Крепь горной выработки Советский патент 1980 года по МПК E21D11/00 

1

Изобретение относится к области горного дела, преимущественно к разработке угольных, рудных и нерудных месторождений подземным способом, и может быть применено для предотвращения пучения (выдавливания) пород со стороны почвы внутрь подземных выработок .

Известны горные крепи замкнутой формы железобетонные, чугунные, каменные, ксторые выполнены из криволинейных элементов, тюбингов или блоков, и монолитные из бетона или железобетона, имеющие обратный ход, воспринимающие нагрузки от пучения пород.

Недостатками известные крепей являются низкий коэффициент использования поперечного сечения выработки (отношение поперечного сечения к свету к поперечному сечению в проходке); необходимость засыпки обратного свода балластом; необходимость выемки горной массы для установки обратных сводов; трудоемкость и технологическая сложность устройства обратных сводов; в 2-3 раза меньше темпы сооружения выработок, в сравнении с выработками, имеющими плоскую почву; сложность, а в ряде случаев невозможность, ремонта обратного свода при любой конструкции крепи без полного перекрепления выработки.

Известны также крепи горных выработок, включающие двухслойный обратный свод с заполнением лотка 2. Такая крепь является наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам.

0 Недостатком таких крепей является то, что плоская подошва выработки достигается путем заполнения лотковой части дорогостоящим материалом, например бетоном, и не исключает необходимости выемки породы под обратный свод и лоток.

Цель изобретения - исключение выемки породы при возведении обратного свода и последующего заполнения

0 лотка.

Достигается это тем, что каждый из слоев обратного свода выполнен в виде искусственно образованной криволинейной полости, заполненной породными обломками и связующим материалом, жестким для внутреннего слоя и эластичным для наружного, причем между внутренним и наружным слоями обратного свода расположен слой ненарушенной породы.

На фиг. 1 изображена крепь горной выработки, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный разрез. На фигурах обозначено: 1 - верхнее строение крепи, 2 - грузонесущий слой обратного свода, 3 - податливый слой обратного свода, 4 - шпуры,

5- связующий и твердеющий раствор;

6- пористый эластичный уплотняющий материал.

Предлагаемая горная крепь выполнена следующим образом. При известной конструкции крепи 1 произвольной геометрической формы по всей длине выработки в целике пород почвы выполнена криволинейная полость, образующая грузонесущий слой 2 обратного свода, которая заполнена через шпуры 4 связующим породные обломки твердеющим раствором 5, например цементнопесчаным или полимерным. На некоторо расстоянии от грузонесущего слоя 2 обратного свода параллельно ему выполнена вторая криволинейная полость которая через шпуры 4 заполнена пористым эластичным уплотняющим материалом 6. Эта полость, заполненная породными обломками и пористым эластичным уплотняющим материалом 6, представляет собой податливый слой 3 обратного свода.

После выполнения криволинейной полости в породном целике почвы выработки для податливого слоя 3 обратного свода происходит разгрузка почвы от напряжений, образованных как в результате влияния выраьотки, так и природного напряженного состояния.

Выполнив нагнетание в полость раствора с пенообразующими компонентами, который превращается в пористый эластичный уплотняющийся материал, образуется податливый слой 3 обратного свода, реализующий деформаци породного массива. В объеме породы, заключенном между подошвой выработки и внутренней поверхностью податливого слоя 3 обратного свода, будут действовать напряжения, возникающие от собственного веса этого объема пород которые значительно ниже природных и образовавшихся в результате влияния выработки.

В разгруженном объеме пород между подсяивой выработки и податливым слоем 3 на некотором расстоянии выполняется параллельная ему криволинейная полость для грузонесущего слоя 2, в которую нагнетается связующий породные обмотки твердеющий, например цементно-песчаный или полимерный, раствор 5, который вместе с ними образует прочный наполнитель грузонесущего слоя 2 обратного свода.

Набор прочности наполнителя грузонесущего слоя 2 происходит без влияния проявлений горного давления, так, как он защищен податливым слоем 1Выбрав радиус кривизны и толщину грузонесущего 2 и податливого 3 слоев обратного свода, прочность свзующего продольные обломки раствора 5, пористость и процент уплотнения эластичного материала 6, стрелу прогиба обратного свода и расстояние между слоями 2 и 3, представляется возможным с помощью предлагаемой крепи обеспечить устойчивость выработок расположенных в пучащих породах, в широком диапазоне горногеологических условий.

Таким образом, изобретение позволяет обеспечить устойчивость почвы выработки при пучащих породах; удешевить крепь путем: а) исключения необходимости применения опалубок для устройства обратных сводов, так как в предлагаемой горной крепи функцию опалубки выполняет породный массив; б) сокращение объема работ по выемке горной Массы для устройства обратного свода; в) исключение засыпки обратного свода балластом для размещения на нем транспортных средств и пешеходных дорожек; г) сокращения затрат на материалы для обратного свода; д) снижение затрат на ремонт обратного свода; повысить коэффициент использования поперечного сечения выработки; обеспечить высокие темпы проходки горных выработок .

Экономический эффект от применения предлагаемой крепи может быть получен за счет уменьшения затрат на прохождение, крепление и ремонт обратного свода, а также за счет исключения бетона, как конструктивного материала крепи, и опалубки для его укладки.

Формула изобретения

Крепь горной выработки, включающая двухслойный свод и заполненный лоток, отличающи йс я тем, что, с целью исключения выемки породы при возведении обратного свода и последующего заполнения лотка, каждый из слоев обратного свода выполнен в виде искусственно образованной криволинейной полости, заполненной породными обломками и связующим материалом, жестким для внутреннего слоя и эластичным для наружного, причем между внутренним и наружным слоями обратного свода располо5кен слой ненарушенной породы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Максимов А.П. Горное давление и крепь выработок . М., Недра , 1973, с. 168.

2.Лиманов Ю.А. Метрополитены. М., Транспорт, 1971, с. 47 (прототип) .

тт.

г

Фиг.1

j , j 4 I , - j

- ::-fV:лVA / I ;

5 iФиг. 2