Способ охраны вертикального шахтного ствола Советский патент 1992 года по МПК E21D1/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выемке предохранительных целиков под вертикальные шахтные стволы.

Известен способ охраны вертикального шахтного ствола при выемке предохранительного целика, включающий рациональное планирование горных работ относительно ствола. Недостатком данного способа является получение крепью ствола значительных повреждений в месте пересечения с разрабатываемым пластом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ

охраны вертикального шахтного ствола при выемке предохранительного целика, включающий проведение выработки вокруг ствола, выемку кольцевой ниши между выработкой и стволом, разделку крепи ствола и установку в нише деревянной костровой крепи.

Недостатком известного способа является его невысокая эффективность, поскольку в начальный момент нагружения деревянная костровая крепь обладает большой податливостью за счет неровностей кровли и почвы и разной толщины отдельных брусьев крепи и не может воспринять большую нагрузку. В результате этого ствол

VI

4 Ю СЛ Ю

получает значительные повреждения в начальный момент нагружения костровой крепи.

Целью изобретения является повышение эффективности применения способа за счет увеличения несущей способности крепи в начальный момент ее нагружения.

Указанная цель достигается тем, что между нижним рядом брусьев костровой крепи и почвой укладывают расширяющуюся при твердении композицию толщиной слоя, определяемой из соотношения

Ah +пР

нач

m к

где Ah - конвергенция за счет неровностей кровли и почвы и разной толщины брусьев;

Рнач - усилие начального распора;

п - коэффициент пропорциональности между податливостью крепи и нагрузкой;

k - коэффициент объемного расширения композиции при твердении.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что именно благодаря укладке между нижние рядом брусьев костровой крепи и почтовой кольцевой ниши крепь воспринимает значительно большую нагрузку в начальный момент сдвижения пород кровли, в результате чего повышается эффективность способа. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения новизна.

При изучении других известных технических решений в данной области техники, признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию существенные отличия.

На фиг. 1 показан план расположения деревянной костровой крепи в нише вокруг ствола; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - график зависимости между несущей способности крепи и ее податливостью.

Вокруг крепи 1 (фиг. 1) вертикального шахтного ствола 2 проходят подготовительную выработку 3 с возведением в ней крепи 4, затем формируют кольцевую нишу 5 между выработкой 3 и крепью 1 ствола 2 и разделывают крепь ствола на мощность, равную мощности вынутого в нише пласта. На почву 6 ниши 5 (фиг. 2) укладывают слой 7 расширяющейся при твердении композиции, толщину которого находят из условия m Ah +n нач На слои у укладывают

К

крест-накрест деревянные брусья 8 костровой крепи. Предварительно измеряют величину неровностей кровли и почвы и разность в толщине брусьев крепи, по которым устанавливают величину конвергенции Ah.

Со стороны ствола навешивают стальные листы 9 и устанавливают упорное кольцо 10 для предотвращения высыпания кусков породы в ствол и нарушения режима вентиляции. В результате расширения при

твердении композиции мощность слоя 7 увеличивается, брусья 8 обжимаются, верхний ряд брусьев разрушает выступы 11 кровли 12 и частично сминается сам, увеличивая площадь контакта крепи с кровлей, в

результате чего деревянная костровая крепь получает начальный распор. Благодаря полученному начальному распору костровая крепь с начала ее установки воспринимает большую нагрузку, что наглядно видно из графика, представленного на фиг, 3, и предотвращает повреждение крепи ствола.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. На шахте им. 50-летия Октябрьской революции ПО Карагандауголь, отрабатывается предохранительный целик по пласту Ki3 под центрально-отнесенный ствол. Вокруг ствола 2 (см. фиг. 1) диаметром 6 м с бетонной крепью толщиной 0,5 м предохраняет кольцевую выработку 3 сечением 2 х 2 м с радиусом закругления 6,5 м (по оси выработки) и крепят ее деревянными рамами 4 вразбежку с затяжкой кровли (на чертеже не показана). Угольный пласт между

кольцевой выработкой 3 и крепью ствола 1 вынимают диаметрально противоположными заходками шириной 2,5 м, а затем разделывают крепь ствола на мощность 1,7 м (вынимаемая мощность пласта Kia). После

этого на почву в ниши 5 укладывают слой 7 расширяющейся при твердении композиции с коэффициентом объемного расширения К 2. Толщину слоя принимают (при A h 0,08 м и п.Рнач 0,000166 м/кн х 300

кнт 0,05м),равнойт 0,065

м. На слой 7 композиции крест-накрест укладывают в десять рядов брусья 8 (сечением 16x16 см) костровой крепи. Затем аналогичными заходками выбирают полностью пласт между кольцевой выработкой и крепью ствола и разделывают кольцом крепь ствола, возводят в нише последовательно десять деревянных костров из брусьев размерами в плане 2 х 1,5 м и высотой 1,67 м (с учетом слоя композиции). После твердения композиции за счет ее расширения деревянная костровая крепь получает усилие начального распора, равное 300 кН

(см. фиг. 3) и способна с начала процесса сдвижения массива горных пород воспринимать значительную нагрузку при определенной податливости. Сравнение режима работы костровой крепи в предлагаемом способе (с начальным распором) и в прототипе показано на фиг. 3. Благодаря начальному распору и ограниченной податливости костровой крепи в заявленном способе обеспечивается охрана ствола от повреждения. Использование предлагаемого способа, позволяющего задать начальный распор деревянной крепи, повышает эффективность защиты вертикальных шахтных стволов при выемке предохранительных целиков.

Формула изобретения Способ охраны вертикального шахтного ствола, включающий проведение вокруг него выработки, выемку кольцевой ниши между выработкой и стволом, разделку кре0

5

0

пи ствола и установку в нише брусчатой деревянной костровой крепи, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности применения за счет увеличения несущей способности крепи в начальный момент ее нагружения, между нижним рядом брусьев костровой крепи и почвой укладывают расширяющуюся при твердении композицию толщиной слоя, определяемой из соотношения

A h + Рнач п ,,

где Ah - конвергенция за счет неровностей кровли, почвы и разной толщины брусьев;

Рнач - усилие начального распора;

п - коэффициент пропорциональности между податливостью крепи и нагрузкой;

k - коэффициент объемного расширения композиции при твердении.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выемке предохранительных целиков угля под вертикальными шахтными стволами. Целью изобретения является повышение эффективности применения способа за счет увеличения несущей способности деревянной костровой крепи в начальный момент ее нагружения. Способ предусматривает проходку вокруг крепи шахтного ствола подготовительной выработки с крепью и кольцевой ниши и установку в ней костровой крепи. Между нижним рядом брусьев костровой крепи и почвой выработки 3 укладывают расширяющуюся при твердении композицию слоем, толщина которого опре- деляется из соотношения m Ah Рнач ПА . г, где Ah - конвергенция за К счет неровностей кровли и почвы и разной толщины брусьев; Рнач-усилие начального распора; п - коэффициент пропорциональности между податливостью крепи и нагрузкой; к - коэффициент объемного расширения композиции при твердении. 3 ил.

А-А 11

y////////W//A

EE trfto.Јtel

Ч

T№

W//y/////////////Ј

Фиг. 2

ь.

0 -I

.

.,. -с

.

« А

Фиг.З