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, опубл. 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.
Наиболее близкой по технической сути является 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 не полностью компенсируется устойчивость крепи, особенно в зоне тектонически нарушенных пород.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции крепи, позволяющей обеспечить надежность и устойчивость крепи в зоне тектонически нарушенных пород.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемой крепи сопряжения шахтного ствола с выработкой, включающей основную крепь, крепь усиления, узел податливости, который выполнен в виде разъемов между основной крепью и крепью усиления, причем при сдвиге поверхностей разъема, возникающий при этом коэффициент трения между этими поверхностями может достигать максимального значения - до единицы.
Отличительными признаками устройства является то, что:
- узел податливости выполнен в виде разъемов между основной крепью и крепью усиления, что приводит к упрощению конструкции крепи сопряжения шахтного ствола с выработкой и позволяет обеспечить надежность и устойчивость крепи в зоне тектонически нарушенных пород.
Таким образом, поставленная задача решена.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана крепь сопряжения шахтного ствола с выработкой.
В шахтном стволе 1, который сооружают в тектонически нарушенных породах 2, устанавливают основную крепь 3, такую же основную крепь 3 устанавливают и 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 и зависящей от удельного веса и влияния бокового распора тектонически нарушенных пород. Между основной крепью 3 и крепью усиления 5 размещен узел податливости, выполненный в виде разъемов 6, 7, 8, 9. При сдвиге поверхностей разъемов 6, 7, 8, 9 между собой возникает трение, коэффициент которого может достигать максимальных значений (до единицы). Допускается между поверхностями разъемов 6, 7, 8, 9 размещать материалы и демпфирующие элементы, позволяющие уменьшить коэффициенты трения, выбор которых зависит от местных горногеологических условий.
В результате сооружения предлагаемой крепи сопряжения шахтного ствола с выработкой образуются условия перераспределения и выравнивания нагрузок на крепь, что обеспечивает надежность и устойчивость крепи в зоне тектонически нарушенных пород.
Пример: Проходится вертикальный ствол диаметром 7,5 м (клетевой ствол шахты «Центральная» Донского ГОКа). В зоне тектонических нарушениях пород (раздробленность, сильная трещиноватость) при пересечении вертикального ствола с горизонтальной выработкой устанавливают сопряжение с очень жесткой крепью (крепью усиления), толщина бетона составляет 60-80 см.
На границе пересечения ствола с проектным контуром сопряжении с горизонтальной выработкой выше на 2,0-3,0 м устанавливают горизонтальный разъем между основной крепью и крепью усиления. Так же при переходе от уширения околоствольного двора к выработке сооружают с обеих сторон вертикальные разъемы на расстоянии 1,5-2,0 м от контура ствола. При дальнейшем сооружении ствола ниже горизонтальной выработки также сооружают разъем на расстоянии 2,0-2,5 м от контура выработки.
Таким образом, создают условия совместной работы крепи вертикального ствола и сопряженной с ним горизонтальной выработки.