Крепь горных выработок из набрызг-бетона

 

Изобретение относится к горной промышленности . Целью является снижение трудоемкости и упрощение технологии возведения крепи. Крепь включает упрочненный породный слой (УПС) 1, демпферный сл ой 2 и набрызг-бетонный слой 3 с анкерами 4. При этом УПС 1 выполнен с возможностью перемещения относительно продольной оси анкеров 4 с реакцией отпора, равной несущей способности системы анкер - стопорный элемент - упрочненный породный слой. Демпферный слой 2 снабжен стопорными элементами, взаимодействующими с анкерами 4 и УПС 1. Диаметр стопорных элементов определяется по формуле dc + + 2(г:4-5н:ё о1. .) 1 -sin f: r :Cos4 f где d - диаметр арматурного стержня анкера; от - предел текучести стали; 6нтолщина упрочненного породного слоя; а - предел прочности на сжатие скрепляющего материала, frp - коэффициент трения скрепляющего материала по стали; ф и тс - угол внутреннего трения и предел прочности на с-рез материала стопорного элемента. В кровле и боках выработки устанавливают анкеры 4. На иородную поверхность методом набрызга наносят твердеющий материал, создавая т.обр. УПС 1. Одновременно, не меняя состава твердеющего материала, возводят стопорные элементы 5. Затем возводят слой 2. При достижении слоем 2 расчетной толщины , не прерывая набрызг-бетонирование, возводят слой 3. 12 ил. I СО со Риг. 7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51! 4 E 21 D ll/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 3867727/22-03 (22) 06.03.85 (46) 07.04.87. Бюл. № 13 (75) Г. А. Симанович и И. А. Симанович (53) 622.281 (088.8) (56) Москов В. М. и др. Применение набрызг-бетона при проведении горных выработок. M.: Недра, 1968, с. 112 — 113, рис. 54.

Заславский Ю. 3. и др. Бетонная крепь, технология и механизация ее возведения.

Донецк.: Донбасс, 1973, с. 55 — 72, рис. 7, 10. (54) КРЕПЬ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ИЗ

НАБРЫЗГ-БЕТОНА (57) Изобретение относится к горной промышленности. Целью является снижение трудоемкости и упрощение технологии возведения крепи. Крепь включает упрочненный породный слой (УПС) 1, демпферный слой

2 и набрызг-бетонный слой 3 с анкерами 4.

При этом УПС 1 выполнен с возможностью перемещения относительно продольной оси анкеров 4 с реакцией отпора, равной несущей способности системы анкер — стопорÄÄSUÄÄ 1301979 А1 ный элемент — упрочненный породный слой.

Демпферный слой 2 снабжен стопорными элементами, взаимодействующими с анкерами 4 и УПС 1. Диаметр стопорных элементов определяется по формуле с!с = d (1+

+2(бр. 4 — 5н,.:d6 è f,ð.) 1 — sin f:,cosV где d — диаметр арматурного стержня анкера; o. — предел текучести стали; о.— толщина упрочненного породного слоя; а,— предел прочности на сжатие скрепляющего материала, !Тp — коэффициент трения скрепляющего материала по стали; rp и т — угол внутреннего трения и предел прочности на срез материала стопорного элемента. В кровле и боках выработки устанавливают анкеры 4. На яородную поверхность методом набрызга наносят твердеющий материал, создавая т.обр. УПС 1. Одновременно, не меняя состава твердеющего материала, возводят стопорные элементы 5. Затем возводят слой 2.

При достижении слоем 2 расчетной толщины, не прерывая набрызг-бетонирование, возводят слой 3. 2 ил.

1301979 щим образом.

По мере подвигания проходческого за- 40 боя в кровле и боках выработки устанавливают анкеры 4, затем с помощью, например, пневмобетономашины 6 методом набрызга наносят на породную поверхность твердеющий материал, создавая таким образом из омоноличенной породы упрочненный породный слой 1. Одновременно методом набрызга, не меняя состава твердеющего материала, вокруг выступающих частей анкеров возводят стопорные элементы 5 длиной, равной проектной толщине демпферного слоя. 50

1 ,Изобретение относится к горной промышленности, а именно к конструкциям крепей горных выработок из набрызг-бетона.

Цель изобретения — снижение трудоемкости и упрощение технологии возведения крепи.

На фиг. 1 изображена крепь горной выработки, поперечное сечение; на фиг. 2— узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — технологическая схема возведения крепи, поперечный разрез; на фиг. 4 — принципиальная схема расчета деформационной характеристики крепи (кривая 1 — деформационная характеристика породного массива, кривая 2 — зависимость веса пород зоны предельного равновесия от смещения породного контура, кривые 3 и 4— деформационные характеристики крепей);

ыа фиг. 5 — деформирование породной балки без потери сплошности; на фиг. 6 — то же, при образовании и раскрытии трещин в области растягивающих напряжений; на фиг. 7 — то же, в запредельном состоянии породы в опасных сечениях; на фиг. 8 — разрушение породы в опасных сечениях в области сжимающих напряжений и обрушение породной балки; на фиг. 9 — принцип вовлечения пород зоны предельного равновесия в работу по сопротивлению внешним нагрузкам; на фиг. 10 — расчетная схема взаимодействия анкера с упрочненным породным слоем и породным массивом; на фиг. 11зависимость минимально необходимой толщины ((бн)мин упрочненного породного слоя от предела прочности скрепляющего материала тс.н на одноосное сжатие (кривая 5— при d = 20 мм, кривая 6 — d = 25 мм, кривая 7 — при d= 30 мм); на фиг. 12 — расчетная схема к определению наружного диаметра стопорного элемента.

Крепь горных выработок из набрызг-бетона включает упрочненный породный 1, демпферный 2 и набрызг-бетонный 3 слои и анкеры 4 со стопорными элементами 5.

Крепь из набрызг-бетона возводят следуюЗатем возводят демпферный слой 2, введя в состав твердеющего материала необходимое количество поризатора (например, бензосульфокислоты) посредством дозатора 7.

При достижении демпферным слоем расчетной толщины дозатор 7 отключают и, не прерывая процесса набрызг-бетонирования, возводят набрызг-бетонный слой 3 нужной толщины. Таким образом, осуществляют

35 возведение набрызг-бетонной крепи участками вслед за подвиганием проходческого забоя.

Предлагаемая крепь работает следующим образом.

По мере деформации вмещающих выработку пород под воздействием горного давления происходит нагружение первоначально упрочненного породного слоя до уровня, равного величине его несущей способности в жестком режиме работы. После превышения внешними нагрузками этого уровня наступает податливый режим работы упрочненного породного слоя, при котором он, взаимодействуя с анкерами посредством сил трения и путем скола материала стопорных элементов, вовлекает заанкерованный породный массив в сопротивление внешним нагрузкам. При этом происходит сжатие демпферного слоя и посредством этого постепенное нагружение набрызг-бетонного слоя до предельной величины (равной его несущей способности) с одновременным разгружением породного массива без расслоения и нарушения сплош ности пород. Однако большую часть внешних нагрузок воспринимает система упрочненный породный слой — анкера — породный массив и в несколько раз меньшая часть нагрузок передается на набрызг-бетонный слой, что обеспечивает устойчивое состояние выработки при минимальной материалоемкости ее крепи.

Формула изобретения

Крепь горных выработок из набрызг-бетона, включающая упрочненный породный, демпферный и набрызг-бетонный слои с анкерами, отличающаяся тем, что, с целью снижения трудоемкости и упрощения технологии возведения крепи, упрочненный породный слой выполнен с возможностью перемещения относительно продольной оси анкеров с реакцией отпора, равной несущей способности системы анкер — стопорный элемент — упрочненный породный слой, а демпферный слой снабжен стопорными элементами, взаимодействующими с анкерами и упрочненным породным слоем, при этом диаметр стопорного элемента определеч следующим выражением: тт бн с»,, 1 — з и Ч 1 О» = 4 (1+ 2 (— < " Р) >< т. созср я d где d — диаметр арматурного стержня анкера; о. — предел текучести стали; о« вЂ” толщина упрочненного породного слоя; о ..— предел прочности на сжатие скрепляющего материала;

4 — коэффициент трения скрепляющего материала по стали;

<р и т. — угол внутреннего трения и предел прочности на срез материала стопорного элемента.

1301979

Фиг. 2

1 301979

Кс са .и

Ог5

10 риз. 12

Составитель Л. Березкина

Редактор A. Сабо Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 942/33 Тираж яы Г1одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4