Способ натяжения анкерной крепи подземной выработки Советский патент 1993 года по МПК E21D20/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к анкерной крепи подземной выработки.

Цель предложенного способа - повышение производительности труда при креплении подземной выработки анкерами путем их натяжения до требуемой величины силами горного давления.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе крепления потолочины выработки, заключающимся в том, что бурят скважину, закрепляют в ней стержень, натягивают стержень и цементируют его в скважине, закрепления в скважине стержня и натяжения его Не производят, перед уста- новкой анкера определяют деформации анкера на различных расстояниях от забоя при помощи аналитических расчетов, ил измерения деформации анкеров в шахтных условиях, или. измерения деформации анкеров

на моделях, находят натяжения анкеров, установленных на различных расстояниях от забоя, например по формуле Рн ЈaEaFa, где Рн - натяжение анкера; еа - деформация анкера; Еа, Fa - модуль упругости и площадь поперечного сечения анкера, и определяют расстояние от забоя до места установки анкера, при котором в анкере создается требуемое натяжение. На определенном таким образом расстоянии от забоя устанавливают анкеры, натяжение которых специальны- . ми приспособлениями не производят. При дальнейшем развитии горных работ в результате проявлений горного давления целики расширяются, а поверхность выработки прогибается внутрь ее, в результате происходит натяжение анкера, причем, чем больше натяжение анкера надо создать,: тем ближе должно быть место установки анкера к забою. Например, для условий

со

О

ю о о ю

Джезказганского месторождения, где на глубине 400 м пологопадэющая залежь вытянутой в одном направлении формы разрабатывается камерно-столбовой системой с оставлением по сетке 20 х 20 м целиков высотой 10м и диаметром 7 м, зависимость величины деформации анкера от расстояния, на котором его устанавливают от забоя, найденная при помощи аналитических расчетов, имеет вид Еа 16,5 : Ец е° 012х, где Ец - модуль упругости материала целика; е - основание натурального логарифма; х - расстояние от забоя до места установки анкера. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что закрепления в донной части скважины стержня и натяжения его специальными приспособлениями не производят, а требуемое натяжение анкера создают силами горного давления за счет установки анкера на определенном расстоянии от забоя, зависящем от конкретных геологических и горнотехнических условий.

Известны технические решения, в которых анкеры устанавливают без натяжения. Однако при указанной установке не определяют расстояния от забоя до места установки анкера, обеспечивающее натяжение анкера до требуемой величины, которое достигается в заявляемом техническом решении.

Предлагаемый способ натяжения анкерной, крепи подземной выработки реализован на моделях анкерованных целиков из эквивалентных материалов. Моделируют, например, целики высотой 10 м и диаметром 7 м, расположенные по сетке 20 х 20 м на глубине 400 м. усиленные посередине целика шестью анкерами диаметром 0,036 м и длиной 3,4 м, которые направлены по диаметрам поперечного сечения целика и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по периметру поперечного сечения целика. Механические свойства целиков и анкеров выбирались близкими к условиям Джезказганского месторождения: модуль упругости целиков принимался равным 5,8- Ю4 МПа, коэффициент Пуассона - 0,25, модуль упругости материала анкера - 11 10 МПа. Для изготовления модели целика выбирают эквивалентный материал, со стоящий из мелкозернистого песка и цемента марки 200 состава 1:5. Модель по отношению к натуре выполняют с соблюдением масштабов геометрического о силового «р и механического «Е подобия, которые принимают равными , 0 4 -103,аЕ 25. Посередине длины анкера наклеивают тензодатчик

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

с базой 10мм. Нагружают модель на гидравлическом прессе нагрузками 640, 490 и 390 кН, что в натуре соответствует приращению нагрузки на целик при установке в нем анкера вблизи забоя, на расстоянии 20 и 40 м соответственно и последующим удалении забоя от целика на 100 м и более. Одновременно с нагружением модели целика тен- зодатчиками замеряют деформации установленных в нем анкеров, Эти деформации в среднем составили 4,5- 3,44- 2,75 для нагрузок в 640, 490 и 390 кН соответственно. По условиям подобия деформации анкеров в натуре равны 0,288 10 3, 0,220 , 0,180 и, следовательно, натяжение анкера, устанавливаемого в целике, расположенном вблизи забоя, на расстояниях 20 и 40 м от забоя равны 32,4 кН, 24,5 кН и 19,6 кН соответственно. Следовательно, если, например, требуется создать натяжение анкера величиной в 32 кН, то его устанавливают в целике, расположенном вблизи забоя. В случае размещения анкера в целике, отстоящем от забоя на расстоянии 100 м и более, натяжения анкера не происходит. Использование предлагаемого способа натяжения анкерной крепи наиболее эффективно в выработках, пройденных в породах, обладающих свойством значительно деформироваться под нагрузкой.

Использование предлагаемого способа натяжения анкерной крепи подземной выработки обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: исключается операция натяжения анкера специальными приспособлениями, что повышает производительность труда; в случае закрепления анкера в скважине твердеющим составом уменьшаются материальные затраты на.специальные приспособления для натяжения анкеров и улучшается технологичность процесса установки анкера за счет исключения операции закрепления конца анкера в донной части шпура.

Формула изобретения Способ натяжения анкерной крепи г1од- земной выработки, включающий бурение шпура и закрепление анкера, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности труда при креплении подземной выработки анкерами путем обеспечения их натяжения силами горного давления, предварительно определяют деформации не менее двух анкеров, расположенных на разных расстояниях от забоя, или определяют натяжение не менее двух анкеров, установленных на разных расстояниях от забоя, а затем определяют расстоя51809092 б

ниях от забоя, а затем определяют расстоя-подземной выработки и не превышающее

ние от забоя до места установки анкеров, напредела прочности анкера, после чего прокотором в анкере создается натяжение, до-изводят закрепление анкера без натяжного

статочное для предотвращения разрушенияприспособления.

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам натяжения анкерной крепи подземной выработки силами горного давления. Сущность: перед установкой анкера определяют его деформации на различных расстояниях от забоя, находят его натяжение и определяют расстояние от забоя до места установки анкера, при котором в анкере создается требуемое натяжение. На определенном таким образом расстоянии от забоя устанавливают анкеры. В результате дальнейшего развития горных работ деформируются породы в окрестности выработок и происходит натяжение анкера без применения специальных приспособлений. - е