Способ проведения подземной выработки

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при строительстве подземных выработок. Цель - повышение устойчивости выработки за счет снижения напряжений на ее контуре до минимально возможных. Для этого сначала определяют коэффициент μ бокового распора, не нарушенного выработкой массива горных пород, соответствующий глубине заложения подземной выработки. Затем осуществляют первоначальную проходку выработки и в зависимости от величины μ формируется циклоидовидный контур поперечного сечения выработки, обеспечивающий ее максимальную устойчивость. Параметрические уравнения циклоидовидной кривой имеют вид X = H [(A - B)SIN Θ - C <SP POS="POST">.</SP> SIN 2 Θ - DSIN 3 Θ], Y = H [(A + B) COS Θ + C COS 2 Θ + D COS 3 Θ, где X, Y - координаты точек контура подземной выработки

H - высота выработки

A,B,C,D - величины, зависящие от μ

Θ - полярный угол, изменяющийся от 0 до 360°. Такие формы поперечных сечений подземных выработок максимально разгружают их контуры от напряжений. Проведение таких выработок позволит максимально сократить, а в некоторых случаях вообще исключить затраты на их поддержание. 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ((9) Я0 (ill 1 (51)5 Е 21 Р 13/02 р(ч у, ° . (л;((," (I

Ф1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р

° и

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 407 i 024/23-03 (22) 08.04.86 (46) 30.01.90. Бюл. Р 4 (71) Волгоградский инженерно-строите Jl bHbIA ин cT HT) T (72) В.К.Цветков (53) 622.281.5(088.8) (56) Ержанов К.С. и др. Аналитические вопросы механики горных пород.

Алма-Атя: Наука, 1979, 13-19.

Коротаев Ю.П. и др. Добыча, транспорт и подземное хранение газа. M.:

Недра, 1984. (54) С1ГОСОБ ПРОВЕДЕНИП ПОДЗЕМНОЙ

ВЬГРАБОТ КИ (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при строительстве подземных выработок. Цель — повышение устойчивости выработки за счет снижения напряжений на ее контуре до минимально воз-. можных. Для этого сначала определяют коэффициент М бокового распоря, не

ИзобреTPHHP отnocHTcH K горному делу и может быть использовано при строительстве подземных выработок, например, для хранения газа, сооружаемых в однородных, я также неоднородных породах дри горизонтальном залегании слоев.

Цель изобретения — IIQBblliIE ние устойчивости выработки эя счет снижения напряжений на ее контуре до MHнимально возможных.

На фиг. 1 изображен свободный от напряжений гипоциклоидяльный контур

2 нарушенного выработкой массива горных пород, соответствующий глубине заложения подземной выработки. Затем осуществляют первбначальную проходку выработки и в зависимости от величины р формируется циклоидовидный контур поперечного сечения выработки, обеспечивающий E å максимальную устойчивость. Параметрические уравнения циклоидонидной кривой имеют вид х=

=h ((A-В)sin -С sin2 -Dsin38); у=

=h ((А+В)cos8+Ccos28+Dcos35), где х, у — координаты точек контура подземной выработки; h — высота выработки;

А,В,С,D — величины, зависящие от р;

8 — - полярный " угол,, изменяющийся от 0 д до 360 . Такие формы поперечных сечений подземных выработок максимально разгружают их контуры от напряжений. Проведение таких выработок позволяет максимально сократить, а в некоторых случаях вообще исключитьзатраты на их поддержание. 3 ил., 1 табл. поперечного сечения выработки, соот- ц ветствующий значению коэффициента бокового распоря Р =1; ня фиг. 2 - свободный от напряжений контур поперечного сечения выработки, соответствующий значению Р =0,5; на фиг. 3 — свободный от напряжений астроидальный контур поперечного сечения выработки ы Ъ, соответствующий любому значению величины чЪ О.

Формирование контура подземной выработки производят по циклоидовидной

1539323 кривой, параметрические уравнения

K0T0p0H HMpIoT BHzt

x=h ((А о)ввп СП1п2о-СП1п)о) у=11 ((АвВ)сововссов2ввосов)о), (1) где х,у - координаты точек контура поперечного сечения;

Oy - вертикальная ось симметрии, параллельная наибольшему 10 главному напряжению;

h - -высота выработки;

8 — полярный угол (изменяется от О до 360 ).

Величины А,В,С,D зависят от коэф- 15 фициента бокового распора Р и опре)(вселяются соотношениями: при р =1 !

А=-0,5; С=О,25; B=D=O (гипоциклоИдальный профиль); если 0,2 (2 1

1+ М 20

А= — — — -==у,—

Гт.= Г у

))о-5+41 — 6

D=A)I — — —, (2) 25

2112 °

В=-(0,5+А+0); C=0,5 для любого значения () 0 А=-0,375; ,D=-О,f25; B=C=O (астроидальный про филь) .

При проведении выработок осуществ- 30 ляются следующие мероприятия.

Определяется коэффициент бокового распоря Р не нарушенного выработкой массива горных пород, соответст1 вующий глубине заложения подземной выработки. С помощью проходческих комбайнов или буровзрывным способом с применением погрузочных машин производится первоначальная проходка выработки. В зависимости от величины

))(формируется циклоидовидный контур поперечного сечения выработки, обеспечивающий ее максимальную устойчивость.

Построение контуров поперечных (5 сечений выработок осуществляется следующим образом. Сначала по формулам (2) при заданном значении величины

P 6 (0,2,1) вычисляют безф4змерные коэффициенты А,В,С,2) (величины этих коэффициентов для гипоциклоидального и астроидального контуров приведены).

Затем их значения подставляют в цараметрические уравнения контура (1). о

Изменяя величину угля 8 от О z(о 180 вычисляют в долях h координаты точек контура. Выбирая подходящий масштаб, наносят координаты этих точек относительно координатных осей и, соедиI нив плавной кривой отмеченные точки, получают половину контура. Достроив другую половину (Оу - ось симметрии), определяют искомый контур.

Рассмотрим пример построения контура выработки, свободного от напряжений, Пусть р =0,5, Иэ соотношений (2) имеем: А=-0,4861; D=-0,1146;

В=О,1007.;, С=0,1215. Подставив величины этих коэффициентов в соотношения (1) получаем параметрические г уравнения х=(-0, 5868s in -0, 1215 s in28+

+0, 1146s in38 ) h; (3) у= (-О, 3854сояВ+О, 1215соз2(у-0,1146cos38)h, позволяющие вычислять координаты точек поперечного сечения контура выработки при различных значениях уг(1а8 град х/11 у/h

О О -0,3785

15 -0,1317 -0,3481

30 -О, 2840 -О, 27 30

45 -О, 4554 -О, 1915

60 -0,6134 -0,1389

75 -0,7086 -0,1239

90 —.О, 7014 -О, 1215

105 -0,5870 -0,0865

120 -0,4030 -0,0173

135 -0,2124 -О, 1915

150 -0,0736 0,3946

165 -0,0101 0,5585

180 0 0,6215

Взяв координатную систему осей О, х,у, отметим точки, соответствующие принятым значениям угла((В=О

15 ...180 ) (фиг. 2)). Соединяя их плавной кривой линией, получим половину контура. Построение другой половины очевидно, так как ось Оу является осью симметрии.

Аналогично, с помощью параметрических уравнений (1), строятся циклоидяльный (A=-0,5, C=0,25, B=D=O приp =1) и„астроидальный (Апв-0,375 ,D=-О,125, B=D=0 при И 0) контуры поперечных сечений выработок свободные от напряжений (фиг. 1 и 3).

Предлагаемые формы поперечных сечений подземных выработок максимально разгружают их контуры от напряжений. Поэтому проведение таких выработок позволяет максимально сократить, а в некоторых случаях вообще исключить затраты на их поддержание.(5

Так как при определении форм кон"

)туров выработок использовано точное

I решение соответствующей задачи теории упругости для весомого однородного полупространства, предлагаемые формы поперечных сечений следует использовать при проведении выработок в однородных, а также неоднрродных породах при горизонтальном залегании слоев. В этом случае разгрузка контуров будет наибольшей по сравнению с применяемыми любыми другими формами поперечных сечений подземных выработок. При наклонном расположейии слоев целесообразность применения предлагаемого способа должна

I устанавливаться для каждого частного случая соответствующими исследованиями

Формула изобретения

Способ проведения подэемной выработки, включающий проходку выработки, выемку горной массы и формирование контура ее поперечного сечения, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости Выра

39323 6 ботки за счет снижения напряжений на ее контуре до минимально возможных, формирование контура выработки

5 производят по циклоидовиднои кривой, параметрические уравнения которой имеют вид

x=h ((A-B)sin8 -Csin28 Dsin38J; у=(((А+В)сов8вСсов28+Осов)8), где х,у — координаты точек контура подзечной выработки;

h - -высота выработки;

- полярный угол, О< 8 < 360

А,В,С,D — величины, зависящие от коэффициента бокового распора - ц; при (М =1 А=-0,5; С=0,25; B=D=O, при 0,2 Р 1

20 )4- М

A — — -в — — — °

Э

Р-5+4 —6

1-

D=A — — — —, 6(1+@)

В=-(0,5+A+D), С=О, при P > О А=-0,375; D=-0,125; В=С=О.

1539323

О иг3

Составитель А. Воробьев

Редактор Т.Парфенова Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 197 Тираж 375 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина„ 101