Пристрій тимчасового підтримання капітальних гірничих виробок в зоні активного гірничого тиску

Изобретение относится к горному делу, в основном к устройствам временного поддержания капитальных горных выработок в зоне активного горного давления при строительстве метрополитенов и других подземных сооружений в слабых породах. При строительстве станций метрополитена вначале проходят боковые тоннели, а затем средний. Проведение среднего тоннеля приводит к перераспределению напряжений и возникновению перемещений в массиве пород. Поэтому с бокового тоннеля фактически снимается отпор грунта и в этой части обделки сопротивляется деформации в сторону среднего тоннеля только за счет своей жесткости. В результате проявления активного горного давления происходит выпучивание обделок боковых тоннелей. На всех этапах работ принимают меры для исключения деформаций обделки боковых тоннелей и смещения опорных узлов. Для этого в боковых тоннелях устанавливаются винтовые стяжки на уровне опорных узлов и горизонтального диаметра, а в среднем - временные опоры, которые устанавливают сразу после монтажа обделки очередного кольца свода. Как правило, при проходке выработок в слабых трещиноватых породах и при проявлении горного давления кровлю поддерживают временной крепью. Временная крепь включает: стойки, прогоны, скобы, затяжки [1]. Недостатками известных устройств являются большая материалоемкость и большие трудозатраты по возведению, а также сложность обеспечения техники безопасности. Указанные недостатки обусловлены конструктивными особенностями устройства, включающими большое число элементов одноразового использования крепежа. Известно устройство временного поддержания капитальных горных выработок в зоне активного горного давления, включающее опору и верхнее строение [2]. Известное устройство позволяет предотвратить выпучивание обделки до стабилизации горного давления, однако, обладает существенными недостатками: недостаточной эффективностью поддержания выработок из-за нерегулируемой величины распора между обделкой (кровлей выработки) и верхним строением устройства, которая приводит к концентрации напряжений, возникающих в местах контакта поверхностей обделки (кровли выработки) и верхнего строения устройства, обусловленных их неравномерностями; большой материалоемкостью, обусловленной сложностью конструкции, предусматривающей выполнение устройства из деревянных элементов, соединенных между собой стяжками, скобами и другими крепежными элементами; большими трудозатратами по изготовлению, складированию, доставке, возведению и демонтажу устройства; наличием элементов одноразового использования; сложностью обеспечения условий техники безопасности при монтаже и демонтаже устройства, обусловленного необходимостью проведения работ на высоте выработки. В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства временного поддержания капитальных горных выработок в зоне активного горного давления, позволяющего обеспечить регулируемую величину распора между обделкой (кровлей выработки) и устройством, упростить конструкцию, исключить элементы одноразового использования. Поставленная задача решается тем, что в устройстве временного поддержания капитальных горных выработок в зоне активного горного давления, включающего опору и верхнее строение, строение выполнено из сплошных основания и перекрывающего элемента, имеющего форму выработки, между которыми расположены упругие герметизирующие элементы, например, мягкие оболочки, образующие одну или несколько замкнутых полостей, заполненных рабочим агентом под давлением. Повышение эффективности поддержания выработок достигается выполнением верхнего строения из сплошных основания и перекрывающего элемента, имеющего форму выработки, и расположения между ними упругих герметизирующих элементов, образующих одну или несколько замкнутых полостей, заполненных рабочим агентом под давлением, что позволяет создать регулируемую величину распора между обделкой (кровлей выработки) и верхним строением устройства. Наличие рабочего агента под давлением позволяет устранить концентрацию напряжений, вызванных неровностями контактирующих поверхностей обделки (кровли выработки) и верхнего строения устройства. Регулирование величины распора достигается изменением давления рабочего агента. Уменьшение материалоемкости и трудоемкости достигается за счет упрощение конструкции и исключения элементов одноразового использования. Изобретение позволяет использовать устройства многократно и все операции по монтажу и демонтажу свести к заполнению замкнутых полостей, образованных упругими герметизирующими элементами, сплошными основанием и перекрывающим элементом, рабочим агентом под давлением. А в случае, если упругим герметизирующим элементом являются мягкие оболочки, то они также заполняются рабочим агентом под давлением для образования замкнутых полостей. Обеспечение условий техники безопасности при монтаже и демонтаже устройства достигается исключением операций по соединению элементов верхнего строения, проводимых под обделкой (кровлей выработки). Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид устройства временного поддержания капитальных выработок в зоне активного горного давления; на фиг.2 - то же, сечение А - А на фиг.1. На чертежах изображено: опора 1, верхнее строение, выполненное из сплошных основания 2 и перекрывающего элемента 3, имеющего форму обделки 4, между которыми расположены упругие герметизирующие элементы 5, например, мягкие оболочки, образующие одну или несколько замкнутых полостей 6, заполненные рабочим агентом под давлением, а также направляющие 7 для перемещения устройства. Устройство работает следующим образом. В зоне проявления активного горного давления устанавливают опору 1 с основанием 2, на котором располагают упругие герметизирующие элементы 5, например, мягкие оболочки, образующие одну или несколько замкнутых полостей 6, затем над ними устанавливают перекрывающий элемент 3, имеющий форму обделки 4 и заполняют рабочим агентом под давлением упругие герметизирующие элементы, например, мягкие оболочки 5. При этом мягкие оболочки 5 создают регулируемый распор между сплошным основанием 2 и перекрывающим элементом 3, имеющим форму обделки 4 и позволяют герметизировать замкнутые полости 6, в которые также нагнетается рабочий агент под давлением, что создает регулируемую величину распора между верхним строением устройства и обделкой 4. При перераспределении горного давления в процессе проведения выработок, например, при сооружении среднего тоннеля, возникает необходимость перемещения устройства, которое осуществляется по направляющим 7 или с помощью других устройств аналогичного назначения. По окончании работ по поддержанию горных выработок из мягких оболочек 5 и замкнутых полостей 6 выпускают рабочий агент и устройство транспортируют на новый участок работы. Преимуществом заявляемого устройства временного поддержания капитальных горных выработок в зоне активного горного давления по сравнению с используемыми в настоящее время, является обеспечение регулируемой величины распора между обделкой (кровлей выработки) и верхним строением устройства, что позволяет повысить эффективность поддержания выработок, упростить конструкцию, уменьшить материалоемкость устройства и трудоемкость изготовления, складирования, доставки, монтажа и демонтажа устройства, обеспечить условия техники безопасности.