Многосекционная горная выработка

 

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано в горно-добьтающей пром-сти и подземном строительстве . Цель - повышение устойчивости выработки путем использования природной несущей способности пород. Многосекционная горная выработка включает крепь, технологическое отделение , разделенное на секции 1, И породонесущую многосвязанную область. Секции 1 имеют анкеры 6, выходящие за пределы упрочняемых пород. При этом многорвязанная область выполнена из разгруженных от исходных напряжений и упрочненных скрепляющим раствором пород и усилена анкерными тяжами 5, пропущенными между соседними сек

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 E 21 D 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИьЛ (1 Г;. :("

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4108446/22-03 (22) 18.06.86 (46) 23.07.88. Бюл. И 27 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) Г.Г.Литвинский, Г.В.Бабиюк и В.В.Сиротюк (53) 622.281 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1048119; кл. E 02 D 29/00,1983.

Авторское свидетельство СССР

В 1146459, кл. E 21 D 9/00, 1985. (54) МНОГОСЕКЦИОННАЯ ГОРНАЯ ВЪ1РАБОТКА (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано в горно-добывающей пром-сти и подземнсм строительстве. Цель — повышение устойчивости выработки путем использования природной несущей способности пород.

Многосекционная горная выработка включает крепь, технологическое отделение, разделенное на секции 1, и породонесущую многосвязанную область.

Секции 1 имеют анкеры 6, выходящие за пределы упрочняемых пород. При этом многосвяэанная область выполнена из разгруженных от исходных напряжений и упрочненных скрепляющим раствором пород и усилена анкерными тяжами

5, пропущенными между соседними сек1411483 циямн 1. Внутри многосвязанной области расположены автономные сближенные выработки, соединенные между собой сбойками 7. При равномерном распределении горного давления многосвязанная область имеет круговую форму, а при неравномерном распределении — вытянутую (в форме эллипса) :ino направлению линии максимального напряжения в массиве,а секции 1 размещены вдоль этого

Изобретение относится к горному делу, а именно к подземным горным выработкам, и может быть использовано в горно-добывающей промышленности и

5 подземном строительстве, Цель изобретения — повышение устойчивости выработки путем использования природной несущей способности пород.,!0

На фиг.1 изображена многосекционная выработка при равномерном горном давлении, сечение; на фиг,2. — то же, при неравномерном горном давлении. 15

Многосекционная горная выработка содержит несколько технологических секций 1 различного назначения,размещенных внутри ее внешнего контура 2.

Каждая технологическая секция 1 зак- 20 реплена ограждающей крепыш 3. Основньг ми несущими элементами крепи многосекционной выработки являются породные конструкции 4, скрепленные анкерными тяжами 5 и связанные с окрыжающим массивом анкерами 6. В породных конструкциях 4 выполнены каналы 7, играющие роль сбоек.

Многосекционная горная выработка представляет собой единое сооружение, 30 образованное в породном массиве. В основе ее разработки лежит идея использования несущей способности пород как элемента породонесущей крепи для управления горным давлением. 35

Технологические секции 1 и грузонесущие породные конструкции 4 размещены внутри внешнего контура 2 многосекционной горной выработки в соответствии с ее технологическим наз- 40 начением и распределением горного направления. Соотношения осей эллипса определяют из уравнения, приведенного в формелу изобретения. В предлагаемой выработке впервые реализуется возможность управления проявлениями горного давления за счет чередования зоны неупругих деформаций с упруго работающими зонами, что резко увеличивает устойчивость выработки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. давления в породном массиве. При этом внешний контур 2 комплексной горной. выработки выполнен с позиции ее равнопрочности и обеспечения наибольшей . устойчивости. Так, при равномерном горном давлении контур 2 выработки при з=1 выполняют близким к кругу, а при неравномерном — вытянутым по направлению действия максимального напряжения в горном массиве. Это приводит к созданию такого поля напряжений вокруг комплексной выработки, когда тангенциальные напряжения на ее контуре 2 будут сжимающими и примерно одинаковыми, а их величина— в 1,5-2 раза меньше максимальных тангенциальных напряжений на контуре обычной выработки в аналогичных условиях. Снижение напряжений в окружающих выработку породах приведет к существенному уменьшению вероятности их разрушения и, следовательно, смещений пород и нагрузок на крепь, т.е. к повышению устойчивости выработки.

На фиг.2 показана многосекционная горная выработка, внешний контур которой вытянут по направлению действия максимального напряжения 6 ) 6 в У соответствии с чем выбрана форма эллипса, удовлетворяющая уравнению устойчивости. В частности,, при равной прочности пород в кровле и боках s=1 и значении коэффициента Я= !

=0 5 соотношение осей эллипса следует принять равным b/à=2.

Кроме того, в предлагаемой выработке- достигается принципиально новое взаимодействие горного массива с грузонесущими конструкциями 4, выполнен1411483 ными из разгруженных и упрочненных пород. После создания грузонесущие конструкции 4 на контакте с породным массивом не испытывают эагружения, поскольку концентрация напряжений в результате разгрузки пород внутри ее контура 2 оказывается снятой и перенееенной в массив, Если напряжения повышают прочность пород массива, 10 вокруг внешнего контура 2 многосекционной выработки начинает образовываться зона неупругих деформаций, что формирует давление на грузонесущие породные конструкции 4, которые, 15 вовлекаясь в работу против сил горного давления, обеспечивают неизменность контура технологических секций и их надежную эксплуатацию в течение всего срока службы. 20

Грузонесущие конструкции 4 иэ разрушенных камуфлетным взрывом и упрочненных пород, взаимодействуя с окружающим массивом, перераспределяют действующие нагрузки на жесткие с высокой грузонесущей способностью породные ядра и перемычки, тем самым. предотвращая возможные сдвижения внешнего контура 2 комплексной выработки. С целью обеспечения совместной 30 работы грузонесущих породных конструкций 4, ограждающей крепи 3 технологических секций 1 и окружающих комплексную выработку пород, через разгруженную и упрочненную породы пропущены анкерные тяжи 5 и установлены анкеры 6. Анкерные тяжи 5 обеспечивают предварительное напряжение груэонесущих породных конструкций 4, рабо.тают на растяжение и тем самым пред- 40 отвращают образование зон неупругих деформаций вокруг технологических секций 1, выполненных в виде отдель.ных автономных выработок, отделенных одна от другой грузонесущими породны- 45 ми конструкциями 4. Форма технологических секций принята по условиям размещения в них транспортных средств и коммуникаций с необходимыми зазорами, проветривания подземных вырабо- 50 ток и требуемой несущей способности грузонесущих породных конструкций 4 °

Так как при черезмерном горном давлении на больших глубинах разработки возможно образование зон разрушения вокруг технологических секций 1, то для повышения их устойчивости и предотвращения обрушения пород они закреплены ограждающей крепыш 3 (типа набрыэг-бетона), которая, взаимодействуя с участками разрушенных пород, обеспечивает сохранность каждой технологической секции 1.

Таким образом, в предлагаемой многосекционной выработке впервые реализуется воэможность управления проявлениями горного давления путем создания конструкции, в которой зоны неупругих деформаций чередуются с упpyro работающими зонами.. Так, возможны зоны разрушения вокруг одной или каждой технологической секции 1 и эона разрушения вокруг внешнего контура 2 комплексной выработки. Это резко увеличивает устойчивость выработки даже при весьма сильном горном давлении на больших глубинах разработки и обеспечивает надежность функционирования технологических секций 1.

Для обеспечения технологической взаимосвязи смежных секций 1 в теле груэонесущих породных конструкций 4 из разгруженных и упрочненных пород выполнены сбойки 7, закрепленные так" же ограждающей крепыш 3.

Таким образом, применение предлагаемой многосекционной горной выработки позволит существенно повысить устойчивость пород даже в самых сложных. горно-геологических условиях, снизить стоимость строительства шахты за счет уменьшения общей протяженности выработок, а также снизить потери угля в охранных целиках.

Ф о р м у л а и э обре т е н и я

1. Многосекционная горная выработка, включающая крепь и технологическое отделение, разделенное на секции, которые имеют анкеры, выходящие за пределы упрочняемых пород, о т л и — . чаю.щаяся тем, что, сцелью повышения устойчивости, выработки путем использования природной несущей способности пород, она имеет породонесущую многосвязанную область, выполненную из разгруженных от исходных напряжений и упрочненных скрепляиицим раствором пород и усиленную анкерньаки тяжами, пропущенными между соседними секциями технологического отделенйя, при этом внутри многосвязанной области расположены автономные сближенные выработки, соединенные между собой сбойками.

1411483 (4Л) +s/Ë

Ь/а=

+(1+s) (1-Я) (4Я) ", Составитель Л.Березкина

Редактор А.Козориз Техред Л.Сердюкова Корректор Э.Лончакова

Заказ Çá35/31 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Гаушская наб., д. 4/5

Производственно-полигон-"фическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Горная выработка по п.1, о тх и ч а ю щ а я с я тем, что породо есущая многосвязанная область имеет круговую форму при равномерном расределении горного давления, а при еравномерном распределении — вытян тую B форме эллипса по направлению л нии дейстяия максимального напряжен в массиве, а технологические сек- 10 и размещены вдоль этого напряжения, и ичем соотношение осей эллипса определено из уравнения где b/à — соотношение осей эллипса породонесущей области;

s — соотношение прочностей пород на соответстнующих осях в п.а.эллипса;

- коэффициент боконого распора массива пород.