Механика подземных сооружений
10. Набрыгбетонная крепь, сухой и мокрый способы нанесения набрызгбетонной смеси. Расчетная схема и исходные данные для расчета крепи.
Набрызгбетонная крепь представляет собой тонкое бетонное покрытие поверхности выработки, наносимое на нее давлением сжатого воздуха. Различают сухой и мокрый способы набрызга.
При сухом - сухая цементная смесь, выдуваемая сжатым воздухом по шлангу в сопло, смешивается с водой только перед вылетом из сопла.
При мокром - готовая смесь с водой нагнетается в сопло бетонным насосом, из которого выбрасывается сжатым воздухом на поверхность выработки.
К преимуществам «сухого способа относятся сравнительно простое оборудование, возможность регулирования процесса схватывания и твердения. К недостаткам – высокий процент отскока, повышенное пылеобразование, зависимость качества готового набрызгбетона от квалификации сопловщика.
К недостаткам «мокрого» способа относится неприспособленность к обводненным породам из-за сложности дозирования добавок ускорителей твердения, что делает «мокрый» способ менее универсальным, чем «сухой».
Основными достоинствами данных типов крепи являются большая прочность, хорошее сцепление с породами, механизация основных и вспомогательных работ, высокая производительность труда крепильщиков, незначительные трудовые затраты и расход материалов, легкость ремонта и усиления крепи.
Основная особенность работы набрызгбетона заключается в том, что осуществляется полный контакт крепи с породой по всей поверхности выработки. Крепь с породой образует единую деформируемую систему. В этом случае в полной мере используется несущая способность приконтурного массива.
Механизм работы набрызгбетонной крепи заключается в следующем. За счет своей высокой прочности (30-40 МПа) и полного контакта с поверхностью выработки набрызгбетон предотвращает разуплотнение блоков сильно нарушенных или раздавленных пород, связывает их, не дает им возможности проскальзывать друг относительно друга и обрушаться в выработку.
Р
ис.
4.1. Поддержание блоков сильно нарушенных
пород (1) набрызгбетонной
крепью (2)
Эффективное повышение несущей способности набрызгбетонной крепи может быть достигнуто не увеличением ее толщины, а снижением амплитуды неровностей. Добиться этого можно применением контурного (осторожного) взрывания, а также выравниванием поверхности выработки путем заполнения впадин бетоном. На выступах толщина покрытия контура бетоном может быть минимальной. При сглаживании неровностей контура выработки бетоном снижаются локальные концентрации напряжений на выступах и во впадинах. За счет этого не происходит локальных разрушений и вывалов.
Существует много способов повысить эффективность данных типов крепи. Вот некоторые из них:
- применение специальных машин, манипуляторы которых поднимают сопло (приближают его к контуру выработки) и позволяют правильно направлять его. Оптимальными являются: расстояние от сопла до контура выработки - 1,0-1,5 м и направление сопла - по перпендикуляру к контуру выработки. За счет этого снижаются отскок бетонной смеси и ее расход на крепление;
- введение в состав бетонной смеси различных добавок - пластификаторов (позволяют сократить расход воды, что увеличивает прочность бетона), ускорителей схватывания (позволяют увеличить толщину слоя бетона, наносимого за один проход; способствуют быстрому набору прочности бетона). За рубежом в тяжелых условиях за счет применения добавок практикуется возведение набрызгбетонной крепи несколькими слоями толщиной 10-50 см с доведением общей толщины крепи до 1 м;
Схема к расчету монолитной крепи выработки круглого сечения.