Способ крепления горной выработки Советский патент 1992 года по МПК E21D20/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам крепления горных выработок и тоннелей.

Известен способ крепления капитальных горных выработок, включающий возведение монолитной железобетонной крепи (М.Н.Гелескул, В.М.Усан-Подгорнов, ААКушнарев. Справочник проходчика. М.: Недра, 1979, с. 71).

Известен также способ крепления выработок, включающий бурение шпуров под анкеры, установку анкеров с опорными элементами и возведение монолитной железо- бетонной крепи (М.Н.Гелескул, В.Н.Каретников. Справочник по креплению

капитальных и подготовительных выработок. М.: Недра, 1982, с. 179).

Недостатками этих способов является то, что крепь только частично взаимодействует с укрепленным массивом и не предотвращает от обрушения пород кровли при блочной структуре пород.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ крепления и поддержания выработок, включающий бурение шпуров под анкеры, установку анкеров с опорными элементами и сетки (Широков А.П. и др. Расчет и выбор крепи сопряжений горных выработок. М.: Недра, 1978, с, 219).

Недостатком этого способа является то, что возводимая крепь не обеспечивает пространственно целостной конструкции элементов крепи и породы по всему контуру выработки. Анкеры здесь работают по принципу подвешивания к нетронутому массиву части объема пород ниже свода естественного равновесия, и их несущая способность, а следовательно и устойчивость массива, ограничена возможным пределом прочности анкера на разрыв и силой сцепления активной части анкера с породами. При этом горные породы, испытывая напряжения растяжения, перемещаются во внутрь выработки. В этом случае горные породы разуплотняются, и так как нет подпора со стороны контура выработки, не испытывают напряжений сжатия.

Целью изобретения является повышение устойчивости заанкерованных пород путем их самоуплотнения за счет равномерного сжатия.

Цель достигается тем, что устанавливаются поперечные и продольные подхваты на расстоянии 0,2-0,6 ширины выработки друг от друга, а анкеры возводят друг от друга на расстоянии, равном 1/2 расстояния между подхватами, при этом анкеры и подхваты устанавливают по кровле и бокам выработки.

Цель достигается также и тем, что продольные подхваты размещают в шахматном порядке, причем концы предыдущих подхватов и смещенных относительно них последующих подхватов укрепляют анкерами на одном поперечном подхвате.

Цель достигается и тем, что концы поперечных подхватов опирают на породы почвы выработки.

На фиг. 1 показана выработка и конструкция крепи вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, горизонтальный разрез.

На чертежах изображена горная выработка с установленными анкерами 1, на выступающих в выработку концах которых подвешены металлические поперечные 2 и продольные 3 подхваты. Подхваты 2 и 3 укреплены и плотно прижаты к породам контура выработки при помощи опорных элементов 4, представляющих собой опорную плитку и натяжную гайку .с метрической резьбой.

На фиг. 2 показаны линия свода возможного обрушения пород (свода естественного равновесия), линия раздела пространственной грузрнесущей конструкции от остального горного массива, пятна грузонесущей конструкции порода-крепь.

В горной практике ширина капитальных подземных горных выработок, в том числе

тоннелей, колеблется от 3 до 10-12 м. Экспериментально и с учетом данных практики были определены оптимальные расстояния между подхватами и анкерами, при которых

соблюдается устойчивость укрепленного массива в зависимости от ширины выработки. Рекомендуемые значения этих расстояний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, расстояние меж0 ду подхватами равно (0,2-0,6)В, где В - ширина выработки, а расстояние между анкерами равно половине расстояния между подхватами. С увеличением ширины выработки коэффициент пропорциональности

5 К уменьшается.

За основу определения расстояния между подхватами и анкерами принят средний размер отдельного блока в структуре массива (не менее 75 см, за исключением

0 зон тектонических нарушений). Нарушение устойчивости массива может наступить только в том случае, если одновременно об- рушается два и более структурных блока. Предлагаемое техническое решение исклю5 чает возможность одновременного выпадания двух и более блоков, так как максимальное расстояние между анкерами в любом случае меньше 1,5 м (см. фиг. 2 и таблицу).

0 Минимальное расстояние между анкерами и подхватами, соответствующее определенной ширине выработки (таблица), обусловлено допустимой величиной стрелы

5 прогиба подхвата (0,1 м), при которой сжимающие напряжения могут перейти в растягивающие,чтоустановлено экспериментально.

Способ реализуют следующим образом.

0 В выработке шириной 5 м при помощи буровой каретки или перфоратора бурят шпуры диаметром 42 мм под анкеры, затем возводят анкеры 1. Расстояние между анкерами равно 1,25 м (см. таблицу). После набо5 ра анкерами 1 полной прочности закрепления, осуществляют установку поперечных 2 и продольных 3 подхватов на расстоянии, равном 2,5 м друг от друга (см. таблицу), и плотно прижимают их к контуру

0 выработки опорными элементами 4. Подхваты выполнялись из листовой стали марки СтЗ толщиной 10 мм и шириной 150 мм. Длина поперечного подхвата принималась равной периметру выработки (без учета по5 чвы), а длина продольных подхватов 270 см (1,25x2 + 0,2), где 1,25м-расстояние между анкерами, 2 - число промежутков между тремя анкерами; 0,2 (2 х 0,1) - две части продольного подхвата, необходимых для соединения с поперечными подхватами. Продольные подхваты 3 расположены в

шахматном порядке, причем концы предыдущих подхватов и смешенных относительно них последующих подхватов укрепляют анкерами на одном поперечном подхвате.

При большом периметре выработки поперечные подхваты 2 могут быть выполнены из отдельных отрезков с таким расчетом, чтобы конец первого отрезка и начало второго закреплялись на одном анкере, а один отрезок закреплялся не менее чем тремя анкерами. Длина анкеров в боках и кровле выработки одинаковая, она определяет линию раздела пространственной грузонесу- щей конструкции от остального массива.

Проведенные опытно-промышленные испытания способа крепления горной выработки показали, что способ решает пробле- мы безопасности поддержания капитальных выработок, снимает более чем в три раза материальные и трудовые затраты на крепление и поддержание выработок, сокращает сечение выработки на 5-8%, повышает темпы проведения выработок до 60%. .

. Проведенными инструментальными наблюдениями (глубинные реперы) установлено, что предлагаемый способ позволяет равномерно распределить напряжения в

массиве вокруг выработки, создавая единую систему порода-крепь, повышающую устойчивость горных пород.

Формула изобретения

1.Способ крепления горной выработки, включающий бурение шпуров, возведение анкеров и установку продольных и поперечных подхватов, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости заан- керованных пород путем их самоуплотнения за счет равномерного сжатия, продольные и поперечные подхваты устанавливают друг от друга на расстоянии 0,2- 0,6 ширины выработки, а анкеры возводят друг от друга на расстоянии, равном 1/2 расстояния между подхватами, при этом анкеры и подхваты устанавливают по кровле и бокам выработки.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что продольные подхваты размещают в шахматном порядке, причем концы предыдущих подхватов и смещенных относительно них последующих подхватов укрепляют анкерами на одном поперечном подхвате.

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что концы поперечных подхватов опирают на породы почвы выработки.

0,2-0,6

0.2-0.6

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение устойчивости заанкеро- ванных пород путем их самоуплотнения за счет равномерного сжатия. Для этого бурят шпуры и устанавливают в них анкеры (А) 1 с продольными 3 и поперечными 2 подхватами (П). Причем А 1 возводят друг от друга на расстоянии, равном 1/2 расстояния между П. Продольные П 3 и поперечные П 2 устанавливают друг от друга на расстоянии 0,2- 0,6 ширины выработки. Причем А 1 и П 2 и 3 устанавливают по кровле и бокам выработки. Продольные П 3 размещают в шахматном порядке. Концы предыдущих П 3 и смещенных относительно них последующих П 3 укрепляют на одном поперечном П 2, Концы поперечных П 2 опирают на породы почвы выработки. При большом периметре выработки поперечные П 2 могут быть выполнены из отдельных отрезков. В этом случае конец первого отрезка и начало второго закрепляют на одном А 1. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. (Л