Спосіб анкерного кріплення гірничої виробки з використанням захисних перемичок

Реферат: Спосіб анкерного кріплення гірничої виробки з використанням захисних перемичок, який включає збір та аналіз гірничо-геологічних даних, визначення фізико-механічних властивостей вмісних порід, розрахунок схеми розміщення анкерів, створення анкерно-породної конструкції із силового, опірного, підпірного елементів та основи конструкції. Періодично по довжині виробки зводять захисні перемички - елементи анкерно-породної конструкції, які формують шляхом додавання до основної схеми додаткових посилюючих анкерів, кількість яких визначається в залежності від гірничо-геологічних умов. UA 98831 U (12) UA 98831 U UA 98831 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої справи, а саме до анкерного кріплення гірничих виробок. Відомі способи анкерного кріплення гірничих виробок, які включають визначення розташування навколо виробки зони максимальних напружень гірських порід, буріння у напрямку дії максимальних напружень центральних шпурів у покрівлі і бокових шпурів в кутах і стінках виробки та установку в шпурах анкерів. При цьому попередньо по геологічному розрізу в поперечному перерізі виробки визначають розташування систем з тріщинами, що перетинаються, і утворюють структурні блоки порід, при цьому при бурінні центральні шпури розташовують у покрівлі паралельно діагоналі структурних блоків, а в кутах і стінках перпендикулярно одній із систем з тріщинами [1, 2]. Необхідно відзначити, що при розробці даних способів використано уявлення про механізм роботи анкерного кріплення як такого, що армує розвантажений від гірського тиску масив або підшиває розшаровані приконтурні породи до основної покрівлі, і не враховано можливість не допустити розвантаження взагалі [3]. Тому ці способи кріплення не є достатньо ефективними. Найбільш близьким аналогом за технічною суттю і результатом, що досягається, є спосіб кріплення гірничої виробки, що включає збір та аналіз гірничо-геологічних даних для її зведення, визначення фізико-механічних властивостей вмісних порід, розрахунок схеми розміщення анкерів в околі виробки, буріння шпурів і установку в них сталевих анкерів з полімерним закріпленням. При цьому кріплення гірничої виробки проводять за рахунок створення анкернопородної конструкції, яку формують із наступних елементів: силового, розміщеного по центру покрівлі виробки, опірного - в боках виробки, підпірного - між силовим і опірним, основи - у нижній частині боків і підошві виробки, яка блокує процес початку розвитку непружних деформацій і розшарування порід в околі виробки, з урахуванням умов її експлуатації та призначення [4]. Але, як показав практичний досвід, із збільшенням довжини гірничих виробок, які закріплено за допомогою даного способу, до 400 м і більше відбувається накопичення енергії пружних деформацій. Вивільнення цієї енергії призводить до небезпечного руйнування приконтурного масиву. Крім того, при перерізі виробкою ділянок з геологічними порушеннями, на яких спостерігається погіршення міцнісних властивостей гірських порід, несуча здатність анкернопородної конструкції, створеної за цим способом, виявилась недостатньою для збереження виробки у стійкому стані. В основу корисної моделі поставлена задача, що полягає в удосконаленні способу кріплення гірничої виробки з використанням захисних перемичок за рахунок періодичної установки додаткових посилюючих анкерів, які формують елемент анкерного кріплення захисну перемичку, що значно сприяє підвищенню стійкості гірничої виробки і забезпечує її безремонтну експлуатацію навіть при перерізі виробкою ділянок з геологічними порушеннями та у випадках, коли її довжина набагато перевищує 400 м. Поставлена задача вирішується тим, що в способі кріплення гірничої виробки, який включає збір та аналіз гірничо-геологічних даних, визначення фізико-механічних властивостей вміщуючих порід, розрахунок схеми розміщення анкерів, створення анкерно-породної конструкції із силового, опірного, підпірного елементів та основи конструкції, згідно з корисною моделлю, періодично по довжині виробки зводять захисні перемички - елементи анкернопородної конструкції, які формують шляхом додавання до основної схеми додаткових посилюючих анкерів, кількість яких визначають в залежності від гірничо-геологічних умов, при цьому за умов застосування простої схеми, яка передбачає установку анкерів у кожному елементі конструкції в площині перерізу виробки перпендикулярно поздовжній осі, як основного кріплення, перемички формують за посиленою схемою встановленням додаткових анкерів з нахилом на вибій виробки; за умов застосування посиленої схеми, яка передбачає установку частини анкерів з нахилом на вибій виробки, як основного кріплення, перемички формують за потужною схемою встановленням додаткових анкерів з нахилом у протилежному від вибою напрямку. Застосування елементів анкерно-породної конструкції «захисні перемички» з додатковими анкерами, які нахилено на вибій виробки, при основному кріпленні за простими схемами, уповільнює процес ослаблення породно-анкерного перекриття в покрівлі протяжної виробки, підвищує взаємодію між рядами анкерів, утворює ділянки не розвантажених від гірського тиску порід. Застосування елементів «захисні перемички» з додатковими анкерами, які нахилено у протилежному від вибою напрямку, при основному кріпленні за посиленими схемами, припиняє процес ослаблення породно-анкерного перекриття в покрівлі виробки великої протяжності, об'єднує розрізнені ділянки не розвантажених від гірського тиску порід у єдину область, що є 1 UA 98831 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 достатнім для підтримки протяжної виробки в експлуатаційному стані протягом усього терміну її експлуатації. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображено схему анкернопородної конструкції з елементами «захисна перемичка», на фіг. 2 - приклад схеми анкерного кріплення у подовжньому перерізі гірничої виробки при застосуванні простої анкерно-породної конструкції як основного кріплення і посилених перемичок, на фіг. 3 - схему анкерного кріплення у поперечному перерізі гірничої виробки при застосуванні простої анкерно-породної конструкції як основного кріплення і посилених перемичок на ділянці основного кріплення; на фіг. 4 - схему анкерного кріплення у поперечному перерізі гірничої виробки при застосуванні простої анкернопородної конструкції як основного кріплення і посилених перемичок на ділянці перемички; на фіг. 5 - приклад схеми анкерного кріплення у подовжньому перерізі гірничої виробки при застосуванні посиленої анкерно-породної конструкції як основного кріплення і потужних перемичок; на фіг. 6 - схему анкерного кріплення у поперечному перерізі гірничої виробки при застосуванні посиленої анкерно-породної конструкції як основного кріплення і потужних перемичок на ділянці основного кріплення; на фіг. 7 - схему анкерного кріплення у поперечному перерізі гірничої виробки при застосуванні посиленої анкерно-породної конструкції як основного кріплення і потужних перемичок на ділянці перемичок. На кресленні наведено наступні позначення: 1 - гірнича виробка; 2 - сталевий анкер з полімерним закріпленням; 3 - анкерно-породна конструкція; 4 - силовий елемент анкернопородної конструкції; 5 - підпірний елемент конструкції; 6 - опора конструкції; 7 - основа конструкції; 8 - захисні перемички; 9 - додаткові анкери;  - кут нахилу анкера на вибій виробки,  - кут нахилу анкера на устя виробки; L - відстань між захисними перемичками; Ln - довжина захисної перемички. Спосіб здійснюють наступним чином. До початку проведення гірничої виробки 1 визначають гірничо-геологічні та геомеханічні умови, спосіб проведення виробки, умови зберігання виробки, визначають фізико-механічні властивості вмісних порід, проводять розрахунок схеми розміщення анкерів в околі виробки. Одержавши розрахункові дані, складають паспорт кріплення виробки, згідно з яким проводять буріння шпурів та установку сталевих анкерів 2 з полімерним закріпленням у шпурах на повну їх довжину. Розмітку розміщення анкерів 2 та їх орієнтацію у приконтурному просторі рекомендується проводити за допомогою шаблонів. При цьому роботи по зведенню виробки з анкерно-породною конструкцією 3 проводяться безупинно так, щоб технологічні перерви не встигали приводити до розвантаження гірських порід у зоні вибою виробки. Анкерно-породну конструкцію 3 створюють із наступних елементів. Спочатку формують силовий елемент 4 в покрівлі пласта з установкою сталево-полімерних анкерів 2, що надає можливість забезпечити охорону оголеного вибою та породи, що підроблено, протидіючи гірському тиску та початку розвитку непружних деформацій і розшарування порід, зберігаючи монолітний стан при контурних порід до повного закріплення контуру виробки. Потім із двох сторін від силового елемента 4 формують підпірні елементи 5, які опираються на опори 6, що надає можливість зберігати у непорушеному стані породи боків виробки, перешкоджає їх руйнуванню і висипанню. Під опорами 6 формують основу 7, яка блокує розвиток непружних деформацій і розшарування порід в підошві виробки та запобігає її здиманню. На початку виробки анкерне кріплення завжди починають з посиленої ділянки - захисної перемички 8 - шляхом додавання до основної схеми, фіг. 3 або фіг. 6, додаткових анкерів 9, для чого за допомогою шаблонів бурять шпури під кутом  для посилених захисних перемичок, фіг. 2, і під кутом  для потужних, фіг. 4, та установлюють у них сталеві анкери 2 з полімерним закріпленням. Додаткові анкери 9 встановлюють на протязі усієї довжини Ln захисної перемички 8. Далі для анкерного кріплення на ділянці довжиною L використовують основну схему установки анкерів, фіг. 3 або фіг. 6, після чого знов зводять захисні перемички періодично через кожні L метрів. В кінці виробки обов'язково має бути захисна перемичка. Таким чином створюється єдина опорна анкерно-породна конструкція 3, із захисними перемичками, яка зберігає природну монолітність масиву, забезпечуючи безремонтну експлуатацію виробки 1 при перетині ділянок з геологічними порушеннями та протяжної виробки на весь період її дії шляхом протидії небезпечному руйнуванню приконтурного масиву внаслідок вивільнення енергії пружних деформацій, що накопичуються із збільшенням довжини виробки. Джерела інформації: 1. АС СРСР,№ 1559185, МПК Е21D 20/00, 1990. 2. Патент РФ, № 2132464, ΜПК Е21D 20/00, 1999. 2 UA 98831 U 5 3. Круковський О.П. Научные основы технологии опорно-анкерного крепления горных выработок угольных шахт: дис. ... докт. техн. наук: 05.15.02; захист 26.06.12: затв. 26.09.2012 / Круковський Олександр Петрович. - Днепропетровск, 2012. - 375 с. 4. Патент України № 93779, заяв. u201405651 МПК E21D 20/00; заявник і власник патенту ІГТМ НАН України. - 10.10.2014. - Бюл. № 19. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Спосіб анкерного кріплення гірничої виробки з використанням захисних перемичок, який включає збір та аналіз гірничо-геологічних даних, визначення фізико-механічних властивостей вмісних порід, розрахунок схеми розміщення анкерів, створення анкерно-породної конструкції із силового, опірного, підпірного елементів та основи конструкції, який відрізняється тим, що періодично по довжині виробки зводять захисні перемички - елементи анкерно-породної конструкції, які формують шляхом додавання до основної схеми додаткових посилюючих анкерів, кількість яких визначають в залежності від гірничо-геологічних умов. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що за умов застосування простої схеми, яка передбачає установку анкерів у кожному елементі конструкції в площині перерізу виробки перпендикулярно поздовжній осі, як основного кріплення, перемички формують за посиленою схемою встановленням додаткових анкерів з нахилом на вибій виробки. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що за умов застосування посиленої схеми, яка передбачає установку частини анкерів з нахилом на вибій виробки, як основного кріплення, перемички формують за потужною схемою встановленням додаткових анкерів з нахилом у протилежному від вибою напрямку. 3 UA 98831 U 4 UA 98831 U 5 UA 98831 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6