Устройство крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах

(51) 21 21/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Задачей применения является - предотвращение куполообразования и создание безопасных условий при креплении забоя выработки. Технический результат предотвращения куполообразования,повышения техники безопасности при установке анкерной и рамной крепей. Технический результат достигается за счет того что, установленный в шпур устройство крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах-составной анкер, с быстрым временем схватывания ампул с закрепляющим составом скрепляет породно-угольные слои, предотвращает куполообразования, создает благоприятные и безопасные условия при ведении горных работ. Устройство крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах-составной анкер,включающий стальной анкер из арматуры винтового профиля, устанавливаемый в шпур с размещенными в нем ампулами с закрепляющей смесью, опорную демпферную тарелку, шайбу и закрепляющую полусферическую гайку, отличающийся тем, что анкер состоит из пластикового стержня со стороны устья шпура и из сталеполимерного стержня со стороны забоя шпура, соединенных муфтой.(72) Демин Владимир Федорович Демин Виталий Владимирович Шаклеин Владимир Сергеевич Ситников Руслан Сергеевич Стефлюк Юрий Юрьевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Карагандинский государственный технический университет Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ КОНТУРОВ ВЫРАБОТКИ В НЕУСТОЙЧИВЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ(57) Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при разработке пластовых месторождений полезных ископаемых при проведении горных выработок для закрепления массива вмещающих пород с помощью анкерного крепления, снижения газовыделения,повышения безопасности труда и времени подготовки фронта очистных работ. Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при разработке пластовых месторождений полезных ископаемых при проведении горных выработок для закрепления массива вмещающих пород с помощью анкерного крепления, исключая куполообразования,повышения безопасности ведения горных работ при бурении анкерного крепления. Известен анкер, включающий металлический стержень, замковое распорное устройство, подхват и натяжную гайку А.П. Широков, Теория и практика применения анкерной крепи. - М. Недра, 1981,с. 30-32. Недостатком указанной конструкции анкера является трудоемкость его установки в зонах с неустойчивыми породами кровли. Наиболее близким к заявляемому изобретению является полимерный анкер,включающий пластиковый стержень, опорную плитку и фиксирующую гайку Технология крепления горных выработок полимерными анкерами. - М. НПЦ Технология и оборудование, 2005. - 3 с Недостатком прототипа является трудоемкость возведения анкерного крепления, а также трудоемкостью возведения рамной крепи. Задачей применения является - предотвращение куполообразования и создание безопасных условий при креплении забоя выработки. Наиболее близким к применению видов крепи является сталеполимерный анкер, включающий стержень из арматуры винтового профиля,устанавливаемый в шпур с размещенными в нем ампулами с закрепляющей смесью, опорную демпферную тарельчатую шайбу, закрепляющую гайку полусферическую гайку Демин В.Ф.,Сон Д.В., Демина Т.В. и др. Сталеполимерный анкер. Инновационный патент 22060, опубл. в бюл.12, 2009, 15.12.2009. Недостатком указанного анкера является то, что сталеполимерный анкер по своему составу не может работать как временная крепь, поддающаяся разрубки исполнительным органом комбайна. Технический результат предотвращения куполообразования,повышения техники безопасности при установке анкерной и рамной крепей. Технический результат достигается за счет того что, установленный в шпур устройство крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах-составной анкер, с быстрым временем схватывания ампул с закрепляющим составом скрепляет породно-угольные слои, предотвращает куполообразования,а также уменьшает газовыделения из трещин кровли. Изобретение поясняется чертежами фиг.1,а общий вид устройства крепления контуров выработки в неустойчивых горных породахсоставного анкера фиг.1,б - узел А - соединительная муфта (в разрезе) фиг.1,в - сборный узел соединения пластмассовой и стальной частей устройства крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах-составного анкера с соединительной муфтой фиг.2,а -технология 2 крепления впереди расположенных пород кровли устройствами крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах-составными анкерами (профиль выработки) фиг.2,б - вид 1-1 крепление устройствами крепления контуров выработки в неустойчивых горных породахсоставными анкерами(поперечное сечение выработки). Устройство крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах-составной анкер включает стержень из металлической арматуры 1 винтового профиля, соединительной муфты 2 и пластикового стержня 3 и устанавливается в шпур с размещенными в нем ампулами с закрепляющей смесью, опорную демпферную тарелку, шайбу и закрепляющую полусферическую гайку (фиг.1). Отличается устройство крепления контуров выработки в неустойчивых горных породахсоставной анкер, включающий стальной анкер из арматуры винтового профиля, устанавливаемый в шпур с размещенными в нем ампулами с закрепляющей смесью, опорную демпферную тарелку, шайбу и закрепляющую полусферическую гайку, отличающийся тем, что анкер состоит из пластикового стержня 3 со стороны устья шпура и из сталеполимерного стержня 1 со стороны забоя шпура, соединенных муфтой 2. Установка устройства крепления контуров выработки в неустойчивых горных породахсоставного анкера (фиг.2), состоящего из стальной арматуры 1, соединительной муфты 2, пластикового стержня анкера 3, осуществляется следующим образом. В пробуренный в горном массиве шпур вводят ампулы с химическим скрепляющим составом(условно не показаны),следом устанавливают устройство крепления контуров выработки в неустойчивых горных породахсоставной анкер, который монтируется под проектный уровень кровли под углом 35-45,наперед наклоненный для подхватывания неустойчивых пород кровли впереди забоя подготовительной выработки), заполняя трещины неустойчивой кровли, не допуская возможности расслаивания горных пород и куполообразования. Применение способа крепления устройствами крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах-составными анкерами с закрепляющими ампулами с быстрым временем схватывания (15-20 сек.) и с пластиковой нижней частью анкера не допускает образования куполообразования, не мешает за продвижением забоя по выемке и отгрузке горной массы, и легко разрушатся проходческим комбайном. Для обеспечения высоких темпов проведения и безремонтного поддержания подготовительных выработок, особенно в зонах геологических нарушений и повышенного горного давления, в настоящее время проводятся дополнительные работы по возведению крепей усиления и упрочнению углепородного массива. Эти мероприятия требуют достаточной трудоемкости и дополнительных материальных затрат, а также снижают темпы подвигания очистных работ. Возможным оптимальным решением проблемы является крепление подготовительных выработок устройствами крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах-составными анкерами. Это позволит значительно повысить темпы, снизить расходы на проведение и поддержание подготовительных выработок, создает безопасные условия во время ведения горных работ. Пример конкретного выполнения Обследование горной выработки 5 восточный полевой откаточный штрек, восточного блока шахты Саранская (бывшая шахта Актасская). После обследования предоставлен отчет. 5 восточный полевой откаточный штрек Глубина проведения выработки Способ проведения комбайновый П-110 Способ транспортировки локомотивная откатка Угол проведения выработки 0 Средства проветривания ВМП Глубина ведения работ 526-538 м Вид крепления рамно-анкерная крепь, в зонах с неустойчивой кровлей с бурением опережающих анкеров под 45 с отклонением на забой. Засечка забоя и далее по трассе проведения выработки до ПК 6, кровля и почва представлена песчаником. Наличие нарушения паспорта крепления не наблюдается, крайне опасных показаний реперных станций не наблюдается. Шаг крепи через 0,75 м с бурением шпуров и установкой 15 сталеполимерных анкеров (СПА) на 1,33 пог. м. Далее с ПК 6 и до ПК 10, откорректирован паспорт крепления через 1 пог. м и бурением 11 СПА, в связи с входа забоя по твердым песчаникам. Наличие нарушения паспорта крепления не наблюдается, крайне опасных показаний реперных станций не наблюдается. С ПК 2938, изменен паспорт крепления, 2-х рам на 1 пог. м и бурением 15 СПА, в связи с неустойчивой кровлей(слоистый аргиллит,углистый). С приближением к пласту к 53 в этой зоне наблюдается деформации металлоарочной крепи,скручивание стоек крепи, изгибы верхняков, а также разрывы сталеполимерных анкеров (срыв гайки,разрыв и выпадение анкерного стержня,деформация затяжек и провисание пород крови выдавливание опорных плиток) имеется поддутие пород почвы, наличие куполов, изменение угла выработки относительно забоя выработки. Технология анкерно-рамной крепи, является наиболее надежной с точки зрения безопасности, а также быстрым подхватом обнаженной кровли, в зонах с неустойчивой кровлей ПК 2838,откорректирован паспорт крепления с бурением ряда опережающих сталеполимерных анкеров под 45 на забой выработки. Эта технология позволяет избежать куполообразования, но возникает другая проблема, по наблюдениям с ПК 28 ПК 39, зона неустойчивой кровли, выработка посажена под гладкий прослой аргиллита,(отсутствует прямолинейность) это связано со сложностью бурения опережающих сталеполимерных анкеров,невозможностью зарубки комбайна исполнительного органа под опережающие анкера. В таких сложных горно-геологических условиях,бурение составного анкера изпластиковометаллического стержня (арматуры), является наиболее удобным при разрубке комбайном по забою. Устройство крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах Поясняется чертежами Фиг.3 - Способ и конструкция установки составного комбинированного анкера глубокого заложения- пластмассовая часть анкераосновные звенья составного анкера- анкер в сборе- установка ампул, с закрепляющим составом- установка первого звена анкера. Фиг.4 - Технология установки составного комбинированного анкера глубокого заложения с пластмассовым концевиком у устья шпура а - до применения технологии б - после применения технологии. На участках действующих и проводимых горных выработок с нарушенной анкерной крепью(разорванные или вырванные анкеры, разрывы подхватов и затяжки, полное смятие демпфирующих податливых элементов),расслоениями и отслоениями пород кровли более 50 мм от вышележащей породы, анкерная крепь усиливается дополнительной крепью с внесением соответствующих изменений в действующий паспорт крепления. Установка составного комбинированного анкера с полным заполнением ампульно-нагнетательным способом,проводится в следующей последовательности бурится шпур (скважина) диаметром 28 мм на длину устанавливаемого анкера в устье шпура (скважины) последовательно вставляют ампулы с полиэфирной смолой (средняя скорость отверждения последующих ампул должна быть больше предыдущих). Последняя ампула снабжается парашютом(скважине) в устье шпура (скважины) вставляется головной конец составного (канатного) анкера, с помощью которого ампулы досылаются до упора в дно шпура (скважины) к хвостовику составного(канатного) анкера подводится анкероустановщик и через переходник вращателя соединяется с ним,осуществляя вращение и подачу, составной(канатный) анкер устанавливается в проектное положение. При применении ампул с полимерной смолой подача и вращение осуществляется в течение 15 сек. Далее происходит отверждения в течение 20-40 сек. Новизна анкера заключается в составной части из арматуры и пластикового стержня, что позволяет усилить верхние породно-угольные слои кровли, в которой будет работать несущая способность именно верхняя часть сталеполимерного анкера. Вторая часть анкера состоит из пластикового стержня, которая соединяется вкручиванием по резьбе соединительной муфтой с внутренней резьбой. Далее бурится шпур диаметром 28 мм,наполняется химическими ампулами 650 мм 2 шт.,со временем твердения 60 сек. и одной ампулой 3 АМК 350 с быстрым временем схватывания 30 сек.(со стороны забоя шпура). В отличие от составного катанного или сталеполимерного анкера, составной пластиковосталеполимерного анкер, легко подается зарубке комбайном, не оставляет торчунов от анкеров, а верхняя часть анкера укрепляет верхний слой пород кровли. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство крепления контуров выработки в неустойчивых горных породах - составной анкер,включающий стальной стержень из арматуры винтового профиля, устанавливаемый в шпур с размещенными в нем ампулами с закрепляющей смесью, опорную демпферную тарелку, шайбу и закрепляющую полусферическую гайку,отличающийся тем, что анкер состоит из пластикового стержня со стороны устья шпура и из сталеполимерного стержня со стороны забоя шпура,соединенных муфтой.