Породная крепь горных выработок

 

Изобретение относится к горной пром-сти и предназначено для крепления горных выработок (ГВ). Цель - снижение трудоемкости работ по возведению крепи и экономии упрочняющего раствора путем уменьшения площади зоны упрочненных пород (УП) при сохранении несущей способности крепи. Зона УП выполнена переменной толщины, расположена в своде и бокач ГВ и находится под действием неравнокомпонентного природного поля напряжений (ППН) Со стороны действия большей составляющей ППН в середине свода ГВ зона УП имеет минимальную толщину, а со стороны действия меньшей составляющей ППН в боках ГВ на уровне почвы она имеет максимальную толщину В промежуточных точках контура ГВ толщина зоны УП изменяется плавно. Толщина зоны УП в указанных точках ГВ определяется по приведенным в изобретении математическим выражениям . После определения конфиг рации зоны упрочненных пород возводят изолирующую оболочку, препятствующую изливанию инъекционного раствора в ГВ при его нагнетании во вмещающий массив Уменьшение толщины зоны УП в своде при одновременном ее увеличении в бокач ГВ позволяет улучшить условия работы крепи и в наибольшей степени использовать несхщую способность вмещающего массива 1 ил (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 D 11 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4624982/03 (22) 14.11.88 (46) 28.02,91. Бюл. № 8 (71) Научно-исследовательский институт строительства угольных и горнорудных предприятий и Московский горный институт (72) Ю. В. Бурков, Г. И. Комаров, С. А. Бачурин и П. А. Пилевский (53) 622.281.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 985304, кл. Е 21 D 11/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 898083, кл. Е 21 D ll/00, 1980. (54) ПОРОДНАЯ КРЕПЪ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относ ится к горной пром-сти и предназначено для крепления горных выработок (ГВ). Цель — снижение трудоемкости работ по возведению крепи и экономии упрочняющего раствора путем уменьшения площади зоны упрочненных пород (УП) при сохранении несущей способности крепи. Зона УП выполнена переменИзобретение относится к подземному строительству, в частности к созданию в нарушенных породах крепей, использующих несущую способность упрочненного скрепляющими растворами вмещающего выработку породного массива в условиях преобладающей вертикальной составляющей природного поля напряжений.

Целью изобретения является снижение трудоемкости работ по возведению крепи и экономия упрочняющего раствора путем уменьшения площади зоны упрочненных пород при сохранении несущей способности крепи.

На чертеже показан поперечный разрез закрепленной выработки.

„„SU„„1631182 А 1

2 ной толщины, расположена в своде и боках

ГВ и находится под действием неравнокомпонентного природного поля напряжений (ППН). Со стороны действия большей составляющей ПП Н в середине свода ГВ зона

УП имеет минимальную толщину, а со стороны действия меньшей составляющей ППН в боках ГВ на уровне почвы она имеет максимальную толщину. В промежуточных точках контура ГВ толщина зоны УП изменяется плавно. Толщина зоны УП в указанных точках ГВ определяется по приведенным в изобретении математическим выражениям. После определения конфигурации зоны упрочненных пород возводят изолирующую оболочку, препятствующую изливанию инъекционного раствора в ГВ при его нагнетании во вмещающий массив. Уменьшение толщины зоны УП в своде при одновременном ее увеличении в боках ГВ позволяет улучшить условия работы крепи и в наибольшей степени использовать несущую способность вмещающего массива. 1 ил.

Крепь горной выработки состоит из изо лирующей оболочки 1, припятствующей изливанию инъекционного раствора в выработку при его нагнетании во вмещающий массив, а также зоны 2 упрочненных пород, расположенной в своде и боках выработки.

Зона 2 упрочненных пород имеет переменную толщину, в середине свода выработки со стороны действия большей составляющей природного поля напряжений эта толщина минимальна и определяется из выражения (1). В боках выработки на уровне ее почвы со стороны действия меньшей составляющей природного поля напряжений зона 2 упрочненных пород выполнена максимальной толщины, которая определяется

1631182

cos.iP (3) Тк=

Формула изобретения

Т„

os, из выражения (2). В промежуточных точках контура выработки толщина зоны 2 упрочненных пород плавно изменяется и определяется из выражения (3) . Выражения (1 — 3) однозначно описывают конфигурацию зоны 2 упрочненных пород:

3((— 2 (l — i„) e — /-- т о(-ать)та т

Т4 (I+(Il) (04+ 0"4)е а(яа j (2)

Я где Т,,Тв,T соответственно толщина зоны упрочненных пород в середине свода, в боках на уровне почвы и в промежуточных точках контура выработки, м;

Т вЂ” толщина зоны упрочненных пород постоянной толщины, обеспечивающая необходимую несущую способность, определяемая по известным методикам, м; — коэффициент инъекционного упрочнения пород, )1;

Х вЂ” отношение горизонтальной составляющей природного поля напряжений в массиве к вертикальной составляющей, при A(0,5, Х принимается равной 0,5

l — относительная тол0,63/3»r. шина зоны упроч ненных пород;

В,Н,S00 — соответственно ширина, высота и площадь поперечного сечения выработки в проходке, м, м, м ; х,у — координаты точек контура выработки, м; — наименьший угол между радиусом вектором (х,у), проведенным к контуру выработки и нормалью к контуру в этой точке, град.

Снижение площади зоны упрочненных пород достигается за счет уменьшения толщины этой зоны в своде при одновременном ее увеличении в боках выработки, что ведет к такому изменению напряженно-деформированного состояния крепи, которое позволяет улучшить условия ее работы и в наибольшей степени использовать несущую способность вмещающего массива.

Площадь зоны упрочнения переменной толщины меньше площади зоны упрочнения

ПОСтОяННОй тОЛщИНЫ В аа раэ, ГдЕ ан ОПрЕдЕляется из выражения (4): — (0,(4(() — ))+(О(— О S) j (4) 5

Крепь возводится следующим образом.

Предварительно по известным методикам или по данным практики определяется толщина 3 зоны упрочненных пород постоянной толщины, которая в данных горногеологических условиях обеспечивает необходимую несущую способность. Далее согласно выражениям (1) — (3) определяется конфигурация зоны 2 упрочненных пород.

Любым из известных способов возводится изолирующая оболочка 1. Бурятся инъекционные шпуры, глубина которых соответствует толщине зоны 2 упрочненных пород в местах их расположения и определяется из выражения (3), в котором в качестве параметров х и у выступают координаты устьев шпуров на контуре выработки. Производится монтаж соответствующего оборудования, нагнетание упрочняющего раствора в массив и создание тем самым грузонесущей крепи, использующей несущую способность упрочненного породного массива.

Предложенная конструкция крепи позволяет в зависимости от конкретных горногеологических условий и физико-механических свойств упрочняющего раствора уменьшить площадь зоны упрочнения до 50%.

Породная крепь горных выработок, включающая изолирующу.о оболочку и зону упрочненных пород, расположенную в своде и боках выработки и находящуюся под действием неравнокомпонентного природного поля напряжений, отличающаяся тем, что, с целью снижения трудоемкости работ по возведению крепи и экономии упрочняющего раствора путем уменьшения площади зоны упрочненных пород при сохранении несущей способности крепи, зона упрочненных пород выполнена переменной толщины, при этом со стороны действия большей составляющей природного поля напряжений в середине свода выработки зона упрочненных пород имеет минимальную толщину, которая определяется из выражения

3;=Т1(— 2(l — 3)e а а со стороны действия меньшей составляющей природного поля напряжений в боках выработки на уровне почвы она имеет максимальную толщину, которая определяется из выражения

- + — + — 0,04 — 2о((—., ф2 при этом в промежуточных точках контура выработки толщина зоны упрочненных пород определяется из выражения

1631182 где Т,Т,Т вЂ” относительная толщина зоны упрочненных пород;

Я Ю

Г

/

0 Х

Соста ви тел ь Л. Березки н а

Редактор О. Спесивых Техред А. Кравчук Корректор О. Кравцова

Заказ 529 Тираж 285 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 соответственно тол щи н а з оны упрочненных пород в середине свода, в боках на уровне почвы и в промежуточных точках контура выработки, м; 5 толщина зоны упрочненных пород постоянной толщины, обеспечивающая необходимую несущую способность, определяемая по известным методикам, м; коэффициент инъекционного упрочнения пород; отношение горизонтальной составляющей природного поля напряжений в массиве к вертикальной составляющей; т

0,63 S

В,Н,Snp — соответственно ширина, высота и площадь поперечного сечения выработки в проходке, м, м, м; х,у — координаты точек контура выработки, м; — наименьший угол между радиусом вектором (х,у), проведенным к контуру выработки, и нормалью к контуру в этой точке, град.