Способ крепления горных выработок Советский патент 1992 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к горному делу и применяется при сооружении горных выработок.

Известен способ крепления горных выработок с забутовкой закрепного про- странства, включающий в себя возведение рамной крепи с оставлением зазоров между крепью и массивом горных пород, затяжку межрамного пространства, забутовку за- крепного пространства эластичными оболочками с заполнителем из податливого материала, установку фиксаторов и их выдвижение по мере забутовки закрепного пространства.

Однако применение этого способа ведет к большим трудозатратам по установке эластичных оболочек, по установке и передвижению фиксаторов, а также к материальным затратам на оболочки, фиксаторы и заполнитель из податливого материала. Это влечет за собой удорожание выработки и снижение темпов ее проходки. Установка и заполнение оболочек в закрепном пространстве ведется с отставанием от забоя, что ухудшает режим работы крепи в забое из-за неравномерного приложения нагрузки от обнаженного контура горных пород, приводит к деформациям крепи уже в начальный момент ее работы, увеличению сто- имости крепления и поддержания выработки.

Наиболее близким по технической сущности является способ крепления горных выработок, заключающийся в креплении выработки с забутовкой закрепного пространства путем взрывания разрыхляющих зарядов ВВ в закрепном пространстве с коэффициентом разрыхления, равным Кр

-г-, где h - мощность разрыхляемого

приконтурного слоя пород, м; b - величина зазора между массивом и крепью, м.

Способ включает в себя возведение постоянной крепи, бурение шпуров в прикон- турный массив и рыхление приконтурного массива путем взрывания в пробуренных шпурах зарядов ВВ.

Однако при применении известного способа бурение разрыхляющих шпуров в закрепнов пространство осуществляется после возведения постоянной крепи и требует частичного разрушения или раздвижки ее элементов. Это приводит к снижению несущей способности крепи и безопасности работ при бурении шпуров из-за высыпаний осколков породы через образованные отверстия в крепи. Поэтому постоянная крепь требует после выполнения способа частичного ремонта.

В результате оставления зазоров между постоянной крепью и породным контуром, в процессе бурения происходит отслоение части пород и их самопроизвольное обрушение, сопровождающееся деформацией крепи, что приводит к снижению ее несущей способности, травмированию людей в забое, повышает затраты на крепление и уменьшает безопасность проходческих работ.

При взрывании разрыхляющих шпуров в закрепном пространстве породы приконтурного слоя обрушаются на постоянную крепь неравномерно и из-за наличия неровностей породного контура неизбежно возникновение сосредоточенных нагрузок на крепь. Это ведет к ее деформации и образованию вывалов, а следовательно, к необходимости ремонта, дополнительным

затратам на перекрепление, возможности травмирования людей.

Взрывание сосредоточенных зарядов ВВ в разрыхляющих шпурах приводит к неравномерному дроблению пород приконтурного слоя, так как большее рыхление происходит в месте взрывания, а меньшее - на контуре выработки. Это ведет к обрушению разрыхленных пород блоками, вызывает пиковые нагрузки на крепь, а

следовательно, увеличивает затраты на крепление.

Заряжание шпуров в закрепном пространстве ведется без защиты крепью, что, при самопроизвольном обрушении пород

контура, может привести к травмам рук заряжающего.

Цель изобретения - повышение несущей способности крепи и безопасности ее возведения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе крепления горных выработок, включающем возведение постоянной крепи с зазором между крепью и контуром выработки, бурение шпуров в приконтурном массиве и разрыхление пород приконтурного массива путем взрывания зарядов в указанных шпурах, первоначально на контур выработки наносят слой демпфирующего быстротвердеющего упрочняющего состава толщиной не менее максимальной величины амплитуды неровностей контура выработки и меньше величины зазора между контуром и постоянной крепью, а бурение шпуров производят до установки постоянной крепи под защитой демпферного слоя; величину разрыхления пород приконтурного слоя находят из

выражения Кр --, где Кр - коэффициент разрыхления пород приконтурного массива; h - мощность разрыхляемых по- pj)fl, м; b - величина зазора между контуром

выработки и постоянной крепью, м; с - толщина демпферного слоя, м.

Заряды ВВ в шпурах принимают рассредоточенными.

На фиг. 1 изображена схема, поясняющая способ крепления горных выработок; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом.

В закрепное пространство 1 размером Ь - 0,25 м выработки 2 сечением 13,0 м2 в проходке до установки постоянной крепи 3 с железобетонной затяжкой 4 от забоя 5 на контур наносят демпфирующий быстро- твердеющий слой 6 толщиной с 0,05 м, принимаемый больше максимальной амплитуды неровностей контура, равной 0,04 м. но меньше величины переборов пород Ь. Для принятой толщины демпфирующего быстротвердеющего упрочняющего слоя 6 подбирают необходимую прочность материала, который обеспечивает устойчивость контура выработки 2 на время выполнения работ по креплению. Прочность материала на срез можно определить по формуле

ir§-.na.

где п - коэффициент перегрузки; Q - вес породы предполагаемого вывала, Н; с-толщина демпфирующего упрочняющего слоя, м; П - периметр вывала по контуру выработки, м.

Подставив известные значения параметров в формулу (1), получим

Оф

2 3000 0,05 2

60000 Па.

Учитывая, что Осж 10 Оср , принимаем материал демпфирующего упрочняющего быстротвердеющего слоя 6 с прочностью на одноосное сжатие в раннем возрасте не менее 0Ьж 600000 Па 0,6 МПа, а именно набрызгбетон с цемент но-песчаным отношением 1:3 и добавление в качестве ускорителя схватывания фтористого натрия в количестве 4% массы цемента с пределом прочности на сжатие через 1 ч после его нанесения оьж 0,75 МПа, что обеспечит целостность быстротвердеющего демпфирующего слоя 6 на время крепления через 1 ч после его нанесения.

После нанесения демпфирующего быстротвердеющего упрочняющего слоя 6 бурят шпуры 7 на глубину (h + с) под углом 80° к плоскости поперечного сечения выработки 2 штатными штангами длиной ,1 м.

Глубина бурения шпуров 7 при этом равна

(h + с) - 1ШТ. sln80° - 1,1 0,98 - 1,08 м.

Мощность разрыхляемой толщи 8 равна h-1,08-0,005-1,03м.

Величина зарядов ВВ в шпурах 7 и количество шпуров в заходке определяется из условия заполнения закрепленного пространства 1 с требуемым коэффициентом разрыхления Кр. Удельный расход ВВ (аммонита Т-19) определяется по формуле

Qp -Q -р

15

эт

(2)

где q - удельный расход В В, обеспечивающий необходимый коэффициент разрыхления вмещающих пород, кг/м3; Р - работоспособность принятого В В (для ам20 монита Т-19 равна 270 см3); Рэт 300 см3 - работоспособность эталонного ВВ.

Требуемый коэффициент разрыхления приконтурного слоя пород мощностью h равен

25

Кр Н+Ь-С И.194.

Для этого коэффициента разрыхления 30 q 0,15 кг/м3.

Удельный расход ВВ

qp 0,135 кг/м3.

Расход ВВ на величину заходки 13ах - 1,0 м для взрывания по закрепному про- 35 странству 1 составит

QP qp-l3ax-h- L, кг(3)

где L - периметр кровли и боков выработки, для сечения в проходке 13 м2 равен 8,6 м.

QP-1,196 кг. 40 Принимаем Qp 1,2 кг.

Количество зарядов ВВ и шпуров 7, взрываемых в закрепном пространстве 1, равно

45

vjp с Пшп - Пзрр- О,

где QI 0,2 кг- масса заряда в одном шпуре. Расстояние между шпурами 7 по конту- 50 ру выработки 2 равно

а

ПШП + 1

1,23м.

Для более тщательного рыхления пород приконтурной толщи 9 заряд ВВ в шпурах 7 принимают рассредоточенным, для чего применяют патроны уменьшенного диаметра. Заряд ВВ водном разрыхляющем шпуре

7 принимают состоящим из двух патронов аммонита Т-19 массой по 0,1 кг. диаметром 23-24 мм вместо 36 мм по стандарту. В этом случае длина одного патрона равна 210-250 мм, а длина заряда В В в шяуре 7 420-500 мм вместо 300 мм при применении стандартных патронов. Применение рассредоточенного заряда ВВ в шпурах 7 должно отвечать условию, чтобы длина заиойки была не менее 0,5 м.

Бурение разрыхляющих шпуров 7 в за- крепное пространство 1 осуществляется перед возведением постоянной крепи. После бурения шпуров 7 в них для облегчения работ по заряжанию размещают отрезки труб 8. Затем возводят постоянную крепь 3 с затяжкой 4, через которую входят в выработку концы отрезков труб 8. Заряжение шпуров 7 осуществляется через отрезки труб 8. После этого производят взрывание разрыхляющих шпуров 7 с заданным коэффициентом разрыхления Кр.

Формула изобретения 1. Способ крепления горных выработок, включающий возведение постоянной крепи с зазором между крепью и контура выработ/

0

5

0

5

ки, бурение в приконтурном массиве шпуров и разрыхление пород приконтурного массива путем взрывания зарядов в указанных шпурах, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности крепи и безопасности ее возведения, первоначально на контур выработки наносят слой демпфирующего быстротвердеющего упрочняющего состава толщиной не менее максимальной величины амплитуды неровностей контура выработки и меньше величины зазора между контуром и постоянной крепью, а бурение шпуров производят до установки постоянной крепи под защитой демпферного слоя, при этом величину разрыхления пород приконтурного массива находят из выражения

Кр - (h + b - c)/h.

где Кр - коэффициент разрыхления пород приконтурного массива;

h - мощность разрыхляемых пород;

b - величина зазора между контуром выработки и постоянной крепью;

с - толщина демпфирующего слоя.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что заряды в шпурах принимают рассредоточенными.

А-А

Фиг. 2.

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для крепления выработок (В). Цель изобретения - повышение несущей способности крепи и безопасности ее возведения. На контур В 2 перед возведением постоянной крепи (ПК)-3 наносят слой (С) 6 демпфирующего быстротвердею- щего упрочняющего состава. Толщину С 6 принимают не менее максимальной величины амплитуды неровностей контура В 2 и меньше величины зазора между контуром и ПК 3. Под защитой С 6 в приконтурном массиве бурят шпуры 7 и устанавливают ПК 3, после чего массив разрыхляют путем взрывания зарядов в шпурах 7. Предпочтительно заряды в шпурах 7 принимать рассредоточенными. Величину разрыхления пород приконтурного массива находят из выражения Кр (h + b - c)/h, где Кр - коэффициент разрыхления пород массива; h - мощность разрыхляемых пород, b -величина зазора междуВ2 иПКЗ;с-толщинаС6.1 з.п.ф-лы, 2 ил. . -S Ј 2 сл Ч) сл 00 Фиг1