Кріплення гірничої виробки

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для крепления горных выработок в сложных горно-геологических условиях. Известна крепь горной выработки, включающая раму, состоящую из несущих элементов, расположенных под углом 120° друг к другу, выполненных в виде дуг одинаковой длины и связанных между собой соединительными элементами, установленными в узлах соединения рамы. Крепь выполнена замкнутой, а рама крепи состоит из трех несущих элементов-дуг, радиус кривизны которых равен расстоянию между их концами. Несущие элементы установлены с зазором относительно друг к другу. Соединительные элементы выполнены в виде изогнутых под углом 120° деталей, устанавливаемых в узлах соединения рамы. Узлы соединения могут быть выполнены податливыми или жесткими. В известной крепи кривизны несущих элементов-дуг недостаточна для реализации в полной мере грузонесущей способности спецпрофиля. Небольшие сечения известной крепи не позволяют обеспечить необходимые технологические зазоры при размещении транспортных средств внутри выработки, что свидетельствует о недостаточной пропускной способности выработки, закрепленной известной крепью. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать крепь горной выработки так, чтобы увеличить кривизну несущих элементов-дуг до такого значения, при котором бы достигалось оптимальное сочетание прочности крепи и пропускной способности выработки. Поставленная задача решается тем, что в крепи горной выработки, включающей раму, состоящую из несущих элементов, расположенных под углом 120° друг к другу, выполненных в виде дуг одинаковой длины и связанных между собой соединительными элементами, установленными в узлах соединения рамы, согласно изобретению несущие элементы выполнены кривизной, радиус которой равен: где коэффициент пропорциональности; - коэффициент кривизны дуги; - радиус описанной вокруг рамы окружности, а соединительные элементы выполнены изогнутыми под углом 135°. Кроме того, рама состоит из двух несущих элементов. Приведенные признаки являются существенными, так как каждый из них в отдельности необходим, а вместе взятые достаточны, чтобы отличить предлагаемую крепь от известных в технике. Выполнение несущих элементов-дуг кривизной, радиус которой выражается формулой (1), полученной на основании экспериментальных данных, обеспечивает повышение несущей способности крепи в зависимости от радиуса описанной вокруг рамы окружности выработках что особенно в горных большого сечения позволяет в полной мере реализовать грузонесущую способность спецпрофиля, из которого выполнены несущие элементы. Выбор коэффициента кривизны дуги - 1,272 обусловлен экспериментальными данными, который позволяет выбрать форму крепи близкой к параболической и дает более полное распределение нагрузок на крепь и ее равнопрочность воздействия как вертикальных, так и боковых нагрузок, возникающих при получении почвы выработки. Выбор коэффициента пропорциональности обеспечивает оптимальное сечение прочности крепи и пропускной способности выработки. При значении пропускная способность выработки уменьшается, в результате чего не обеспечиваются технологические зазоры выработки и снижается несущая способность. При значении снижается равнопрочность воздействия горного давления в неустойчивых породах. Выполнение соединительных элементов изогнутыми под углом 135°, полученного теоретическими и подтвержденного экспериментальными данными, обеспечивает их плавное сопряжение с несущими элементами и способствует равномерному распределению нагрузок на крепь. Предлагаемая крепь в наибольшей степени соответствует характеру проявления горного давления в неустойчивых породах, что повышает ее несущую способность в сложных горногеологических условиях при интенсивном смещении породного контура как вне, так и в зоне влияния очистных работ. Это в конечном итоге позволит обеспечить эксплуатационную устойчивость выработок на заданный срок их службы. Выполнение рамы из двух несущих элементов применяют при отсутствии пучения пород почвы облегченный двузвенный вариант крепи. На фиг.1 изображена предлагаемая крепь горной выработки; на фиг.2 - то же, двузвенный вариант. Крепь горной выработки включает (фиг.1) раму 1, состоящую из трех несущих элементов 2, расположенных под углом друг к другу, выполненных в виде дуг одинаковой длины из спецпрофиля (СВП, КГБ), связанных между собой соединительными элементами 3, установленными в узлах соединения 4 рамы 1. Несущие элементы 2 -дуги, выполненные кривизной, радиус которой равен. где коэффициент пропорциональности - коэффициент кривизны дуги, - радиус описанной вокруг рамы окружности. Соединительные элементы 3 выполнены также из спецпрофиля и изогнуты под углом Узел соединения 4 может быть выполнен как жестким, так и податливым, что позволяет применить элементы податливости из дерева, полимерных материалов, резины и др. подобных материалов. В варианте исполнения (фиг.2) рама 1 крепи состоит из двух несущих элементов 2. Раму крепи устанавливают при проведении или перекреплении выработок в качестве постоянного крепления. Установку предлагаемой крепи осуществляют следующим образом. Устанавливают несущий элемент 2 в боках выработки с предварительно скрепленными на его концах соединительными элементами 3 и соединяют с предыдущей рамой, затем устанавливают второй боковой несущий элемент 2 с предварительно скрепленным соединительным элементом 3 (со стороны почвы) и скрепляют его в вершине соединительного узла 4 с ранее установленным боковым элементом 2. Третий несущий элемент 2 укладывают в почву выработки и скрепляют его с двух сторон с ранее установленными соединительными элементами 3 в узлах соединения 4. При двузвенном варианте порядок монтажа несущих элементов 2 тот же, без установки соединительных элементов 3 и несущего элемента 2 в почве выработки. Предлагаемая крепь по сравнению с известной позволяет повысить эксплуатационную устойчивость и пропускную способность выработок в сложных горно-геологических условиях.