Способ крепления подготовительной горной выработки

(51) 21 21/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Задача достигается тем, что способ крепления горной выработки, включающий бурение шпуров,закладку в них химических ампул и установку металлических стержней через отверстия продольных плоских металлических полос(подхватов) и после прокручивания электросверлом стержней и ампул, поджатие сталехимических анкеров гайками отличающийся тем, что крепление начинают с установки кровельных и боковых сталеполимерных анкеров, затем производят установку анкерного крепления вторичного уровня закрепления, состоящей из вертикальных и угловых кровельных канатных анкеров с углом установки 8283 к оси выработки, а между подхватом и пластиной с натяжной гайкой устанавливают конусообразную проставку, которая при восприятии нагрузки обеспечивает податливость крепи за счет своей деформации. Применение данного способа крепления подготовительной выработки обеспечивает снижение смещений и расслоений пород кровли и боков выработки уменьшение газовыделения метана в полость выработки (за счет 2 уменьшения деформаций) повышение скорости проведения выработки за счет уменьшения трудоемкости процессов производственного цикла создание комфортных и безопасных условий труда горнорабочих экономический эффект, за счет снижения затрат на проведение выработки.(76) Демин Владимир Федорович Исабек Туяк Копеевич Демин Виталий Владимирович Демина Татьяна Владимировна Ахматнуров Денис Рамильевич Сон Дмитрий Валерьевич Оленченко Петр Павлович Стефлюк Юрий Юрьевич Замиралов Александр Юрьевич(54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ(57) Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к способам крепления подготовительных горных выработок. Задачей изобретения является улучшение эксплуатационного состояния крепи, обеспечение устойчивости приконтурных слоев кровли выработки, исключение смещения и расслоения вмещающих пород, сохранение устойчивого состояния выработки на весь период эксплуатации без дополнительных затрат на ремонтные работы. Технический результат заключается в повышении несущей способности анкерного крепления и ее устойчивости, сохранения монолитности и целостности пород кровли и боков вокруг горной выработки, снижении затрат на проведение подготовительной выработки. Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к способам крепления подготовительных горных выработок. Известен способ крепления горной выработки,включающий установку в разбежку арок рамной профилированной и анкерной крепей, где анкера устанавливают в овальное отверстие звеньев арок рамной крепи, с обеспечением податливости ее верхняка и боковых ножек (Бобылев Ю.Г., Демин В.Ф., Цай Б.Н. и др., Крепление горных выработок угольных шахт анкерной и комбинированной крепью, Санкт-Петербург - Караганда, 2009, с.105107, рис. 4.3). Недостатком такого способа крепления горных выработок является низкая эксплуатационная надежность горной выработки, вследствие снижения несущей способности крепи, предотвращающей интенсивные и опасные деформации и смещения пород и крепи. Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ крепления подготовительной горной выработки рамной арочной формы,включающий бурение шпуров, закладку в них химических ампул и установку металлических стержней через отверстия продольных плоских металлических полос (подхватов) и после прокручивания электросверлом стержней и ампул,поджатие сталехимических анкеров гайками(Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждихин А.Г.,Крепление капитальных и подготовительных горных выработок, - М. Недра, 1989, с.82, рис. 3.19). Недостатком данного способа крепления горной выработки является то, что сталехимические анкера с плоскими металлическими полосами являются жесткой конструкцией,не обеспечивающей податливость крепи при просадке кровли, что может привести к обрыву опорных элементов, а также к уменьшению несущей способности анкерного крепления и выходу из строя крепи. Задачей изобретения является улучшение эксплуатационного состояния крепи, обеспечение устойчивости приконтурных слоев кровли выработки, исключение смещения и расслоения вмещающих пород, сохранение устойчивого состояния выработки на весь период эксплуатации без дополнительных затрат на ремонтные работы. Технический результат заключается в повышении несущей способности анкерного крепления и ее устойчивости, сохранения монолитности и целостности пород кровли и боков вокруг горной выработки, снижении затрат на проведение подготовительной выработки. Задача достигается тем, что способ крепления горной выработки, включающий бурение шпуров,закладку в них химических ампул и установку металлических стержней через отверстия продольных плоских металлических полос(подхватов) и после прокручивания электросверлом стержней и ампул, поджатие сталехимических анкеров гайками отличающийся тем, что крепление начинают с установки кровельных и боковых сталеполимерных анкеров, затем производят 2 установку анкерного крепления вторичного уровня закрепления, состоящей из вертикальных и угловых кровельных канатных анкеров с углом установки 8283 к оси выработки, а между подхватом и пластиной с натяжной гайкой устанавливают конусообразную проставку, которая при восприятии нагрузки обеспечивает податливость крепи за счет своей деформации. На фиг. 1 представлен общий вид технологической схемы предлагаемого способа фиг. 2 - узел А, фрагмент места установки анкера фиг. 3 - металлический подхват (штрипс). Реализация предлагаемого способа крепления подготовительной выработки осуществляется в следующей последовательности. В процессе проведения горной выработки по мере подвигания проходческого забоя, на требуемую паспортом крепления величину,производят оборку кровли 1 и боков 2 выработки от отслоившихся кусков угля и породы. На очередной проходческий цикл бурят рядами шпуры 3 (условно показан только один) в кровлю и бока выработки,необходимой длины и диаметром под углами,установленными паспортом крепления выработки, в соответствии с отверстиями 4 в металлических подхватах (штрипсах) 5. Крепление начинают с установки кровельных сталеполимерных анкеров 6(длиной 2,4 м) и боковых анкеров 7 (длиной 1,8 м). Предварительно под штрипсы устанавливают металлическую сетку-затяжку 8. Для закрепления анкеров в пробуренный шпур досылают необходимое количество ампул. При вращении подачи анкерный стержень разрывает оболочку ампул и перемешивает компоненты скрепляющего раствора 9. Перемещение анкера производят до упора в дно шпура. Анкер в этой позиции удерживают до полного отверждения состава ампул. После отверждения состава устанавливают прижимную пластину 10, которую закрепляют гайкой 11, производя при этом натяжение анкера. Между штрипсом и пластиной с натяжной гайкой устанавливают конусообразную проставку 12,которая при восприятии нагрузки обеспечивает податливость крепи за счет своей деформации. Конструктивная податливость проставки составляет 0,07-0,1 (до 0,15) м, начальная ее толщина равна 1,53,0 мм, ширина опорной площадки 5-8 мм при угле конусности 10-15. Затем производят установку анкерного крепления вторичного уровня закрепления, состоящей из угловых 13 и вертикального 14 кровельных канатных анкеров(длиной 4-5 м). Их установку производят под углом 82-83 к оси выработки. Угол установки обосновывается(Напряженно-деформированное состояние массива приконтурных пород выработки с анкерным креплением,Горный журнал Казахстана,6, 2008, с.2-15). Закрепление канатного анкера производят при помощи полимерного состава или цементного раствора по всей длине шпура. Для контроля полноты заполнения шпура закрепляющим составом в конструкцию анкера введена центральная воздухоотводящая трубка ограниченной длины. Нагнетание скрепляющего состава в шпур прекращают при появлении смолы из воздухоотводящей трубки. При таком выполнении анкерного крепления слабоустойчивые слоистые породы непосредственной или ложной кровли подвешиваются анкерами к основной кровле. Различные породные слои, скрепляясь анкерами,образуют составную балку, предохраняющую кровлю от обрушения. Снижение или полное отсутствие воздействия неравномерных растягивающих и сжимающих напряжений, которые действуют в углах кровли, достигается за счет установки угловых кровельных канатных анкеров. Податливая активная крепь работает как предохранительный клапан механизированной крепи, т.е. при критических нагрузках срабатывает частично сминается податливый элемент, что позволяет крепи выполнять свои функции без разрушения. С целью прогнозирования характера работы анкерной крепи с конусной проставкой введено понятие эксплуатационного коэффициента, который является эмпирической величиной, полученной в результате соотношения основных факторов,определяющих степень повышения несущей способности анкерной крепи где- длина конусной проставки, м Ву - несущая способность анкера, кН- прочность вмещающих пород на сжатие,кН/м Ктр - коэффициент трещиноватости пород- соотношение мощностей непосредственной кровли и пласта Ху - устойчивость боковых пород Н - действующее горное давление, кН/м 2 в - ширина опорной площадки конусной проставки, м П - податливость анкера, м Кинт - коэффициент интенсивности деформаций В 3 - величина заделки, м. Применение данного способа крепления подготовительной выработки обеспечивает снижение смещений и расслоений пород кровли и боков выработки уменьшение газовыделения метана в полость выработки (за счет уменьшения деформаций) повышение скорости проведения выработки за счет уменьшения трудоемкости процессов производственного цикла создание комфортных и безопасных условий труда горнорабочих экономический эффект, за счет снижения затрат на проведение выработки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ крепления горной выработки,включающий бурение шпуров, закладку в них химических ампул и установку металлических стержней через отверстия продольных плоских металлических полос и после прокручивания электросверлом стержней и ампул, поджатие сталехимических анкеров гайками, отличающийся тем, что крепление начинают с установки кровельных и боковых сталеполимерных анкеров,затем производят установку анкерного крепления вторичного уровня закрепления, состоящей из вертикальных и угловых кровельных канатных анкеров с углом установки 82-83 к оси выработки, а между полос и пластиной с натяжной гайкой устанавливают конусообразную проставку, которая при восприятии нагрузки обеспечивает податливость крепи за счет своей деформации.