Способ крепления горных выработок

 

Использование: в условиях залегания в боках выработок слабых выдавливающих пород. Сущность изобретения: способ включает возведение поддерживающей рамной крепи с зазором между стойками рам и породами в боках выработки и установку анкеров в породах в боках выработки. Зазор между стойками рам и породами в боках создают непрерывно по всей протяженности выработки, а его ширину принимают не менее величин смещений пород выработки при креплении их анкерами. Способ обеспечивает сохранение рабочего состояния поддерживающей рамной крепи, повышение устойчивости и снижение затрат на поддержание выработок при залега нии в их боках слабых выдавливающихся пород. 2 ил.

(505 9 21 О 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Ф

° °

СР

Ф

6д

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4913926/03 (22) 21.02.91 (46) 07.09.93, Бюл. М 33-36 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Ардашев К.А., Лазаренко Б.M. (73) Ардашев K.À. (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Использование: в условиях залегания в боках выработок слабых выдавливающих пород. Сущность изобретения: способ включает возведение поддерживающей

Изобретение относится к подземной разработке полезных ископаемых и может быть использовано в подготовительных горизонтальных и наклонных горных выработках, в боках которых залегают слои слабых интенсивно выдавливающихся пород.

Традиционным способом крепления подготовительных выработок является возведение в них различных конструкций поддерживающих рамных (арочных. трапециевидных) крепей. При этом обязательным требованием к возведению крепей является создание контактирования крепи с вмещающими породами по асей протяженности рам как в кровле. так и в боках выработок, для чего за крепями устанавливают затяжку, а закрепное пространство заполняют (забуривают) кусками пород или другим забутовочным материалом (Типовой проект 401/11-57. Сечение горных выработок, закрепленных арочной крепыш из вэаимозаRU,, 2000438 С рамной крепи с зазором между стойками рам и породами в боках выработки и установку анкеров в породах в боках выработки, Зазор между стойками рам и породами в боках создают непрерывно по всей протяженности выработки, а его ширину принимают не менее величин смещений пород выработки при креплении их анкерами, Способ обеспечивает сохранение рабочего состояния поддерживающей рамной крепи, повышение устойчивости и снижение затрат на поддержание выработок при залегании в их боках слабых выдавливающихся, пород. 2 ил. меняемого шахтного профиля (крепь AKll)

Южгипрошахт, 1977).

Недостатком данного способа крепления в условиях залегания в боках выработок слабых выдавливающихся пород является то. что при выдавливании пород в связи с небольшой несущей способностью стоек рам происходит их деформирование в форме изгиба, приводящее к нарушению работоспособности всей рамы для поддержания пород в кровле выработки, и следовательно, к переходу выработки в нерабочее состояние, необходимости ее ремонта и большим затратам на поддержание.

Для повышения устойчивости выработок в условиях слабых выдавливающихся пород в их боках можно использовать способ крепления замкнутой рамной крепыш (Черняк И.Л. Предотвращение пучения и почвы горных выработок. М.:Недра1978с.173). но данный способ характеризуется высокой трудоемкостью, металлоемкостью и стоимо2000438 ч стью крепления. К тому же, если несущая способность крепи окажется недостаточной, произойдет деформирование крепи и тогда возникнет необходимость в замене деформированных рам.

3а прототип предлагаемого способа крепления принят способ с возведением в выработке совместно поддерживающей рамной незамкнутой крепи и упрочнением в боках выработки анкерами (Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. - Л,. ВНИМИ, 1985, с.13, пп.3.11-3.12). Однако при известном способе крепления, при возведении рамной крепи с контактированием стоек крепи с породами в боках выработок, в условиях интенсивного выдавливания этих пород эффект упрочнения анкерами является недостаточным. Он лишь частично уменьшает выдавливание и давление пород на стойки рам и не предотвращает деформирования крепи в результате изгиба ее стоек.

Цель изобретения — сохранение состояния поддерживающей рамной крепи. повышение устойчивости и снижение затрат на поддержание выработок. проводимых в условиях залегания в их боках слабых интенсивно выдавливающихся пород.

Поставленная цель достигается тем, что в способе. включающем возведение в выработке поддерживающей рамной крепи и установку анкеров в породах в боках выработки, поддерживающую крепь возводят с контактированием ее с породами кровли выработки, а в боках между стойками крепи и вмещающими породами оставляют зазор шириной не менее смещения пород в боках выработки при креплении их анкерами.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что зазор между стойками поддерживающей рамной крепи и вмещающими породами в боках выработки создают непрерывно по всей ее протяженности, а ширину зазора принимают иэ условия предотвращения влияния смещения пород в боках выработки установленными в них анкерами на условия работы поддерживающей рамной крепи. Таким образом. в предлагаемом способе крепления поддерживающая рамная крепь выполняет только функцию поддержания пород в кровле выработки, а анкеры выполняют функцию поддержания пород в боках выработки. Укаэанные отличительные признаки в совей совокупности ранее для крепления горных выработок не применялись и авторам не известны.

На фиг.1, 2 в разрезе выработок арочной (а) и прямоугольной (б) формы показана схема возведения поддерживающей рлм5

55 ной крепи 1 с зазором шириной А между стойками рам и породами в боках выработки и контактом через затяжку 3 с породами в кровле выработки и установки анкеров 2 через затяжку 4 в породах в боках выработок.

Способ осуществляют следующим образом.

На основании расчетов смещений пород по известным методикам или опыта проведения выработок, в боках которых залегают слабые выдавливающиеся породы, определяют необходимость применения предлагаемого способа и необходимую ширину зазора А между стойками поддерживающей рамной репи и вмещающими породами в боках выработки, а также требуемые параметры рамной крепи, анкеров и затяжки. Определив укаэанные параметры, проходят выработку с увеличением ее ширины по сравнению с проектной шириной на удвоенную ширину зазора между стойками рамной крепи и породами в боках выработки. Рамную крепь возводят с распором между породами в кровле и подошве выработки, а стойки крепи устанавливают с зазором между ними и породами в боках выработки.

Одновременно с возведением рам между ними в породах в боках выработки устанавливают анкеры.

Применительно к выработкам на угольных шахтах ширину зазора А и параметры рамной крепи и анкеров следует принимать по расчетным смещениям пород по методикам (Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. Л.;

8НИМИ, 1985 (см.например, п.5.12).

Экспериментальная проверка предлагаемого способа была произведена в подготовительных выработках на пласте

Кумпановском шахты "Северная" п.о. "Северокузбассуголь", в боках которых залегает слой трещиноватого аргиллита прочностью

5-10 мПа, мощностью 0,3-0,5 м.

Здесь при применении традиционного способа крепления с возведением в выработках как арочных, так и трапециевидных металлических податливых крепей (рам из

С8П-22 с шагом 0,8) с полной забутовкой закрепного пространства, смещения боков составили 400-500 мм, s результате чего происходило нарушение рабочего состояния рам от изгиба их стоек. что приводило к необходимости полного перекрепления выработок с заменой деформированных рам и затратами на ремонт 120-130 руб./п.м выработок.

При применении дополнительного упрочнения пород в боках вь работок бункерами (2 анкера ШК-1 м длиной 1 и ..1 члтэнавлива2000438 емые через деревянный распил с шагом 0.8 м) смещения боков выработки уменьшились до 250-300 мм, что. однако, не предотвратило деформаций изгиба стоек. потери работоспособности примерно 50 рам и привело к необходимости ремонтных работ с затратами 50-60 руб,/п.м. выработки. Чтобы предотвратить деформации стоек между поддерживающей рамной крепыш и закрепленными анкерами породами. в боках выработки оставили зазор шириной 0,35-0,40 м, В результате все рамы в течение всего срока службы выработок не подвергались деформациям и были пригодны для повторного использования, При этом сохранение рабочего состояния поддерживающей рамной крепи привело к уменьшению опускания пород кровли на 150-200 мм и уменьшению пучения пород в подошве на 250-300 мм, т.е. к повышению устойчивости выработок и возможности их безремонтного поддержания. Экономический эффект от применения предлагаемого способа на пласте Кумпановском в 1990 г, составил около 40 тыс,руб.

Выполненный анализ показал, что условия с залеганием в боках выработок слабых выдавливающихся пород являются типичными для угольных шахт. При ожидаемом ежегодном объеме проведения выработок в этих условиях не менее 8-10 км общий экономический эффект от применения предлагаемого способа крепления горных выработок составит не менее 450-500

5 тыс.руб./год.

Таким образом, предлагаемый способ. по сравнению с прототипом.,зволяет снизить затраты на поддержание выработок в условиях залегания в их боках слабых вы10 давливающихся пород за счет сохрайения рабочего состояния рамной крепи для повторного использования и повышения устойчивости выработок за счет снижения смеи ений пород в кровле и пучения пород

15 в подошве.

Формула изобретения

Способ крепления горных выработок, включающий возведение поддерживающей рамной крепи с контактом верхняка с

20 кровлей выработки и установку анкеров в бокахвыработки,отличающийся тем, что, с целью сохранения рабочего состояния рамной .крепи, повышения устойчивости и снижения затрат на поддержание в услови25 ях залегания в боках выработок слабых интенсивно выдавливающихся пород. между стойками крепи и породами в боках оставляют зазор шириной не менее величины смещения пород в боках выработки, 2000438

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

Редактор С.Кулакова

Заказ 3070

Составитель К,Ардашев

Техред М,Моргентал Корректор В.Петраш

Тираж Подписное

НПО " Поиск " Роспатента

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