КРЕПЬ СОПРЯЖЕНИЯ ШАХТНОГО СТВОЛА С ВЫРАБОТКОЙ

Полезная модель относится к горной промышленности и касается проходки шахтных стволов и сопряженных с ними горизонтальных выработок в зоне тектонически нарушенных пород.
Исследованиями установлено, что крепь ствола и сопряжения в тектонически нарушенных породах работают взаимосвязано. Наличие жесткой крепи ствола и сопряжения с горизонтальными выработками приводят к появлению нагрузок, разрушающих данное сопряжение. Эти нагрузки не могут быть предусмотрены действующими методиками расчетов.
Как правило, крепь сопряжения устанавливают в податливом режиме, а крепь ствола - в жестком. После проходки и крепления сопряжения это приводит к дополнительному нагружению ствола. Исчерпав свою податливость, крепь сопряжения начинает работать в жестком режиме, а крепь ствола, исчерпав несущую способность, начинает разрушаться. Если производят перекрепление ствола, то он начинает вновь работать в жестком режиме, а крепь сопряжения, исчерпав свою несущую способность, тоже начинает разрушаться, при этом происходит интенсивное дополнительное нагружение крепи ствола. Далее все циклично повторяется, приводя к разрушению крепи.
Известна крепь вертикальных выработок (А.С. СССР №1544981, публ. 23.02.90), включающая внешний податливый и внутренний жесткие слои, узел податливости, выполненный из опорных колец, разделительных прокладок, горизонтальных стержней и опорных цилиндров. Вся конструкция крепи является сложной, приводящей к удорожанию сооружения и снижению его надежности, т.е. не полностью компенсируется податливость крепи.
Известна крепь в «способе усиления бетонной крепи сопряжения вертикального шахтного ствола с горизонтальной выработкой в солевых породах» (RU №2392438, публ. 20.06.2010), включающая основную крепь и крепь усиления, узел податливости с демпфирующими элементами.
Недостатками устройства в приведенном способе являются: сложная конструкция из-за наличия консольного узла податливости и недостаточная компенсация устойчивости крепи, особенно в зоне тектонически нарушенных пород.
Наиболее близкой по техническому решению является полезная модель «Крепь сопряжения шахтного ствола с выработкой» (RU №105363, публ. 10.06.2011), включающая основную крепь, крепь усиления, узел податливости, выполненный в виде разъемов между основной крепью и крепью усиления, причем при сдвиге поверхностей разъема, возникающий при этом коэффициент трения может достигать максимального значения - до единицы.
Недостатком решения является то, что при достижении коэффициента трения величины единицы в зоне разъема узел податливости не выполняет своей функции, сопряжение ствола с выработкой устанавливается в жестком режиме, недостаточно компенсируется устойчивость соединения.
Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение устойчивости и надежности сопряжения шахтного ствола и выработки в зоне тектонически нарушенных пород.
Задача решается с помощью предлагаемой полезной модели крепи сопряжения шахтного ствола с выработкой, включающей основную крепь, крепь усиления, узлы податливости, выполненные в виде разъемов между основной крепью и крепью усиления, причем узлы податливости в сечении выполнены из упругого материала в виде трапеции, в которой большее основание обращено в сторону внешнего диаметра, как основной крепи, так и крепи усиления.
Отличительными признаками устройства является то, что:
- узлы податливости в сечении выполнены из упругого материала в виде трапеции, в которой большее основание обращено в сторону внешнего диаметра, как основной крепи, так и крепи усиления, за счет чего при колебаниях той или иной крепи происходит их стремление к оси шахтного ствола и таким образом обеспечивается устойчивость и надежность крепи в зоне тектонически нарушенных пород.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом.
Фиг.1 - сечение крепи сопряжения шахтного ствола с выработкой.
Фиг.2 - сечение одного из узлов податливости
В шахтном стволе 1, который сооружают в тектонически нарушенных породах 2, устанавливают основную крепь 3, подобную крепь 3 устанавливают в выработках 4, которая на фиг.1 показана в виде горизонтальной выработки. В месте пересечения шахтного ствола 1 и выработки 4 устанавливают крепь усиления 5, которая по сравнению с основной крепью 3 является более жесткой, зависящей от влияния бокового распора тектонически нарушенных пород 2. Между основной крепью 3 и крепью усиления 5 размещены узлы податливости 6, 7, 8 и 9. Указанные узлы податливости изготавливают из упругого материала, например, из резинотехнического материала или подобных материалов. Выполнены они в сечении в виде трапеции 10 (фиг.2), в которой большие основания 11 и 12 обращены в сторону внешнего диаметра 13 как основной крепи 3, так и крепи усиления 5.
Предложенное техническое решение позволит сделать сопряжение более восприимчивым к воздействию тектонически нарушенных пород и уменьшить жесткий режим эксплуатации сопряжения в таких породах, т.е. сопряжение получается более устойчивым, что обеспечивает его надежность.