Способ крепления горных выработок в условиях напряженного состояния массива

 

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при подземной разработке полезных ископаемых на удароопасных месторождениях с неоднородным полем напряжений. Техническая задача - создание безопасных условий труда и увеличение срока службы крепи. Способ крепления горных выработок включает установку крепи с зазором между крепью и контуром выработки и заполнение зазора демпферным слоем из неоднородного по плотности материала. Новым в способе является то, что демпферный слой сооружают из неоднородного по плотности материала с увеличением плотности от контура выработки в направлении к крепи и в условиях неоднородного напряженного состояния массива горных пород в зонах действия минимальных напряжений (σ_min) переменная плотность забутовочного материала больше, чем в зонах действия максимальных напряжений (σ_max). 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при подземной разработке полезных ископаемых на удароопасных месторождениях с неоднородным полем напряжений.

Известны способы крепления горных выработок [1, 2] в соответствии с которыми крепление горных выработок включало в себя установку крепи с зазором между крепью и контуром выработки и заполнение зазора демпфирующим слоем из кускового материала с упрочнением забутовочного материала и без упрочнения.

Недостатком данных способов является их использование без учета специфики напряженного состояния массива горных пород и характера деформирования горных пород на контуре выработанного пространства. Забутовочный однородный кусковый материал заполняется между крепью и контуром выработки равномерно, как в зонах действия максимальных напряжений (σ_max), так и в зонах действия минимальных напряжений (σ_min), т.е. нагрузка на крепь распределяется неравномерно.

Наиболее близким к предлагаемому является способ [1] в соответствии с которым заполнение зазора между крепью и контуром выработки осуществляется из однородного по размерам кускового материала, причем суммарный объем пустот между кусками принимают равным приросту объема контура выработки в зазоре за время ее существования.

Недостатком этого способа является то, что не учитывается перераспределение напряженного состояния массива; забутовочный однородный кусковой материал заполняется между крепью и контуром выработки равномерно, как в зонах действия максимальных напряжений (σ_max), так и в зонах действия минимальных напряжений (σ_min), т. е. создается ситуация, когда нагрузка на крепь распределяется неравномерно.

Задача изобретения создание безопасных условий труда и увеличение срока службы крепи в условиях напряженного состояния массива горных пород.

Задача решается тем, что в способе крепления горных выработок в условиях напряженного состояния массива, включающем установку крепи с зазором между крепью и контуром выработки и заполнение зазора демпферным слоем, демпферный слой сооружают из неоднородного по плотности материала с увеличением плотности от контура выработки в направлении к крепи, причем в зонах действия минимальных напряжений переменная плотность забутовочного материала больше, чем в зонах действия максимальных напряжений.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

После определения ориентации главных напряжений в приконтурном массиве выработки и установки крепи с зазором между крепью и контуром выработки сооружают демпферный слой из неоднородного по плотности забутовочного материала с увеличением плотности забутовки от контура выработки к крепи; для создания равномерного распределения нагрузки на крепь в зонах действия σ_max общую переменную плотность демпферного слоя делают меньше, чем в зонах действия σ_min.

На чертеже изображена горная выработка в разрезе.

Пример. Предварительно оценивают напряженно-деформированное состояние массива (σ) в районе горной выработки 1 с установлением зон действия σ_max и σ_min на контуре выработки, например место щелевой разгрузки. Возводят крепь 2 с зазором 3 между крепью и контуром выработки 1. Демпферный слой 4 сооружается из неоднородного по плотности материала (например, дробленая порода) с увеличением плотности забутовки от контура выработки к крепи с помощью машины для забутовки и закрепки выработанного пространства. Для создания большей податливости забутовочного слоя в зонах действия σ_max общую переменную плотность, которая и так неравномерная (снижается по направлению от крепи к стенке выработки), делают меньше, чем в зонах действия σ_min. Такая конструкция забутовки способствует равномерному распределению нагрузки от релаксации горного массива на крепь.

Формула изобретения

Способ крепления горных выработок в условиях напряженного состояния массива, включающий установку крепи с зазором между крепью и контуром выработки и заполнение зазора демпферным слоем, отличающийся тем, что в условиях неоднородного поля напряжений демпферный слой сооружают из неоднородного по плотности забутовочного материала с увеличением плотности от контура выработки в направлении к крепи, причем в зонах действия σ_min- минимальных напряжений переменная плотность забутовочного материала больше, чем в зонах действия σ_max- максимальных напряжений.

РИСУНКИ

Рисунок 1