Спосіб кріплення виробки анкерним кріпленням

Спосіб кріплення виробки анкерним кріпленням, що містить, визначення розподілу зміщень породи на контурі виробки з урахуванням гірничогеологічних і гірничотехнічних умов її експлуатації, виділення складки породи, яка утворюється при розшаруванні породи, що примикає до контуру ви 30195 зонталі, а інші - під кутом 60° один до іншого, причому кінці сусідніх анкерів з'єднані між собою з допомогою загальних опорних елементів. Даний спосіб передбачає рівномірне розташування анкерів на контурі виробки без врахування нерівномірного розподілу зміщень породи, що вміщує виробку і не забезпечує регульований опір зміщенню контуру, та призводить до втрати стійкості виробкою і неефективної роботи однієї частини анкерів і перевантаження інших. Найбільш близьким по технічній суттєвості і результату, що досягається до винаходу, що пропонується є спосіб кріплення виробки анкерним кріпленням, при якому визначають зміщення породи на контурі виробки з урахуванням гірничогеологічних і гірничотехнічних умов її експлуатації, виділяють складку породи, що утвориться при розшаруванні що примикає до контуру виробки породи, визначають висоту зони зруйнувань породи над виробкою і встановлюють на дільниці контуру, що примикає до складки два анкери схрещуючи і орієнтуючи їх вздовж крил складки, а на інших дільницях контуру виробки встановлюють анкери радіально по відношенню до центру перетину виробки (V.V. Nazimko; A.A. Lapteev; V.P. Sa zhnev, Rock mass self-supporting effect utilization for enhancement stability of a tunnel, Int. J. Rock Mech. & Min. Sci. 34: 3-4 (N YRocks 1997), paper № 223.). Цей спосіб приймається в якості прототипу. Загальними ознаками способу, що пропонується і прототипу є: - визначення зміщень породи на контурі виробки з урахуванням гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов її експлуатації; - виділення породної складки; - визначення висоти зони зрушень над виробкою; - установка на дільниці контуру виробки, що примикає до складки, двох анкерів, що схрещуються, орієнтуючи їх вздовж крил складки. Недоліком способу прототипу є те, що анкери розташовуються по контуру виробки з урахуванням тільки складкоутворення в покрівлі виробки. В місці складки з породи підтримується максимальна концентрація анкерів, причому їх орієнтують вздовж крил складки. Це істотно збільшує опір розвитку складки з породи, однак ніяк не регулює погоджене зрушення породи по всьому контур у. В прототипі не передбачені міри по врівноваженню зрушень по всьому контуру і їх синхронізації. При цьому важливо забезпечити не тільки приблизно однакові зміщення по всьому контуру виробки, але і синхронізувати їх у часу з метою забезпечення регульованого управління зрушенням контуру. Тільки в цьому випадку максимально виявляється ефект саморозклинювання породи і, таким чином, використовується несуча спроможність зруйновнаної породи, що примикає до контур у. Раніше вважалося що вона не несе корисного навантаження і грає негативну роль з точки зору стійкості виробки, бо пасивно передавала свою вагу на кріплення. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу кріплення гірничої виробки, шляхом установки анкерів з дієздатністю прямо-пропорційній зміщенням породи на контуру виробки, що забезпечує регульований опір зміщенню, за рахунок чого створюється ефект само розклинювання породи і підвищується стійкість виробки. Поставлене завдання вирішується тим, що в відомому способі кріплення виробки анкерним кріпленням, що включає визначення розподілу зміщень породи на контурі виробки з урахуванням гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов її експлуатації, виділення складки породи, яка утворюється при розшаруванні породи, що примикає до контуру виробки, визначення висоти зони зруйнувань над виробкою, буріння шпурів і настанову на дільниці контуру, що примикає до складки, попарно скріплених кінцями за допомогою загального елемента, анкери, орієнтуючи їх вздовж крил складки і під кутом один до одного, згідно винаходу контур перетину виробки розбивають на сектори починаючи від дільниці, на якої утвориться складка з породи, причому кордони секторів визначають з умови різниці зміщень в них не менше ніж на 15% по відношенню до максимальних, з розміром сектору не менше 20°, після чого встановлюють анкери з дієздатністю прямо-пропорційній зміщенням породи контур у виробки в кожному секторі. Означені ознаки складають суттєвість винаходу, бо є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату - забезпечення ре гульованого опору зміщенню породи на контурі виробки, за рахунок чого створюється ефект саморозклинювання породи, і підвищення стійкості виробки. Причинно-наслідковий зв'язок ознак, що складають суттєвість винаходу з те хнічним результатом, що досягається пояснюється наступним. Враховуючи те, що дільниця контуру, на якому утвориться складка з породи є найбільш небезпечним елементом, на якому розвиваються максимальні зміщення в порожнину виробки, розбивка контуру повинна здійснюватися починаючи саме від його кордонів. При цьому одержувані в процесі розбивки сектори повинні виділятися по критерію відзнаки зміщень в них не менше ніж на 15% по відношенню до максимальних, з розміром сектору не менше 20°. При такому принципі розбивки найкращим образом враховується нерівномірність зміщень по контуру виробки і досягається практична здійсненність способу, оскільки більш детальне дробіння контуру не збільшує точність і ускладнює реалізацію. А прийняття дієздатності анкерів, прямо пропорційній зміщенням породи на контурі виробки в кожному секторі, певним з урахуванням гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов експлуатації виробки забезпечує умови для вирівнювання зміщень і гарантує в кінцевому підсумку однаковість і синхронність зміщень на її контурі, а також виникнення саморозклинювання породи, що підвищує тривалість виробки. Суттєвість винаходу, що пропонується, а також можливість його здійснення пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показаний загальний стан контуру 1 перетину виробки 2 арочної форми після деформації породи 3 під дією гірничого тиску. Фіг. 2 показує розподіл зміщень породи на контуру 1 виробки 2, отриманий засобом моделювання на еквівалентних матеріалах для конкретних гірничо-геологічних умов згідно фіг. 1, а також розбивку 4 контуру 1 виробки 2 на сектори 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 в відповідності з очікуваними зміщення 2 30195 ми показаними штриховими контурами 13 перетину. На фіг. 3 наведена схема установки анкерів 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 в виробці 2 після розбивки контуру 1 на сектори для визначення їхньої дієздатності по опору зміщенням породи. В покрівлі та підошві виробки утворюються складки 21 та 22 із крилами 23 та 24, кінці 25, 26 анкерів що розміщені проти них з'єднані загальними елементами 27, 28. Протилежні кінці 29, 30, 31, 32 закріплені в більш тривких сусідніх секторах. Спосіб здійснюється слідуючим чином: за допомогою моделі з еквівалентних матеріалів (фіг. 1) визначили розподіл зміщень породи контуру 1 пластового штреку (фіг. 2) з арочним перетином 15 м 2 пройденого на глибині 1000 м, в шаруватих породах 3 міцністю на одновісний стиск 40 МПа. Визначили висоту зони зруйнувань над виробкою 2, необхідну для вибору довжини анкерів. В даному випадку висота зони склала 2,2 м. По стандартній методиці (Широков А.П., Лидер В.А., Писляков Б.Г. Расчёт анкерной крепи для различных условий применения. - М.: Недра, 1976. - 208 с.), визначили необхідну довжину анкерів (2,5 м), їх спроможність нести навантаження (200 кН), піддатливість (320 мм) що враховує зменшення величини зміщень в результаті застосування способу в 2 рази, і щільність установки (0,8 анкера на м 2). Визначили місце формування складок з породи 21 і 22, що утворяться при розшаруванні, що примикають до контуру виробки 2 породи 3. За допомогою штрихови х контурів очікуваних зміщень 13 та лінії деформування контуру 1 визначили величини дійсних зміщень породи (таблиця). Використовуючи пропонований підхід розбили контур виробки штриховими лініями 4 на сектори 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 в відповідності з різницею величини зміщень в них не менше 15% по відношенню до максимальних, і величиною сектору не менше 20°. Після цього пробурили шпури і встановили на дільницях 5 і 9 контуру виробки 1, що примикають до складок 21 і 22 попарно скріплених кінцями 25, а також 26 з загальним елементом, що скріплює 27 і 28 анкерів 14, 15 і 17, 18, орієнтуючи їх вздовж крил 23, 24 складок 21 і 22 і під кутом друг до друга 95° і 102° відповідно. Означені кути визначалися з таким розрахунком, щоб пари анкерів 14, 15, а також 17, 18 були закріплені кінцями 29, 30 і 31, 32 в більш тривких сусідніх секторах 6, 8, 10, 12 породи, що вміщує 3. Далі встановлювались анкери 16, 20 і в останню чергу найменш дієздатні 19. Дієздатність анкерів приймали по їхнім характеристикам прямо пропорційній зміщенням породи на контурі (див. таблицю). За рахунок цього забезпечили синхронність зміщень породи контуру виробки і створили умови для їх саморозклинування. Таблиця Характеристика анкерів Різниця зрушень Розмір сектора, в порівнянні з на- Зміщення породи Піддатливість анПозиція сектора на дільниці конград керів, м ступним сектотуру, мм ром, % 1 42 63 620 0,32 2 33 44 200 0,32 3 5430 480 0,32 4 40 54 290 0,32 5 52 37 635 0,32 6 46 17 400 0.32 7 52 61 510 0,32 8 41 79 120 0,32 3 Дієздатність, кн.*м 9,6 3,1 7,4 4,5 9,8 6,2 7,7 1,9 30195 Фіг. 1 Фіг. 2 4 30195 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5