Крепь подземных выработок

 

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для крепления выработок. Цель - повышение надежности крепи. Крепь состоит из верхняка 1 и стоек, которые соединены замками податливости. По внешнему периметру крепи закреплены опорные элементы (Э), которые выполнены в виде клина (К). Каждый К имеет подвижные грани 6, шарнирно соединенные между собой, и упругий сжимаемый Э 7, размещенный внутри К. Ось шарнира 8 подвижно установлена в отверстиях 9 стоек 10, жестко скрепленных со стойками и верхняком арок. Под действием давления пород на грани 6 угол раскрытия К уменьшается, а К внедряется в породы. При внедрении К породы разрушаются, их давление на крепь снижается и под действием Э 7 происходит раскрытие угла К до первоначального. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 0 11/14

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг..3 (21) 4674453/03 (22) 04.04,89 (46) 30.07.91. Бюл. М 28 (71) Донецкий политехнический институт (72) И.M.Ïîíîìàðåâ, Н.И.Трунова и А.А.Андриевский (53) 622.281.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1184947, кл, Е 21 0 11/14, 198р.

Ерофеев А.М., Мирошникова Л.А. Повы. шение надежности крепи горных выработок. М.: Недра, 1988, с. 314. (54) КРЕПЬ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для крепления выработок. Цель — повышение надежности крепи. й

„„5U „„1666744 А1

Крепь состоит из верхняка 1 и стоек, которые соединены замками податливости. По внешнему периметру крепи закреплены опорные элементы (Э), которые выполнены в виде клина (К), Каждый К имеет подвижные грани 6, шарнирно соединенные между собой, и упругий сжимаемый Э 7, размещенный внутри К. Ось шарнира 8 подвижно установлена в отверстиях 9 стоек 10, жестко скрепленных со стойками и верхняком арок, Под действием давления пород на грани 6 угол раскрытия К уменьшается, а К внедряется в породы. При внедрении К породы разрушаются, их давление на крепь снижается и под действием Э 7 происходит раскрытие угла К до первоначального. 4 ил, 1666744 желобам 10, 30

55 равновесия системы порода — крепь. Продолжительность состояния равновесия зависит от конкретных условий.

При нарушении равновесия боковые породы перемещаются под влиянием высоких внутренних напряжений, За счет смещения

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к области крепления горных выработок при разработке, угольных пластов на глубоких горизонтах в, условиях повышенного горного давления и 5 интенсивного смещения пород, Целью изобретения является повышение надежности крепи.

На фиг.1 показана крепь, общий вид; на фиг.2 -- то же, вид сбоку; на фиг,3 — клин с 1 подвижными гранями в сборе; на фиг,4— разрез, перпендикулярный продольной Оси арки крепи на фиг,3, Арочная податливая незамкнутая крепь для выработок глубоких горизонтов содер- 1, жит верхняк 1, боковые стойки 2, vîToðûå соединены в узлах податливости 3 хомутами с планками и гайками 4, Клин 5 с подвижны. ми гранями включает грани б, шарнирно ! соединенные между собой, и упругий сжи- 2, маемый элемент 7, закрепленный внутри клина между гранями 6. Ось шарнира 8 подвижно закреплена в отверстиях 9 стоек 10,, жестко закрепленных внутри желоба верх. няка 1 и боковых стоек 2. 2

Жесткое межрамное ограждение, выполнено из сопрягающихся желобов 11 и содержит в узле сопряжения желобов клин

12.

Клин 5 с подвижными гранями изгатавIlMBBIoT отдельными секциями длиной 300"

"400 мм и закрепляют по периметру верхня. ка 1 и боковых стоек 2 на поверхности с

, помощью электросварки, Крепь устанавливают в проходческом забое в последова гельности, регулируемой соответствующей инструкцией, После установки двух соседних арок ространство между ними перекрывают жестким межрамным ограждением 13, Работа крепи рассматривается применительно к большой глубине разработки в условиях незатухающей ползучести пород, что имеет место; когда напряжение в породах превышает их прочность. В этих условиях смещения-пород кровли и боков происходят примерно с одинаковой скоростью. Возможны три схемы работы крепи.

Схема 1. Давление смещающихся пород передается на раскалывающую кромку

14 клина 5 с изменяемым углом раскрытия, Когда давление кромки 4 клина 5 на породы превышает их прочность на раскалывание (растяжение), происходит разрушение пород на некоторую глубину, Куски разрушенных за счет раскалывания пород по желобам межрамного ограждения 13 под действием сил собственного веса перемещаются вниз и скапливаются на почве выработки. В условиях слабых пород куски значительных размеров дополнительно раскалываются жестким клином 12 межрамного ограждения 13. При дальнейшем смещении кровли и боков взаимодействие их с крепыо не изменяется

Схема 2. В условиях более прочных пород клин 5 внедряется в породы на некоторую глубину без их разрушения. 3а счет внедрения клина 5 в породы давление на боковые грани б клина 5 постепенно увеличивается. Когда суммарная величина сил, действующих на грани клина 5 по нормали, превышает прочность упругого сжимаемого элемента 7, грани клина 5 сходятся, угол раскрытия граней 6 уменьшается и за счет этого клин 5 внедряется в породы на значительную величину, что приводит к раскалыванию пород. Куски породы, отколотой от массива под действием клина 5, по желобам межрамного ограждения 13 под силой собственного веса скатываются вниз и скапливаются на почве выработки, Куски породы значительного размера дополнительно раскалываются клином 12 межрамного ограждения 13 и также скатываются вниз по

После откалывания кусков породы от массива давление на грани клина 5 уменьшается, грани б под влиянием сил упругого восстановления элемента 7 расходятся и сопротивление клина смещающимся породам увеличивается, Наступает короткий период равновесия системы крепь — порода. Это равновесие сохраняется до тех пор, пока давление пород не начнет сжимать грани б клина 5. После этого цикл работы клина повторяется.

Схема 3. Известно, что прочность пород в глубине массива выше, чем прочность вблизи стенок выработки. Если в процессе смещения пород давление их на раскалывающую кромку 14 клина 5 и на грани 6 превышает усилие сжатия упругого элемента 7. а породы не разрушаются, тс в этом случае суммарная величина вертикальных и горизонтальных сил, действующих на клин 5, а через него на верхняк 1 и боковые стойки 2, превышает сопротивление арки податливасти и происходит проскальзывание концов верхнякэ 1 и стоек 2 в узлах податливости 3, За счет проскальзывания верхнякэ 1 и стоек

2 в узлах податливости 3 нагрузка на арку уменьшается и смещение в узлах податливости прекращается, Наступает состояние.1666744 породы разрыхляются, прочность их уменьшается. В породах уменьшенной прочности повторяется схема 2 работы клина 5, характеризующаяся уменьшением угла раскрытия граней клина, что приводит к разрушению пород за счет их раскалывания клином.

Формула изобретения

Крепь подземных выработок, включающая соединенные замками податливости стойки и верхняк и закрепленные по внешнему периметру крепи опорные элементы, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности крепи, опорные

5 элементы выполнены в виде клиньев, каждый из которых имеет внутри упругий элемент, а грани клиньев соединены в их вершинах шарниром, выполненным в виде оси. связанной по концам с жестко закреп10 ленными внутри профиля крепи стойками.

1666744

Составитель Л. Чистова

Редактор К, Крупкина Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В. Гирняк

Заказ 2508 Тираж .293 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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