Крепь сопряжения шахтного ствола с выработкой

Полезная модель относится к горной промышленности и касается проходки шахтных стволов и сопряженных с ними горизонтальных выработок в зоне тектонически нарушенных пород. Крепь сопряжения шахтного ствола с выработкой включает основную крепь, крепь усиления, узел податливости, выполненный в виде разъемов между основной крепью и крепью усиления. В основной крепи перед крепью усиления установлен дополнительный узел податливости на расстоянии от первоначального узла податливости не менее наружного диаметра основной крепи. Предложенное техническое решение позволит сделать сопряжение более восприимчивым к воздействию тектонически нарушенных пород и уменьшить жесткий режим эксплуатации сопряжения в таких породах.

Полезная модель относится к горной промышленности и касается проходки шахтных стволов и сопряженных с ними горизонтальных выработок в зоне тектонически нарушенных пород.

Исследованиями установлено, что крепь ствола и сопряжения в тектонически нарушенных породах работают взаимосвязано. Наличие жесткой крепи ствола и сопряжения с горизонтальными выработками приводят к появлению нагрузок, разрушающих данное сопряжение. Эти нагрузки не могут быть предусмотрены действующими методиками расчетов.

Как правило, крепь сопряжения устанавливают в податливом режиме, а крепь ствола - в жестком. После проходки и крепления сопряжения это приводит к дополнительному нагружению ствола. Исчерпав свою податливость, крепь сопряжения начинает работать в жестком режиме, а крепь ствола, исчерпав несущую способность, начинает разрушаться. Если производят перекрепление ствола, то он начинает вновь работать в жестком режиме, а крепь сопряжения, исчерпав свою несущую способность, тоже начинает разрушаться, при этом происходит интенсивное дополнительное нагружение крепи ствола. Далее все циклично повторяется, приводя к разрушению крепи.

Известна крепь вертикальных выработок (А.С. СССР 1544981, публ. 23.02.90), включающая внешний податливый и внутренний жесткие слои, узел податливости, выполненный из опорных колец, разделительных прокладок, горизонтальных стержней и опорных цилиндров. Вся конструкция крепи 1 является сложной, приводящей к удорожанию сооружения и снижению его надежности, т.е. не полностью компенсируется податливость крепи.

Известна крепь в «способе усиления бетонной крепи сопряжения вертикального шахтного ствола с горизонтальной выработкой в солевых породах» (RU 2392438, публ. 20.06.2010), включающая основную крепь и крепь усиления, узел податливости с демпфирующими элементами.

Недостатками устройства в приведенном способе являются: сложная конструкция из-за наличия консольного узла податливости и недостаточная компенсация устойчивости крепи, особенно в зоне тектонически нарушенных пород.

Наиболее близкой по техническому решению является полезная модель «Крепь сопряжения шахтного ствола с выработкой» (RU 105363, публ. 10.06.2011), включающая основную крепь, крепь усиления, узел податливости, выполненный в виде разъемов между основной крепью и крепью усиления, причем при сдвиге поверхностей разъема, возникающий при этом коэффициент трения может достигать максимального значения - до единицы.

Недостатком решения является то, что при достижении коэффициента трения величины единицы в зоне разъема узел податливости не выполняет своей функции, сопряжение ствола с выработкой устанавливается в жестком режиме, недостаточно компенсируется устойчивость соединения.

Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение надежности и устойчивости сопряжения шахтного ствола и выработки в зоне тектонически нарушенных пород.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой крепи сопряжения шахтного ствола с выработкой, включающей основную крепь, крепь усиления, узел податливости, выполненный в виде разъемов между основной крепью и крепью усиления, причем в основной крепи перед крепью усиления установлен дополнительный узел податливости на расстоянии от первоначального узла податливости не менее наружного диаметра основной крепи.

Отличительными признаками устройства является то, что:

- в основной крепи перед крепью усиления установлен дополнительный узел податливости на расстоянии от первоначального узла податливости не менее наружного диаметра основной крепи, за счет чего повышается подвижность и гибкость сопряжения и таким образом обеспечивается надежность, устойчивость и безопасность крепи в зоне тектонически нарушенных пород.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом.

Фиг.1 - сечение крепи сопряжения шахтного ствола с выработкой.

В шахтном стволе 1, который сооружают в тектонически нарушенных породах 2, устанавливают основную крепь 3, подобную основную крепь 3 устанавливают и в выработках 4, (в данном случае представленную в виде горизонтальной выработки). В месте пересечения шахтного ствола 1 и выработки 4 устанавливают крепь усиления 5, которая по сравнению с основной крепью 3 является более жесткой, зависящей от влияния бокового распора тектонически нарушенных пород 2. Между основной крепью 3 и крепью усиления 5 размещены узлы податливости 6, 7, 8, 9, выполненные в виде разъемов в которых при сдвиге поверхности между собой, коэффициент трения может достигать величины до единицы и тогда узел податливости в том или ином месте начинает работать в жестком режиме, что нарушит устойчивость сопряжения. Чтобы уменьшить отрицательные явления в сопряжении шахтного ствола 1 с выработкой 4 в основной крепи 3 устанавливают дополнительные узлы податливости 10, 11, 12, 13, выполненные также в виде разъемов, размещенные на расстоянии L от первоначальных зон податливости 6, 7, 8 и 9 не менее наружного диаметра D основной крепи 3 шахтного ствола 1 и выработки 4, соответственно, т.е. LD (больше или равно).

В основной крепи 3 может быть выполнено не только один дополнительный ряд узлов податливости, а несколько рядов в зависимости от горно-геологических условий данной точки (места) сооружения шахтного ствола.

Допускается между поверхностями разъемов всех узлов податливости размещать материалы, позволяющие уменьшить коэффициенты трения. Это могут быть демпфирующие элементы в виде упругих материалов, выбор которых зависит от тех или иных горно-геологических условий.

Некоторые элементы сопряжения шахтного ствола с выработкой были выполнены в условиях шахты «Центральная» Донского ГОКа.

Предложенное техническое решение позволит сделать сопряжение более восприимчивым к воздействию тектонически нарушенных пород и уменьшить жесткий режим эксплуатации сопряжения в таких породах, т.е. сопряжение получается более подвижным, гибким и безопасным, что обеспечивает его надежность.

Крепь сопряжения шахтного ствола с выработкой, включающая основную крепь, крепь усиления, узел податливости, выполненный в виде разъемов между основной крепью и крепью усиления, отличающаяся тем, что в основной крепи перед крепью усиления установлен дополнительный узел податливости на расстоянии от первоначального узла податливости не менее наружного диаметра основной крепи.