжений в массиве к вертикальной составляющей;

относительная толщина зоны упрочненных пород;

Т

0

o,63Vs

B,H,Snp - соответственно ширина, высота и площадь поперечного сечения выработки в проходке, м, м, м2;

х,у - координаты точек контура выработки, м;

Ф - наименьший угол между радиусом вектором (х,у), проведенным к контуру выработки, 5и нормалью к контуру в этой

точке, град.

Изобретение относится к горной пром-сти и предназначено для крепления горных выработок (ГВ). Цель - снижение трудоемкости работ по возведению крепи и экономии упрочняющего раствора путем уменьшения площади зоны упрочненных пород (УП) при сохранении несущей способности крепи. Зона УП выполнена переменной толщины, расположена в своде и бокач ГВ и находится под действием неравно- компонентного природного поля напряжений (ППН) Со стороны действия большей составляющей ППН в середине свода ГВ зона УП имеет минимальную толщину, а со стороны действия меньшей составляющей ППН в боках ГВ на уровне почвы она имеет максимальную толщину В промежуточных точках контура ГВ толщина зоны УП изменяется плавно. Толщина зоны УП в указанных точках ГВ определяется по приведенным в изобретении математическим выражениям. После определения конфиг рации зоны упрочненных пород возводят изолирующую оболочку, препятствующую изливанию инъекционного раствора в ГВ при его нагнетании во вмещающий массив Уменьшение толщины зоны УП в своде при одновременном ее увеличении в бокач ГВ позволяет улучшить условия работы крепи и в наибольшей степени использовать несхщую способность вмещающего массива 1 ил (О (Л