Способ крепления горных выработок Советский патент 1992 года по МПК E21D20/00 

Изобретение относится к креплению подземных горных выработок, а именно к способам крепления горных выработок с помощью напряженной анкерной крепи.

Известен способ крепления межкамерных целиков, включающий бурение скважин, установку в них анкеров и натяжение последних для обжатия целика, причем в каждом месте установки анкеров рядом с пробуренной основной скважиной бурят дополнительную скважину и устанавливают в нее дополнительный анкер, затем основной анкер подвергают многократному термическому натяжению, а дополнительный анкер после очередного натяжения основного подтягивают путем завинчивания гайки 1. Недостатком известного способа является невозможность создания приконтур- ного закрепленного слоя целика, кроме того велика трудоемкость и металлоемкость реализации известного способа.

Известен способ крепления целиков между выработками с помощью напряженной анкерной крепи, включающей бурение сквозных скважин между выработками, размещение в скважинах крепежных элементов, натяжение и фиксирование их, причем крепежные элементы в каждой скважине размещают без связи с ее стенками, а во время эксплуатации крепи осуществляют контроль и производят регулирование натяжения крепежных элементов 2.

Недостатком известного способа является низкая несущая способность устанавливаемых таким образом анкеров, что существенно снижает эффективность крепи.

Целью изобретения является повышение эффективности крепления путем формирования несущего свода из пород приконтурного массива выработки.

Указанная цель достигается тем, что сквозные скважины расширяют до зоны неупругих деформаций закрепляемой горной выработки, в расширенную часть скважин дополнительно устанавливают распорные элементы и производят натяжение и фиксацию распорных элементов из закрепляемой выработки, при этом натяжение распорных элементов осуществляют после натяжения сквозных крепежных элементов.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ крепления горных выработок с помощью напряженной анкерной крепи отличается тем, что сквозные скважины расширяют до зоны неулругих деформаций закрепляемой горной выработки, в расширенную часть скважин дополнительно устанавливают распорные элементы и

производят натяжение и фиксацию распорных элементов из закрепляемой выработки, при этом натяжение распорных элементов осуществляют после натяжения сквозных

крепежных элементов.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна.

Анализ способов крепления горных вы0 работок показал, что размещение в сквозных скважинах крепежных элементов, натяжение и фиксирование их известно (патент США № 3971226). Однако дополнительное натяжение и фиксирование распорных

5 и крепежных элементов под защитой напряженной анкерной крепи из закрепляемой горной выработки обеспечивает такие свойства, которыми не обладает известное техническое решение, а именно: значительное

0 повышение несущей способности анкера, образование несущего свода, состоящего из приконтурного породного массива, возможность управления по высоте напряженным состоянием налегающих горных пород

5 и, как следствие, повышение эффективности использования крепи.

Таким образом, дополнительное натяжение ификсирование распорных и крепежных элементов придает предлагаемому

0 техническому решению новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию существенные отличия.

На фиг. 1 изображена схема повышения

5 устойчивости массива горных пород между подэтажными выработками или дневной поверхностью и выработкой нагорных штолен; на фиг. 2 - напряженная анкерная крепь в сквозной скважине.

0 Способ осуществляется следующим образом.

Бурят между выработками сквозные скважины 1 с расширением 2 до зоны неупругих деформаций закрепляемой горной вы5 работки, размещают в каждой из них крепежные элементы 3 и 4 с распорным элементом 5. Затем на крепежные элементы 3 навешивают подхват 6 в закрепляемой выработке, а с другого конца скважин натя0 гивают крепежные элементы 3 и фиксируют их. При этом усилие натяжения измеряют и доводят до необходимой величины. Затем под защитой напряженной анкерной крепи из закрепляемой горной выработки произ5 водят дополнительно натяжение и фиксацию крепежного элемента 4 с распорным элементом 5.

Перед выемкой целиков в днищах блоков или перед отбойкой полезного ископаемого при отработке месторождения

системой подэтажного обрушения напряженную анкерную крепь демонтируют и используют повторно. При демонтаже крепи снимают фиксирующие элементы 8 и элементы 7, служащие для натяжения крепи, с подхватом 6. Затем из вышележащей выработки или дневной поверхности нагорных шахт по скважине 1 извлекают крепежные элементы 3 и 4 с распорным элементом 5, причем распорный элемент 5 конструктив- но выполнен с возможностью перемещения вдоль крепежного элемента 3.

В дальнейшем скважины используют для отбойки полезного ископаемого. При повреждении крепежных элементов или других деталей напряженной анкерной крепи в какой-либо скважине крепь этой скважины демонтируют, заменяют поврежденные детали и снова производят монтаж.

Применение предлагаемого способа повышает несущую способность крепи, образует несущий свод, состоящий из прикон- турного природного массива горной выработки, а также позволяет управлять на- пряженным состоянием горных пород по длине закрепляемого массива.

Поддерживающее усилие, действующее в комбинированном своде при применении предлагаемого технического решения, можно определить по формуле:

N - NI + N2.

где NI - несущая способность крепежного элемента 3;

N2-дополнительное поддерживающее усилие, действующее в своде благодаря усилию натяжения крепежного элемента 4 с распорным элементом 5 (см. Якоби О. Практика управления горным давлением. - М,: Недра. 1987. с. 487-488).

Дополнительное поддерживающее усилие N2 определяется по формуле

№:

ai A

О - е).

гдеа1 т.д2(45°+уО /2).

В ненарушенном массиве р является углом внутреннего трения, а в разрушенном - углом трения по плоскостям среза;

А - усилие натяжения крепежного элемента 4;

е - расстояние между скважинами;

I - длина крепежного элемента 4.

Формула изобретения Способ крепления горных выработок, включающий бурение сквозных скважин между выработками, размещение в скважинах крепежных элементов, натяжение и фиксирование их, отличающийся тем. что, с целью повышения эффективности крепления путем формирования несущего свода из пород приконтурного массива выработки, сквозные скважины расширяют до зоны неупругих деформаций закрепляемой горной выработки, в расширенную часть скважин дополнительно устанавливают распорные элементы и производят йатяжение и фиксацию распорных элементов из закрепляемой выработки, при этом натяжение распорных элементов осуществляют после натяжения сквозных крепежных элементов.

Изобретение относится к креплению подземных горных выработок. Цель - повышение эффективности крепления путем формирования несущего свода из пород приконтурного массива выработки. Для этого сквозные скважины 1 расширяют дно зоны неупругих деформаций закрепляемой выработки. В расширенную часть 2 скважин устанавливают распорные элементы 5. Производят натяжение и фиксацию распорных элементов 5 из закрепляемой выработки. Натяжение элементов 4 с распорными элементами 5 осуществляют после натяжения сквозных крепежных элементов 3 под защитой напряженной анкерной крепи. 2 ил. VI VI О 00 О О