Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ВЫРАБОТОК, ПОДДЕРЖИВАЕМЫХ НА ГРАНИЦЕ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам крепления выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством.

Известен [1] способ крепления выработок, поддерживаемых на границе выработанного пространства, включающего крепление выработки рамной крепью, усилением рамной крепи стоечной крепью перед забоем лавы и установку посадочно защитной крепи в створе с лавой.

Недостаток способа состоит в том, что рамная крепь, как и посадочно защитная, являются пассивными крепями и осуществляют реакцию отпора в режиме ожидания нагрузки после деформации и опускания пород кровли. Кроме того, они не упрочняют приконтурный массив.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является [2] способ крепления выработок, поддерживаемый на границе с выработанным пространством, включающий анкерное крепление контура выработок в процессе их проведения, усиление крепления стоечной крепью усиления перед лавой и после лавы в активной зоне сдвижения, установку посадочно защитной крепи в створе с лавой и усиление стоечной крепи усиления перед погашающей лавой.

Недостаток способа состоит в следующем.

Установка стоечной крепи усиления перед первой лавой требует постоянного присутствия людей в опасной зоне на сопряжении с лавой. Этот процесс достаточно трудоемкий, т.к. требуется операция по зачистке почвы перед установкой стоек усиления;

Анкерная крепь устанавливается одинаковой длины, что формирует у головных частей анкеров трещину расслоения. Такая анкерная крепь, рассчитанная на поддержание и упрочнение пород кровли до первой лавы, попадая в зону активных сдвижений уже в створе с лавой и за ней не влияет на геомеханическое состояние приконтурного массива выработок, поскольку попадает в зону активных сдвижений горных пород, а трещина расслоения получает свое развитие в зону разрушения сплошности. Вследствие этого смещения пород кровли значительны, поскольку анкерная крепь не влияет на этот процесс, а посадочно защитная крепь, и стоечная крепь усиления пассивны, и включаются в работу в режиме ожидания нагрузки, после деформаций пород кровли и смещений.

Целью предполагаемого изобретения является снижение смещений пород кровли, снижение трудоемкости и безопасности работ.

Указанная цель достигается тем, что в способе крепления выработок, поддерживаемых на границе выработанного пространства, включающим проведение выработок с креплением их контура анкерной крепью, установку крепи усиления, посадочно защитной крепи дополнительно в качестве крепи усиления устанавливают анкеры глубокого заложения, часть из которых закрепляют в породах, не участвующих в активных сдвижениях за первой лавой, причем анкеры глубокого заложения устанавливают до зоны активного влияния временного опорного давления первой лавы.

Анкеры глубокого заложения устанавливают, например, в процессе проведения выработки или в период ведения очистных работ до зоны активного влияния временного опорного давления лавы, за которой выработка поддерживается на границе выработанного пространства до погашающей лавы. Из анкеров глубокого заложения наиболее эффективны канатные. Их применение по сравнению со стоечными крепями усиления эффективно по следующим факторам:

- происходит упрочнение пород кровли на значительную глубину 4-10 м и более путем увеличения сопротивления пород растяжению и сдвигу за счет прочности канатных анкеров и закрепляющих материалов;

- уменьшение величины смещения пород кровли за счет связывания породных структур контура выработки с более удаленными от него, более крупными блочными структурами, имеющими меньшие смещения, а также с породами, не участвующими в активных сдвижениях;

- технологичность функционирования в качестве крепи усиления на сопряжениях выработки с лавой независимо от высоты выработки, размещения оборудования, отсутствия необходимости зачистки почвы перед лавой, постоянного присутствия людей в опасной зоне сопряжения с лавой, занятых переустановкой стоек усиления перед первой лавой;

- первые ряды канатных анкеров, считая от борта выработки осуществляют функцию шарнирной подвески пород блочных структур приконтурного массива, склонного к смещению или развороту под действием моментов, к устойчивому контуру пород не участвующих в активных сдвижениях, поэтому смещения пород кровли выработки минимальны.

Сущность предложения поясняется чертежами.

На фиг.1 показан план горных работ.

На фиг.2 - разрез 1-1 фиг.1.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Проводят выработку 1 (фиг 1, 2) с креплением ее контура непосредственно у проходческого забоя анкерами 2 первого уровня из расчета поддержания выработки до зоны временного опорного давления лавы 3. Анкеры 2 устанавливают под перетяжку (не показано), опорные элементы, например, в виде верхняков 4 типа «штрипс». За рабочей зоной проходческого комбайна в процессе проведения выработки или уже при работе лавы 3 в породах кровли устанавливают анкеры глубокого заложения в несколько рядов, например, в три ряда при ширине выработки 5,5 м. Первый ряд анкеров 5 устанавливают в 0.5 м от борта выработки 1 (фиг 2). Второй ряд анкеров 6 устанавливают в 1-1,2 м от борта выработки. Анкеры 5 и 6 устанавливают с наклоном на пласт под углом -75°. Длину этих анкеров определяют из условия закрепления их головной части на минимальный интервал за линией AM, определяемой углами давления φ_I. В таком случае анкеры 5 и 6 осуществляют шарнирную подвеску пород контура ОБКДД₁ В к устойчивому контуру пород за линией АБ, не участвующих в активных сдвижениях. Более удаленные от борта выработки анкеры 7 попадают в зону сдвижения и в расчете реакции отпора не участвуют несмотря на то, что они обладая остаточной прочностью закрепления связывают породные структуры контура выработки с более удаленными структурами от контура, которые характеризуются меньшими смещениями. Анкеры глубокого заложения обладая значительной прочностью на растяжение и сдвиг упрочняют породы кровли, а именно повышают их сопротивление растяжению по нормали к напластованию и сдвигу по напластованию. В результате смещения пород кровли над выработкой уменьшается. В створе с секциями механизированной крепи 8 устанавливают посадочно защитную крепь 9. Посадочно защитная крепь предназначена для осуществления реакции отпора зависшей над выработкой кровли в контуре АБДД1 В свода давления, а также для ограждения выработки от обрушенных пород 10. Посадочно защитная крепь может выполняться, например, в виде стоечной крепи, в виде тумб, литых полос, пневмооболочек, устанавливаемых на берме при выемке тонких пластов. Дополнительно для увеличения реакции отпора крепи за первой лавой и перед второй лавой могут устанавливать стоечную крепь усиления 11.

Количество и тип применяемых анкеров глубокого заложения в поперечном сечении штрека определяется из условия равновесия При функционировании анкеров глубокого заложения в качестве крепи усиления на сопряжении с лавой независимо от высоты выработки, размещения оборудования отпадает необходимость в постоянном присутствии людей в опасной зоне для переустановке крепи усиления перед первой лавой. Таким образом, ряд выше перечисленных преимуществ по сравнению с аналогами позволяют сделать вывод о том, что предполагаемое изобретение отвечает признаком новизны и полезности.

Источники информации

1. Охрана подготовительных выработок без целиков. М., «Недра», 1975, 296 с. Авт: Н.П. Бажин, В.В. Райский, Ю.В. Волков и др.

2. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. - СПб., 2000. - 70 с. (М-во топлива и энергетики РФ. Гос. Науч.-исслед. Ин-т горн. Геомех. И маркшейд. дела-межотраслевой науч. центр ВНИМИ).