способ крепления горных выработок и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ крепления горных выработок, включающий поддержание кровли в призабойной зоне выработки посредством установки временной передвижной проходческой крепи, состоящей из забойной, линейных и концевой секций, соединенных по перекрытиям, заполнение закрепленного пространства закладочным материалом и передвижение секций временной крепи вслед за подвиганием забоя, позади которой возводят постоянную горную крепь с распором, отличающийся тем, что в качестве закладочного материала используют композиционную быстротвердеющую смесь, обладающую сжимаемостью и упругостью после отверждения, а заполнение закрепного пространства осуществляют упомянутой смесью непосредственно вблизи забоя по контуру кровли проводимой выработки с созданием демпфирующего слоя из последовательно образуемых элементов, формируемых с помощью опалубки, расположенной на перекрытии забойной секции с возможностью ее перемещения по упомянутому перекрытию вдоль оси выработки, причем перед передвижением временной крепи опалубку перемещают в сторону забоя под обнаженную поверхность кровли выработки на расстояние от забойной секции крепи, определяемое геометрическими размерами формируемого элемента, с образованием полости, ограниченной опалубкой, уплотняющими эластичными оболочками, заполненными рабочей средой под давлением, поверхностью кровли выработки и ранее сформированным смежным элементом, в которую нагнетают под давлением композиционную быстротвердеющую смесь, с последующим ее уплотнением возвратным перемещением опалубки, затем осуществляют передвижение забойной секции временной крепи, не изменяя положения опалубки, с последующим последовательным передвижением остальных секций временной крепи друг относительно друга на новое место на расстояние, соответствующее шагу заполнения опалубки после уплотнения упомянутой смеси, при этом по истечении времени схватывания быстротвердеющей смеси осуществляют перемещение опалубки в сторону, противоположную от забоя, на расстояние, достаточное для отрыва опалубки от сформированного элемента демпфирующего слоя, затем перемещают опалубку в направлении забоя в исходное положение для выполнения очередного цикла заполнения закрепного пространства, а установку постоянной горной крепи осуществляют за концевой секцией с образованием геомеханической системы породный массив демпфирующий слой горная крепь.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для улучшения сцепления между смежными элементами демпфирующего слоя при их формировании на торцевой поверхности каждого из них со стороны, обращенной к забою, выполняют паз с помощью выступа, размещенного на торцевой внутренней поверхности опалубки.

3. Устройство для крепления горных выработок, включающее временную передвижную проходческую крепь, состоящую из забойной, линейных и концевой секций, связанных между собой гидроцилиндрами передвижения, причем каждая секция содержит взаимосвязанные между собой перекрытия, выполненные из верхней части и боковых нижних частей, гидростойки, соединенные с боковыми нижними частями и опорами, и постоянную горную крепь, состоящую из верхняков, стоек, межрамных ограждений и возводимую за временной крепью, причем гидроцилиндры передвижения секций временной крепи шарнирно закреплены на перекрытиях смежных секций, отличающееся тем, что для формирования элементов демпфирующего слоя по контуру кровли выработки временная крепь оборудована опалубкой, установленной подвижно на верхней части перекрытия забойной секции с возможностью перемещения вдоль оси временной крепи, причем по незамкнутому периметру опалубки, кроме стороны, обращенной к ранее сформированному элементу демпфирующего слоя, по нормали к поверхности опалубки установлены внутренняя и внешняя пластины, образующие желоб, в который уложен уплотнительный элемент из эластичных оболочек с возможностью контактирования с поверхностью выработки и подачи в эти оболочки рабочей среды под давлением, при этом расположенная на торце опалубки часть внутренней пластины, перпендикулярная оси временной крепи, по отношению к внешней пластине выполнена подвижной в направлении перемещения опалубки.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на части внутренней пластины, расположенной перпендикулярно оси временной крепи, по поверхности, обращенной в противоположную сторону от забоя, выполнен выступ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для крепления и поддержания подготовительных горных выработок, в том числе повторно используемых при бесцеликовой отработке угольных пластов.

Известен способ крепления выемочных выработок, включающий установку рам арочной крепи, затяжек, их гидроизоляцию и заполнение закрепного пространства твердеющим материалом, причем перед возведением арочной крепи производят установку анкеров в надбермовые породы кровли выработки, а на рамы крепи укладывают полосы из водонепроницаемого материала с возможностью образования с обеих сторон выработки карманов в закрепном пространстве, при этом концы полос закрепляют на анкерах, заполнение закрепного пространства твердеющим материалом производят, начиная с карманов, а в своде выработки после отверждения вяжущего раствора в карманах [1]

Недостатком известного способа является то, что крепь начинает взаимодействовать с массивом лишь спустя некоторое время после ее установки, т.к. операция по возведению крепи значительно отстает по времени от выполнения операции по заполнению сводчатой части закрепного пространства закладочным материалом. В результате нарушается целостность массива, активизируется процесс смещений пород в кровле, что приводит к повышенным нагрузкам на крепь, раннему переходу ее в режим податливости и, как следствие, преждевременной потере несущей способности.

Причем разнесение во временном интервале вышеуказанных операций замедляет процесс крепления горных выработок, что сдерживает выполнение других основных процессов проходческого цикла.

Кроме того, известный способ трудоемок при его реализации в части выполнения тампонажных работ, поскольку этот процесс многооперационен, а также требует больших затрат материалов (анкеров, водонепроницаемой ткани, затяжки), необходимых для создания полости в закрепном пространстве выработки после подвигания забоя на очередной шаг.

Известен способ возведения постоянной крепи при проходке штрека с временной механизированной двухсекционной крепью, включающий поочередное передвижение головной и концевой секций временной крепи с укладыванием на перекрытия секции рулонной затяжки и возведением позади концевой секции постоянной крепи с распором, причем одновременно с укладкой затяжки производят забучивание пространства над ней посредством пневмозакладочной машины, подающей забутовочный материал по трубопроводу со стороны переднего торца концевой секции временной крепи [2]

Недостатком данного способа является то, что вследствие создания забутовочного слоя между поверхностью выработки и крепью на значительном расстоянии от забоя проводимой выработки происходит образование зон разрушенных пород, что в конечном итоге приводит к значительным нагрузкам на крепь. В результате возникают неблагоприятные условия для работы крепи, что непосредственно влияет на изменение ее устойчивости.

А поскольку заполнение закрепного пространства закладочным материалом производят с помощью пневмозакладки, образующийся закладочный слой находится в разрыхленном состоянии, способном быстро деформироваться, поэтому ухудшаются условия взаимодействия крепи с породами по контуру выработки, снижается ее опорное сопротивление, крепь быстро переходит в жесткий режим работы, срок ее службы сокращается. В связи с чем в дальнейшем требуются дополнительные затраты на ее поддержание при подходе очистного забоя.

Использование в качестве межрамного ограждения рулонной затяжки не может обеспечить надежный стык между полосами, в результате чего возможно просыпание закладочного материала в выработку, что снижает качество забутовки и ухудшает условия ввода крепи в работу.

Кроме того, из-за ненадежного перекрытия кровли выработки в призабойном пространстве, обусловленного наличием зазоров между продольными балками перекрытий секций, ухудшаются условия труда для обслуживающего персонала в этой зоне.

Известно также устройство для крепления горных выработок, включающее временную передвижную безразгрузочную крепь, содержащую верхние, нижние боковые перекрытия, гидростойки, гидродомкраты и средства передвижения, причем крепь снабжена межсекционным чешуйчатым перекрытием, выполненным из пластин, состоящих из двух частей, одна из которых имеет меньшее поперечное сечение, шарнирно закреплена на хвостовой части верхняка, а другая часть пластины установлена с возможностью перемещения относительно верхняка соседней секции, и постоянную крепь из верхняков и стоек, расположенную за временной крепью [3]

Однако данное устройство может быть применимо для крепления горных выработок, когда в момент установки горной крепи практически отсутствуют технологические зазоры между нею и породным массивом, т.е. когда при проведении горной выработки будет обеспечена ее проектная геометрия контура.

Известно устройство для крепления горных выработок, включающее временную передвижную проходческую крепь, состоящую из кинематически связанных между собой гидродомкратами передвижения забойной, линейных и концевой секций, каждая из которых содержит перекрытие, состоящее из верхней части и боковых нижних частей, установленных на гидростойках, соединенных с опорами, и постоянную крепь, имеющую верхняки и стойки, причем гидроцилиндры передвижения секций временной крепи шарнирно закреплены на перекрытиях смежных секций [4]

Недостатком данного устройства является то, что вследствие отсутствия возможности формирования закладочного слоя при установке временной крепи может быть взаимодействие горного массива после установки постоянной крепи в отдельных точках, т.е. в местах их контакта, т.к. при проведении выработки технически невозможно обеспечить заданный проектом ее контур. В результате нагрузка на крепь распределяется неравномерно из-за контактной нагрузки и в дальнейшем при исчерпании податливости быстро переходит в жесткий режим работы.

Из-за отсутствия надежного взаимодействия крепи с окружающими горными породами последние деформируются и смещаются в выработку, что снижает ее устойчивость и не обеспечивает требуемое эксплуатационное состояние в течение срока ее службы без применения материальных и трудовых затрат на ее поддержание при подходе к зоне влияния очистных работ.

А поскольку смещения пород в выработку наблюдаются в основном в призабойной зоне, как установлено исследованиями, не решенным остается вопрос заполнения закрепного пространства непосредственно у забоя выработки. То есть данное устройство применимо, лишь когда выработка пройдена в устойчивых вмещающих породах.

В основу изобретения поставлена задача повысить устойчивость горных выработок за счет образования демпфирующего слоя по контуру кровли проводимой выработки непосредственно у забоя и снизить затраты на их поддержание при входе в зону влияния очистных работ.

Поставленная задача достигается тем, что в способе крепления горных выработок, включающем поддержание кровли в призабойной зоне выработки посредством установки временной передвижной проходческой крепи, состоящей из забойной, линейных и концевой секций, соединенных по перекрытиям, заполнение закрепного пространства закладочным материалом и передвижение секций временной крепи вслед за продвиганием забоя, позади которой возводят постоянную горную крепь с распором, согласно изобретению, в качестве закладочного материала используют композиционную быстротвердеющую смесь, обладающую сжимаемостью и упругостью после отверждения, а заполнение закрепного пространства осуществляют упомянутой смесью непосредственно вблизи забоя по контуру кровли проводимой выработки с созданием демпфирующего слоя из последовательно образуемых элементов, формируемых с помощью опалубки, расположенной на перекрытии забойной секции с возможностью ее перемещения по упомянутому перекрытию вдоль оси выработки, причем перед передвижением временной крепи опалубку перемещают в сторону забоя под обнаженную поверхность кровли выработки на расстояние от забойной секции крепи, определяемое геометрическими размерами формируемого элемента с образованием полости, ограниченной опалубкой, уплотняющими эластичными оболочками, заполненными рабочей средой под давлением, поверхностью кровли выработки и ранее сформированным смежным элементом, в которую нагнетают под давлением композиционную быстротвердеющую смесь с последующим ее уплотнением возвратным перемещением опалубки, затем осуществляют передвижение забойной секции временной крепи, не изменяя положения опалубки, с последующим последовательным передвижением остальных секций временной крепи друг относительно друга на новое место на расстояние, соответствующее шагу заполнения опалубки после уплотнения упомянутой смеси, при этом по истечении времени схватывания быстротвердеющей смеси осуществляют перемещение опалубки в сторону, противоположную от забоя, на расстояние, достаточное для отрыва опалубки от сформированного элемента демпфирующего слоя, затем перемещают опалубку в направлении забоя в исходное положение для выполнения очередного цикла заполнения закрепного пространства, а установку постоянной горной крепи осуществляют за концевой секцией с образованием геомеханической системы "породный массив демпфирующий слой горная крепь".

Причем для улучшения сцепления между смежными элементами демпфирующего слоя при их формировании на торцевой поверхности каждого из них со стороны, обращенной к забою, выполняют паз с помощью выступа, размещенного на торцевой внутренней поверхности опалубки.

Поставленная задача достигается также тем, что в устройстве для крепления горных выработок, включающем временную передвижную проходческую крепь, состоящую из забойной, линейных и концевой секций, связанных между собой гидроцилиндрами передвижения, причем каждая секция содержит взаимосвязанные между собой перекрытия, выполненные из верхней части и боковых нижних частей, гидростойки, соединенные с боковыми нижними частями и опорами, и постоянную горную крепь, состоящую из верхняков, стоек, межрамных ограждений и возводимую за временной крепью, причем гидроцилидры передвижения секций временной крепи шарнирно закреплены на перекрытиях смежных секций, согласно изобретению, для формирования элементов демпфирующего слоя по контуру кровли выработки временная крепь оборудована опалубкой, установленной подвижно на верхней части перекрытия забойной секции с возможностью перемещения вдоль оси временной крепи, причем по незамкнутому периметру опалубки, кроме стороны, обращенной к ранее сформированному элементу демпфирующего слоя, по нормали к поверхности опалубки установлены внутренняя и внешняя пластины, образующие желоб, в который уложен уплотнительный элемент из эластичных оболочек с возможностью контактирования с поверхностью выработки и подачи в эти оболочки рабочей среды под давлением, при этом расположенная на торце опалубки часть внутренней пластины, перпендикулярная оси временной крепи, по отношению к внешней пластине выполнена подвижной в направлении перемещения опалубки.

Причем на части внутренней пластины, расположенной перпендикулярно оси временной крепи, по поверхности, обращенной в противоположную сторону от забоя, выполнен выступ.

В сравнении с известным уровнем техники заявляемое изобретение за счет заполнения закрепного пространства непосредственно вблизи забоя композиционной быстро твердеющей смесью с образованием из нее демпфирующего слоя по контуру кровли выработки обеспечивает качественное взаимодействие крепи с породами кровли и повышает устойчивость горной выработки, сохраняя ее в эксплуатационном состоянии в течение всего технологического срока службы.

Известен из уровня техники способ крепления горных выработок, в котором заполнение закрепного пространства осуществляют твердеющим материалом (цементно-песчаным раствором), помещаемым в отдельные емкости с образованием таким образом по контуру кровли выработки твердеющего слоя, который не обладает свойствами демпфирования. При этом вначале у забоя поддержание кровли осуществляют посредством установки жестких подхватов, а затем непосредственно самим слоем из отдельных емкостей после их заполнения твердеющим материалом. В результате крепь начинает работать сразу в податливом режиме, т.к. породы кровли через жесткий несущий слой передают энергию горного давления сразу на крепь. В связи с этим не может быть достигнута надежная устойчивость выработки на весь период ее эксплуатации.

Другой недостаток известного способа состоит в длительности выполнения операций по заполнению закрепного пространства, т.к. необходимо выполнить ряд подготовительных работ, а именно установить жесткие подхваты, создать им предварительный распор, установить затяжку, завести емкости в закрепное пространство и каждую из них в отдельности заполнить твердеющим материалом. То есть из изложенного следует, что этот способ не технологичен и трудоемок. Причем упомянутые работы производят под обнаженной кровлей, что снижает безопасность их выполнения.

В заявляемом способе заполнение закрепного пространства осуществляют в непосредственной близости у забоя с применением закладочного материала, представляющего собой быстро твердеющую смесь с добавлением компонентов, которые придают ей свойства сжимаемости и упругости после отверждения этой смеси, образующей демпфирующий слой.

При этом, чтобы демпфирующий слой, формируемый по контуру выработки из указанной смеси, обладал упомянутыми свойствами, может быть использована быстро твердеющая смесь на фосфогипсовой основе или на основе цемента с добавлением хлористого кальция, хлорного железа и фосфогипса. Такая отвержденная смесь демпфирующего слоя с упомянутыми свойствами позволяет воспринимать нагрузку со стороны окружающих пород и одновременно ее выравнивать по контуру кровли выработки.

Собственно процесс образования демпфирующего слоя между крепью и породным массивом предусматривает последовательное формирование отдельных элементов по контуру кровли выработки с помощью опалубки, за которую после ее перемещения под обнаженную поверхность кровли нагнетают определенную порцию вышеупомянутой смеси, после отверждения которой образуется указанный элемент.

Уплотнение твердеющей смеси после ее нагнетания в полость, образованную опалубкой и поверхностью кровли выработки, возвратным перемещением опалубки до окончательного устранения пустот в этой смеси позволяет улучшить качество элементов демпфирующего слоя и создать благоприятные условия для взаимодействия его с породами кровли.

Передвижение забойной секции после уплотнения твердеющей смеси с последующим поочередным передвижением остальных секций крепи на новое место на расстояние, равное шагу заполнения опалубки после уплотнения упомянутой смеси, позволяет совместить операции по отверждению формируемого элемента и возведению постоянной крепи, что ускоряет темпы проведения горной выработки.

Перемещение опалубки в сторону забоя после схватывания твердеющей смеси на расстояние, достаточное для отрыва опалубки от формируемого элемента, предотвращает сцепление опалубки с твердеющей смесью. При этом сразу после формирования элемента демпфирующего слоя и передвижения временной крепи с предварительным подпором под вновь сформированный элемент демпфирующего слоя этот элемент начинает воспринимать нагрузку со стороны кровли уже до установки постоянной крепи, т. е. временная крепь, установленная в призабойном пространстве выработки, через демпфирующий слой вступает во взаимодействие с породным массивом, которое в дальнейшем продолжает осуществлять постоянная горная крепь после ее возведения с распором вслед за передвижением секций временной крепи.

В результате такого взаимодействия породного массива с крепью образуется геомеханическая система "породный массив демпфирующий слой горная крепь", которая с позиций геомеханики рассматривается как положительное явление, т. к. крепь своевременно вступает во взаимодействие с породным массивом. Из сказанного следует вывод, что демпфирующий слой, образуемый по контуру кровли выработки, обеспечивает равномерное распределение нагрузок на верхняки постоянной крепи и ввод ее в режим нагружения с момента установки, а это позволяет увеличить опорное сопротивление крепи и, как следствие, повысить устойчивость горной выработки.

Кроме того, наличие демпфирующего слоя под кровлей выработки позволяет значительно отдалить ввод в работу постоянной крепи в податливом режиме и сохранить ее в эксплуатационном состоянии на протяжении всего технологического срока службы без применения дополнительных материальных и трудовых затрат на ее поддержание.

При формировании очередного элемента демпфирующего слоя на его торцевой поверхности, обращенной к забою, может быть выполнен паз, а при формировании следующего элемента этот паз заполняется твердеющей смесью, в результате между смежными поверхностями этих элементов увеличивается площадь взаимного контакта, образуется механическое соединение, повышающее прочность демпфирующего слоя.

Таким образом, заявляемым способом за счет создания демпфирующего слоя по контуру кровли выработки у забоя со значительным опережением возведения постоянной крепи достигается замедление процесса расслоения пород и, как следствие, замедление процесса нарастания горного давления на крепь, повышается, таким образом, устойчивость горной выработки, что в дальнейшем при ее эксплуатации значительно сокращает затраты на ее поддержание.

Известно из уровня техники устройство для возведения обделки подземного сооружения, в котором опалубка связана со щитом проходческого агрегата, а на стороне, обращенной к породе, прикреплен заполняемый рабочей средой под давлением эластичный карман, выполняющий роль уплотнительного элемента.

Такое конструктивное исполнение опалубки не позволяет обеспечить равномерное заполнение схватывающимся материалом заопалубочного пространства, поскольку при подаче упомянутого материала в это пространство возможно попадание его между стенкой опалубки и ее карманом, что может привести к перекрытию отверстия в днище опалубки, через которое в карман подается рабочая среда под давлением, и неравномерному заполнению указанного пространства, а это значительно снизит качество обделки, ее несущую способность, а следовательно, ухудшит устойчивость подземного сооружения.

Поскольку опалубка прикреплена к щиту проходческого агрегата, то заполнение пространства между опалубкой и породой осуществляют не в забое, а на некотором расстоянии от него, где проявляется смещение пород кровли, что ухудшает условия поддержания кровли подземной выработки.

В заявляемом устройстве для крепления горных выработок временная крепь снабжена опалубкой, которая установлена подвижно на верхней части перекрытия забойной секции с возможностью ее перемещения в сторону забоя под обнаженную поверхность кровли непосредственно у забоя. После нагнетания быстро твердеющей смеси за опалубку формируют элемент демпфирующего слоя в закрепном пространстве по контуру кровли выработки, поскольку опалубка прилегает к кровле по этому контуру.

Установка опалубки подвижно относительно перекрытия забойной секции крепи позволяет после нагнетания быстро твердеющей смеси уплотнять ее путем возвратного перемещения опалубки вдоль оси выработки, обеспечивая однородную плотность формируемого элемента демпфирующего слоя.

Благодаря этому достигается устранение пустот в отвержденной смеси, что улучшает качество демпфирующего слоя, последний плотно прилегает к верхнякам крепи, которая оказывает сопротивление смещению пород с одновременным изменением устойчивости выработки в сторону ее улучшения.

Расположение уплотнительного элемента по трем сторонам опалубки, кроме стороны, обращенной к ранее сформированному элементу, с обеспечением плотного прилегания его к поверхности выработки исключает утечку твердеющей смеси во время ее нагнетания за опалубку.

Кроме того, опалубка, имея возможность возвратного перемещения вдоль оси выработки, позволяет предотвратить ее сцепление с отверждаемой смесью, отчего отпадает необходимость по этой причине усложнять ее конструкцию, как это сделано в известном техническом решении, в котором, чтобы предотвратить указанное сцепление, в днище опалубки выполняют полость с перекрытием ее гибкой диафрагмой.

Причем отрыв опалубки от отверждаемой смеси стал возможным благодаря тому, что часть внутренней пластины, расположенная на торце опалубки перпендикулярно оси временной крепи, выполнена подвижной в направлении перемещения опалубки.

Оборудование временной крепи опалубкой, простой в конструктивном исполнении, не нарушает технологический процесс крепления проводимой выработки, поскольку операции по образованию демпфирующего слоя по контуру кровли выработки и установке постоянной крепи совмещены.

Из сказанного следует, что заявляемое устройство значительно расширяет свои технологические функции, поскольку, кроме функции поддержания обнаженной кровли в призабойном пространстве выработки и крепления ее, оно позволяет образовать демпфирующий слой под кровлей выработки, обеспечивая, таким образом, перенос процесса взаимодействия горных пород с крепью выработки непосредственно в забой, а это значительно повышает несущую способность крепи, а значит и устойчивость горной выработки.

Заявляемое изобретение с учетом раскрытых технических результатов, достигаемых заявляемыми способом и устройством, позволяет решить поставленную задачу повысить устойчивость горных выработок и снизить затраты на их поддержание в течение технологического срока их службы.

Область применения заявленного изобретения за счет расширения его технологических возможностей распространяется на горные выработки с кровлями не выше средней устойчивости.

Таким образом, в результате реализации заявляемого изобретения достигается технический результат, который явным образом не следует из сведений об уровне техники, и поэтому оно имеет изобретательский уровень.

На фиг. 1 изображено продольное сечение горной выработки, в призабойном пространстве которой установлена временная крепь, а за нею постоянная горная крепь; на фиг. 2 разрез по А-А фиг. 1; на фиг. 3 выносной элемент I в увеличенном виде (опалубка, размещенная на верхней части перекрытия забойной секции крепи).

Устройство для крепления горных выработок включает постоянную горную крепь, каждая рама которой имеет верхняк 1 и стойки 2, соединенные между собой замками податливости 3, и уложенные на нее межрамные ограждения 4, а также временную передвижную проходческую крепь, состоящую из забойной 5, линейных 6 и концевой 7 секций. Количество линейных секций 6 зависит от принятой технологии проведения горной выработки и примененного при этом проходческого оборудования.

Каждая секция временной крепи содержит перекрытие, выполненное из верхней части 8 и боковых нижних частей 9, установленных на гидростойках 10, соединенных с опорами 11. При этом смежные секции временной крепи кинематически связаны между собой посредством гидроцилиндров передвижения 12, шарнирно закрепленных на перекрытиях смежных секций, ориентированных в продольном направлении этих секций и образующих механизм передвижения временной крепи. Гидроцилиндры передвижения 12 расположены рассредоточенно по контуру перекрытий смежных секций для обеспечения, в случае необходимости, поворота этих секций в вертикальной и горизонтальной плоскостях при передвижении по криволинейному участку пути. В этом случае в работе участвуют не все гидроцилиндры 12, а лишь часть в зависимости от заданного направления выработки.

Кроме того, забойная секция 5 временной крепи снабжена опалубкой 16 для формирования элементов 13 демпфирующего слоя 14 непосредственно в забое 15.

Опалубка 16 повторяет форму верхней части 8 перекрытия забойной секции 5 крепи с возможностью контактирования с кровлей выработки 17 по ее контуру 18.

По незамкнутому периметру опалубки 16, кроме стороны, обращенной к ранее сформированному элементу 13 демпфирующего слоя 14, и по нормали к поверхности опалубки 16 установлены внутренняя 20 и внешняя 19 пластины, образующие желоб 21, причем внешняя пластина выполнена за одно целое с опалубкой 16, а часть внутренней пластины 20, расположенная на торце опалубки 16 и перпендикулярная оси временной крепи, по отношению к внешней пластине 19 выполнена подвижной с возможностью смещения на расстояние "l" в направлении перемещения опалубки 16. Кроме того, внешняя 19 и внутренняя 20 пластины желоба 21 своими верхними кромками образуют верхнюю кромку опалубки 16, обращенную к контуру кровли выработки 17. В желобе 21 уложен уплотнительный элемент 22 из эластичных оболочек, обеспечивающих прилегание упомянутого элемента 22 к поверхности кровли выработки 17 при подаче в эластичные оболочки рабочей среды под давлением.

Причем опалубка 16 установлена подвижно на верхней части 8 перекрытия забойной секции 5 с возможностью ее перемещения по оси временной крепи посредством гидроцилиндра 23 по направляющим 24, укрепленным вдоль наружной поверхности перекрытия забойной секции 5 с каждой его стороны. Гидроцилиндр 23 ориентирован вдоль оси выработки 17 и кинематически связан цилиндром с верхней частью 8 перекрытия забойной секции 5, а штоком с опалубкой 16 с забойной ее стороны.

На внутренней поверхности опалубки 16 по длине стороны, обращенной в противоположную сторону от забоя 15 выполнен выступ 25 для формирования паза 26 в элементе 13 демпфирующего слоя 14.

Управление передвижением секций 5, 6, 7 временной крепи, распором гидростоек 10 и перемещением опалубки 16 осуществляют дистанционно с гидравлического пульта (на чертежах не показан), находящегося на безопасном расстоянии от места ведения работ в призабойном пространстве 27 выработки 17.

Способ крепления горных выработок предлагаемой конструкцией устройства осуществляется следующим образом.

Перед началом проходки горной выработки 17 выполняют технологический отход для размещения в нем проходческого оборудования (на чертежах не показан) и установки временной передвижной крепи. Одновременно с установкой временной крепи на перекрытии ее забойной секции 5 монтируют опалубку 16 подвижно с возможностью ее перемещения в направляющих 24 с помощью гидроцилиндра 23.

По мере проведения горной выработки очередность выполнения рабочих операций по ее креплению с одновременным формированием очередного элемента демпфирующего слоя под кровлей выработки следующая.

В исходном положении секции 5, 6, 7 временной крепи придвинуты друг к другу, установлены с предварительным подпором к ранее образованным элементам 13 демпфирующего слоя 14 в закрепном пространстве и находятся от забоя 15 на расстоянии, равном шагу перемещения опалубки 16; эластичные оболочки уплотнительного элемента 22 находятся в нижнем положении в желобе 21 без давления в них рабочей среды; опалубка 16, расположенная на верхней части 8 перекрытия забойной секции 5, находится в выдвинутом положении непосредственно у забоя 15 на расстоянии от забойной секции 5 крепи, определяемом геометрическими размерами формируемого элемента 13 демпфирующего слоя 14; за концевой секцией 7 возведена постоянная крепь с распором под демпфирующий слой 14, образованный по контуру кровли выработки 17, и межрамные перекрытия 4; штоки гидроцилиндров 12 выдвинуты на ход, необходимый для корректировки положения секций 5, 6, 7 временной крепи относительно друг друга и их передвижения.

После подвигания забоя 15 горной выработки 17 и перемещения опалубки 16 с помощью гидроцилиндра 23 в призабойное пространство 27 непосредственно к этому забою на расстояние, определяемое геометрическим размерами элемента 13, опалубка 16 перекрывает своей верхней кромкой поверхность кровли выработки 17 по ее контуру 18, образуя полость 28 в закрепном пространстве. При этом упомянутая полость 28, кроме опалубки 16, ограничена уплотнительным элементом 22, эластичные оболочки которого заполнены рабочей средой под давлением, поверхностью выработки 18 и ранее сформированным смежным элементом 13. Затем полость 28 заполняют закладочным материалом путем его нагнетания под давлением. Причем закладочный материал подают в полость 28 по трубопроводу 29, подведенному к опалубке 16 со стороны нижней ее поверхности.

После заполнения полости 28 закрепного пространства выработки 17 закладочным материалом осуществляют его уплотнение путем возвратного перемещения опалубки 16 по направляющим 24 посредством управления вдвижением гидроцилиндра 23 до придания этому материалу формы элемента 13 с пазом 26 однородной плотности. Причем в качестве закладочного материала используется композиционная быстротвердеющая смесь, обладающая сжимаемостью и упругостью после ее отверждения. Такими свойствами обладает, например, быстротвердеющая смесь на фосфогипсовой основе (фосфогипс, опилки, вода или фосфогипс, опилки, полистирол, вода) или на основе цемента (цемент, опилки, вода с добавлением хлористого кальция, хлорного железа и фосфогипса). Такая смесь повышает степень демпфируемости, что улучшает условия совместной работы демпфирующего слоя 14 с прилегающим к нему породным массивом.

Затем приступают к передвижению секций 5, 6 и 7 временной крепи в призабойную зону 27 на расстояние, равное шагу заполнения опалубки 16 после уплотнения твердеющей смеси. Для чего включают гидроцилиндры передвижения 12, ориентированные по контуру перекрытий смежных секций, то есть забойной секции 5 и смежной с ней линейной секции 6, и осуществляют перемещение забойной секции 5 относительно нижней поверхности опалубки 16, не изменяя ее положения. Причем передвижение забойной секции 5 осуществляют без снятия предварительного подпора. Далее подобно забойной секции 5 осуществляют поочередное передвижение остальных секций временной крепи друг относительно друга на новое место в призабойной зоне 27 на расстояние, соответствующее шагу заполнения опалубки 16 без снятия предварительного подпора.

Затем по истечении времени схватывания композиционной быстротвердеющей смеси, но до момента набора ею прочности осуществляют перемещение опалубки с помощью гидроцилиндра 23 назад в сторону от забоя на расстояние "l", достаточное для отрыва опалубки 16 от сформированного элемента 13.

После набора прочности формируемым элементом 13, соответствующего периоду отверждения твердеющей смеси, осуществляют перемещение опалубки 16, предварительно сняв давление рабочей среды в эластичных оболочках уплотнительного элемента 22, в сторону забоя 15 в исходное положение после подвигания забоя 15 горной выработки 17.

По мере формирования элемента 13 демпфирующего слоя 14 по контуру 18 кровли выработки 17 и передвижения секций 5, 6, 7 временной крепи устанавливают постоянную горную крепь с распором за последней концевой секцией 7. В результате описанных операций по заполнению закрепного пространства образуется геомеханическая система "породный массив демпфирующий слой - горная крепь", поскольку крепь своевременно вступает во взаимодействие с породным массивом через демпфирующий слой.

Далее для выполнения очередного цикла заполнения закрепного пространства аналогично повторяют вышеописанные операции, последовательно формируя элементы 13 демпфирующего слоя 14.

В результате по мере проведения горной выработки 17 по контуру 18 кровли этой выработки непосредственно у забоя 15 образован демпфирующий слой 14, который готов к восприятию горного давления и передачи его временной крепи, а затем постоянной горной крепи выработки 17.

Наличие демпфирующего слоя 14 позволяет обеспечить равномерное распределение нагрузок на верхняки постоянной крепи и ввести ее в режим нагружения с момента ее возведения. Кроме того, демпфирующий слой 14 поглощает часть энергии сдвижения породного массива и создает благоприятные условия для образования равновесия в системе породный массив демпфирующий слой крепь. В дальнейшем под действием горного давления отвержденная смесь демпфирующего слоя 14, обладая свойствами сжимаемости и упругости, деформируется. При этом по исчерпании податливости демпфирующего слоя 14 возрастающее горное давление воспринимается постоянной крепью в режиме податливости в пределах хода замков крепи.

Таким образом, описанный порядок работы устройства, реализующий способ крепления горных выработок, дает возможность перенести фронт работ по возведению постоянной горной крепи за пределы призабойного пространства и за счет образования демпфирующего слоя непосредственно в забое по контуру кровли выработки, обеспечивающего равномерную нагрузку на горную крепь, повышается устойчивость выработки, благодаря чему улучшается ее эксплуатационное состояние на протяжении ее технологического срока службы и снижаются затраты на ее поддержание в дальнейшем.