книги из ГПНТБ / Орлов, В. В. Тампонаж в капитальных выработках
.pdfВ. В. ОРЛОВ, А. К. ПОНОМАРЕНКО, И. А. ФИЛАТОВ
ТАМПОНАЖ
В КАПИТАЛЬНЫХ
ВЫРАБОТКАХ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ТЕХН1К.А» |
КИЕВ — 1970 |
6 П 1 .2+ 6 П 1 .4
0 66
УДК 622. 268. 5
Тампонаж в капитальных выработках. О р л о в |
В.В., П о н о м а р е н |
к о A. R., Ф и л а т о в И. А., «Техшка», |
1970, стр. 80 |
Освещается опыт тампонирования закрепного пространства выработок околоствольных дворов шахт Донбасса. Обосновывается эффективность тампонирования, описывается оборудование для тампонажных работ, рассматриваются тампонажные растворы и способы их приготовления. Изложены основные положения по выполнению тампонажных работ в капитальных выработках и по технике безопасности этих работ. Бро шюра написана на основании обобщения собранных материалов по тампонированию закрепных пространств в выработках околоствольных дворов шахт Донбасса, а также анализа литературных источников. Пред назначена для инженерно-технических работников угольных шахт, тре стов, комбинатов, проектных и научно-исследовательских институтов, полезна студентам вузов и техникумов.
Табл. 20, илл. 22, библ. 20.
Рецензент канд. техн. наук А. Ф. Ковалев
Редакция литературы |
по горному делу и металлургии |
Зав. редакцией инж. |
М. Д. Семененко |
Василий Васильевич Орлов, канд. техн. наук, Алексей Кузьмич Пономаренко, канд. техн. наук, Иван Алексеевич Филатов, инж.
Тампонаж в капитальных выработках
Редактор издательства инж. В. Я. Федорова Обложка художника Г. Я- Головненко
Художественные редакторы: А. П. Валькович, Б. В. -Валуенко Технический редактор С. В. Новик Корректор Я. М. Боровская
Сдано в набор 10. XI..1969 г. Подписано к |
печати 5. V 1970 г. |
Формат бумаги |
|
70 x i0 8 !/s2Объем: 2,5 физ. л ., 3,5 уел. л., |
3,4 уч.-изд. л. |
|
|
Тираж 2000. БФ 01514. Зак. № Ц22. |
Цена 22 коп. |
|
|
Издательство «Техшка», Киев, 4, Пушкинская, 28. |
|
||
Напечатано с матфиц Киевского |
полиграфического комбината |
на книжной ф-ке |
«Октябрь» Комитета по печати при Совете Министров УССР, Киев, Артема, 23-а.
3-7-3
92-70М
П Р Е Д И С Л О В И Е
На ремонт и перекрепление горных выработок на шах тах затрачиваются значительные средства. Особенно боль шие затраты приходятся на ремонт и перекрепление капи тальных выработок: камер и выработок околоствольных дворов, квершлагов и коренных штреков.
На основании длительных наблюдений за состоянием крепей капитальных выработок установлено, что во мно гих случаях крепи разрушаются преждевременно.
Одной из причин преждевременного разрушения кре пей является плохое качество заполнения закрепного пространства, что приводит к возникновению сосредото ченных нагрузок на крепи и быстро выводит их из строя.
В глубоких шахтах на ремонт и перекрепление капи тальных выработок расходуются десятки миллионов рублей. Особенно большой объем работ по ремонту и пе-
рекреплению выработок был выполнен в |
околостволь |
||
ных дворах шахт «Щегловская-Глубокая», |
«Бутовская- |
||
Глубокая», «Чайкино-Глубокая» № |
1, |
№ |
17—17-бис, |
им. А. Ф. Засядько и им. Ильича. |
|
|
|
На некоторых шахтах Донбасса |
по |
рекомендации ав |
торов в выработках околоствольных дворов был произве ден тампонаж закрепных пустот и упрочение окружаю щих пород песчано-цементным раствором под давлением
г
2—5 am *. Наблюдения показали, что везде, где был качественно произведен тампонаж, состояние крепи и вы работок хорошее, перекрепление их не потребовалось.
Таким образом, тампонаж закрепных пустот и упро чение окружающих выработки пород значительно повы шает устойчивость выработки и снижает объем работ по их поддержанию.
В брошюре освещены передовой опыт тампонирова ния закрепного пространства, техника и организация этих работ на шахтах Донбасса и основные технико-экономи ческие показатели.
Отзывы и пожелания просим направлять по адресу:
Киев, 4, Пушкинская, 28, издательство «Технша».
* По ГОСТ 9867—61 единица давления — ньютон на квадратный метр (н/м2):
1 н/ма = 1,02 • 10~5 кГ1смг (am).
ТАМПОНИРОВАНИЕ ЗАКРЕПНЫХ ПУСТОТ И УПРОЧЕНИЕ ПОРОД, ОКРУЖАЮЩИХ ВЫРАБОТКИ
Повышение несущей способности крепей и устойчивости выработок
Плотно и своевременно уложенный заполнитель закрепных пустот препятствует развитию зон неупругих де формаций пород, что значительно снижает нагрузки на крепь, создает упругий отпор боковых пород по периметру крепи, загружая ее равномерно распределенной вертикаль ной и горизонтальной нагрузками. Несущая способность крепи резко повышается.
В результате тампонажа песчано-цементным раство ром под давлением 2—5 am монолитная бетонная и же лезобетонная крепи упрочняются, заполняются поры и пустоты в бетоне, элементы крепи соединяются в единое целое, крепь, заполнитель и окружающие породы связы ваются между собой; значительно упрочняются ослаб ленные естественными трещинами и буровзрывными ра ботами окружающие выработки породы, так как вокруг выработок создается оболочка из заполнителя закрепных пустот и упрочненных пород толщиной от 1 до 1,5 м.
Глубина проникновения песчано-цементного раствора за крепь определялась по кернам (диаметр 90 мм), выбу ренным в выработках околоствольного двора гор. 814 м шахты «Мушкетовская-Заперевальная» № 2.
Как показали исследования, непосредственно за крепью находилась забученная порода, а' дальше отслоившиеся по роды стенок и кровли выработок с большими раскрытыми
трещинами. После тампонажных работ пустоты между кусками забученной породы и раскрытые трещины в окру жающих выработку породах были полностью заполнены цементно-песчаным раствором.
ШПШПШШШППШа
Рис. 1. Схема загрузки круглой крепи.
Непосредственный контакт упрочненной крепи, запол нителя и окружающих выработки пород создает благопри ятные условия для устойчивости капитальных выработок, предотвращает развитие зон неупругих деформаций по род, резко снижает нагрузки на крепи и повышает устой чивость выработок в 6—8 раз. В обводненных породах обо лочка из упрочненных пород изолирует выработку от про никновения в нее воды, что также значительно повышает устойчивость выработки.
Определение несущей способности крепи. Для обос нования положительного влияния тампонирования закрепного пространства определим несущую способность круглых крепей при трех схемах загрузки (рис. 1).
1-я с х е м а . Крепь загружена вертикальной сосредо точенной нагрузкой Р (рис. 1, а). С боков нагрузки нет, поскольку отсутствует контакт крепи с боковыми породами.
6
2- |
я |
с х е м а . |
Крепь |
загружена |
вертикальной |
равно |
||
мерно распределенной нагрузкой g сверху и снизу (рис. 1,6). |
||||||||
Боковая нагрузка |
отсутствует. |
вертикальной |
равно |
|||||
3- |
я |
с х е м а . |
Крепь |
загружена |
||||
мерно |
распределенной |
вертикальной нагрузкой q сверху |
||||||
и снизу, |
а с |
боков — горизонтальной |
нагрузкой |
р |
||||
(рис. 1, в). |
|
|
крепи наблюдается при свое |
|||||
Последняя схема загрузки |
||||||||
временном |
тампонировании |
закрепного |
пространства. |
Очевидно, чем плотнее заполнитель закрепного пространст ва и чем быстрее выполнен тампонаж, тем большая боко
вая нагрузка. Величина |
боковой нагрузки р изменяется |
в пределах (0,25 ~ 0,75) |
q. |
Несущая способность крепи определяется по силовым факторам, возникающим в замке верхнего свода (наибо лее опасное сечение). Круглые крепи являются статичес ки неопределимыми системами. Расчет этих систем сводится к решению канонических уравнений метода сил, для чего требуется вычислить деформации крепей.
Деформации крепей определяются с помощью интег рала Мора:
( 1)
где Мх, Nx, Qx — изгибающий момент, продольная и по перечная силы, возникающие в произвольном сечении крепи от единичной силы, приложенной в точке определе ния перемещения и действующей в направлении искомого перемещения; Мр, Np, Qp — изгибающий момент, продоль ная и поперечная силы, возникающие в произвольном сече нии крепи от внешней нагрузки, на которую рассчиты вается крепь; Е, G — модуль упругости и модуль сдвига
7
материала, из которого изготовлена крепь; J, F — момент инерции и площадь поперечного сечения элемента рамы
крепи; |
d S — дифференциал |
дуги. |
|
|
|
|
|
При расчете крепей можно пренебречь двумя послед |
|||||||
ними |
слагаемыми интеграла |
Мора, |
так |
как величины |
|||
|
I |
этих |
слагаемых ' |
незначи |
|||
|
тельны |
по |
сравнению |
с |
|||
|
|
||||||
|
|
величиной |
первого слагае |
||||
|
|
мого. |
Кроме того, |
посколь |
|||
|
|
ку жесткость крепи по все |
|||||
|
|
му контуру одинакова, то |
|||||
|
|
величиной EJ также можно |
|||||
|
|
пренебречь. |
|
|
|
||
|
|
Тогда формула (1) при |
|||||
|
|
мет вид: |
|
|
|
|
|
Рис. 2. Расчетная схема круглой |
6 = 2 |
J A li A M S . |
(2) |
||||
крепи. |
|
При |
расчете |
круглых |
|||
|
|
крепей в |
качестве |
расчет |
ной можно принять схему, изображенную на рис. 2. При
такой схеме лишним неизвестным является |
изгибающий |
момент кх, который определяется по формуле |
|
ч р |
( 3 ) |
*1 = |
где А\р и 6П вычисляются по формуле Мора (2).
По внешним нагрузкам и их реакциям рассчитывают максимальный изгибающий момент М и продольную си лу N в замке верхнего свода. По силовым факторам М и N определяют несущую способность крепи для намеченных схем загрузки.
Для расчета принимаем крепи из бетона марки 200, тол щиной Т = 30 см и шириной полосы 6=1 м, и из спецпро
8
филя СВП27 с железобетонными затяжками. Расстояние между кольцами крепи L = 1 м, радиус крепи R = 2м.
Несущая способность бетонной крепи.
Для 1 -й схемы
Л4 = 0,3183РД. |
(4) |
Расчетное напряжение бетона на разрыв <гр = 64 Т/м2 и выражается формулой
_ М _ |
Ш |
W |
ЬТ2 ’ |
где W — момент сопротивления. |
|
|
|||||
Подставив |
в формулу (5) |
значение М из уравнения (4) |
|||||
и Р — q2R, получим |
несущую |
способность крепи |
|
||||
|
|
q = |
|
ЬТ*ор |
|
(6) |
|
|
|
3,82 • |
* |
|
|||
|
1 |
• 0,32 |
|
64 |
= 0,38TjM\ |
|
|
|
Я = |
3,82 • 23 |
|
||||
Для 2-й |
и 3-й схем |
|
|
|
|
|
|
|
М = 0,25 |
• |
R2 |
(q - p ); |
(7) |
||
N — 0 (2-я схема); |
N = pR (3-я схема). |
(8) |
|||||
Расчетное |
напряжение |
бетона на |
разрыв |
|
|||
|
М |
N |
|
m |
N |
|
|
|
а Р — W |
F ~ ЬТ2 |
ЬТ ' |
^ |
Подставив в выражение (9) значения М и N из фор мул (7) и (8) и р = kq, находим несущую способность крепи
ЬТап |
( 10) |
|
1,5/? (1 - k) |
||
|
а