книги из ГПНТБ / Бетонная крепь, технология и механизация ее возведения

родами и опробования технологических приемов возве­

жесткой крепью из двутавровых арок, заполненных бе­ тоном.

На экспериментальных участках установили замер­ ные станции для проведения шахтных инструментальных наблюдений. Контурные реперы позволили замерить смещения породного контура выработки и оценить вели­ чину сжатия карбамидного пенопласта. Для этого при­ бор в период набрызга податливого слоя непосредственно в шахте заполняли тем же пенопластом. В лабораторных условиях на прессе пенопласт в приборе подвергали сжатию на величину, соответствующую смещению кон­ турного репера замерной станции. Нагрузку, вызвавшую сжатие пенопласта в приборе, замеряли динамометром. Высота пенопласта в стакане прибора соответствовала его толщине в районе репера. Таким образом, нагрузка сжатия пенопласта в приборе показывала нагрузку, ис­ пытываемую крепью в районе контурного репера.

Пенопласт набрызгивали установкой (рис. 11), раз­ работанной ДонУГИ на базе установки УППД-2 конст­ рукции ВНИИГД. Установка состоит из насосного агре­ гата, магистральных и концевых шлангов и вспениваю­ щего устройства.

Насосный агрегат представляет собой два шестерен­ чатых насоса, один — для подачи мочевиноформальдегидной смолы, второй — для подачи вспенивающе-отвер- ждающего продукта. В качестве привода служит двига­ тель пневмосверла. Магистральные и концевые шланги предназначены для подачи сжатого воздуха, смолы и вспенивающе-отверждающего продукта при давлении до 15 от.

71

параметров комплексным характеристикам проявления горного давления. Основная форма проявления горного давления в горизонтальных выработках — смещение по­ родного контура, обусловливающее сдавливание и нагружение крепи. Для контроля за смещением пород на экспериментальных участках были установлены две за­ мерные станции, оборудованные контурными реперами. Конструкция двухслойной крепи позволяет достоверно фиксировать величину отпора крепи в различные момен­ ты времени.

Анализ графиков смещений и нагрузок показывает, что двухслойная крепь на экспериментальных участках работала в расчетном режиме. Смещения породного контура полностью реализовались сжатием податливого слоя пенопласта. Нагрузка на бетонную оболочку при этом составляла 15—20 Т/м2, что не превышало ее не­ сущей способности, а размеры выработки в свету оста­ вались неизменными. Признаков деформации экспери­ ментальной крепи не обнаружено.

При шахтных испытаниях установлен фактический расход материалов для податливого слоя из карбамидного пенопласта. В табл. 15 приведены данные по рас­ ходу и стоимости исходных компонентов при толщине пе­

Как видно из таблицы, общая стоимость материалов податливого слоя, выполненного из карбамидного пено­ пласта, на 1 пог. м выработки составляет около 30 руб. (один комплект крепи такого же сечения из двутавра стоит 57,2 руб.).

73

Комплекс работ по возведению податливого слоя крепи включает следующие элементы: монтаж и подго­ товка установки к работе, подготовка материалов и при­ готовление рабочих растворов, приготовление и набрызг пенопласта, профилактическое обслуживание установки

иее демонтаж.

Вцелях безотказной работы установки для набрызга пенопласта необходимо каждый раз после очередного набрызга разобрать, промыть и собрать вспенивающее устройство, тщательно промыть концевые шланги, обрат­ ные клапаны и насосный агрегат с обязательной прокач­ кой через него диэтиленгликоля. Затраты времени по элементам цикла набрызга (выход карбамидного пено­ пласта составляет 2 мъ при обслуживании установки

двумя рабочими) приведены в табл. 16.

Двухслойная конструкция крепи разработана для сложных горно-геологических условий, в которых сейчас применяется жесткая металлобетонная крепь из двутав­ ровых балок с бетонным заполнением. Проведенные ис­ следования доказали техническую целесообразность пе­ рехода на двухслойную крепь в капитальных выработ­ ках, размещенных в неустойчивых породах.

Далее сравниваются экономические показатели металлобетонной и двухслойной крепи для типовых сече­ ний выработок: на экспериментальном участке сечением в свету 7,2 м2 и усредненном сечении для выработок око­ лоствольных дворов современных шахт 12,7 м2. Объе­ мы работ при возведении крепи приняты на основе дей­ ствующих проектов типовых сечений. Стоимостные пара­ метры крепи, предусмотренной проектом, взяты из «Ка-

74

— максимальная ширина выработки, при ко­ торой величина пучения почвы не превы­ шает допустимых пределов;

R — средневзвешенная прочность пород почвы; •\Н — вес вышележащей толщи пород на едини­

цу площади (т —объемный вес пород, H— глубина выработки).

ли и сближения боков выработки, которые вычисляются по зависимостям

Затем рассчитываем толщину постоянной бетонной крепи:

76

Определенная толщина бетона является минимально допустимой. Проектную толщину крепи следует на 20— 30% увеличить, исходя из конструктивных соображений и надежного поддержания разрушенных пород в зоне не­

С учетом проектной несущей способности крепи уточ­ няем величины ожидаемых смещений контура пород вы­ работки, которыми определяется необходимая толщина податливого слоя крепи о по формулам (22) и (23). Толщина податливого слоя с запасом 20% должна обес­ печить смещение породного контура выработки, и ее ре­ комендуется принимать в кровле и боках разную.

П р и м е р . Рассчитать двухслойную монолитную крепь для сбойки между узлами сопряжений № 12 и 13 околоствольного двора шахты «Октябрьский рудник». Выработка шириной а=4,5 м и высотой А=3,7 м в про­ ходке расположена на глубине Н=995 м по простира-

77

нию. Вмещающие породы представлены: в кровле—гли­ нистый и песчано-глинистый сланец со средневзвешен­ ной прочностью #=570 кГ/см2, в боках — песчано-гли- нистые сланцы #=620 кГІсм2 и в почве — песчанистый сланец и песчаники #=960 кГ/см2.

Решение.

Проверяем устойчивость почвы выработки по форму­ ле (18)

чива, и устройство обратного свода крепи не требуется.

Таким образом, грузонесущая способность крепи при действии нагрузки со стороны пород кровли должна со­ ставлять 10 Т[м2. Принимаем, что в боковом направлении

Находим отношение горизонтальных и вертикальных смещений контура выработки по формуле (21)

78

Полагая прочность бетона R = 150 кГ/см2, находим необходимую толщину бетонного слоя крепи по формуле

=13 Т/м2.

Сучетом грузонесущей способности постоянной ароч­

Принимаем, исходя из ожидаемых смещений, толщи­ ну податливого слоя из карбамидного пенопласта с уче­ том 20% запаса: в кровле выработки §п =1,2-19=23 см;

вбоках 8П =1,2-0,5-7,7=5 см.

ГЛ А В А IV. ТЕХНОЛОГИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ

КРЕПЛЕНИЯ СТВОЛОВ

Организация работ по креплению стволов

Проходка вертикальных стволов ведется по различ­ ным технологическим схемам, обусловленным в основ­ ном, способом крепления выработки [28]. Если крепле-

7Ѳ

ние возводится звеньями после проходки участка ствола, такая схема называется последовательной. Параллель­ ная же схема проходки характеризуется одновременным выполнением работ по выемке породы и возведению по­ стоянной крепи. При этом в забое ведутся проходческие работы, а выше, на расстоянии 20—40 м от забоя, воз­ водится постоянная крепь. Оба процесса выполняются независимо друг от друга.

Современная параллельно щитовая схема проходки (рис. 12) обеспечивает выемку породы и возведение по­ стоянной крепи в одном звене без применения времен­ ной крепи. В этом случае функции ограждающей вре­ менной крепи выполняет специальный передвижной щит, выше которого вслед за проходкой возводится постоян­ ная бетонная крепь.

При совмещенной схеме проходки (рис. 13) вынима­ ют породу и возводят постоянную крепь непосредствен­ но в призабойном пространстве ствола вслед за подвиганием забоя без применения временной крепи. Это основная технологическая схема, она относительно про­ ста и универсальна, но вместе с тем не обеспечивает полного совмещения операций по проходке и креплению

зволили сделать вывод, что монолитная крепь из быстротвердеющего бетона, возводимая с помощью пере­ движной опалубки и бетонной смеси, подаваемой в ствол по трубам, является наиболее прогрессивным, экономич­ ным и малотрудоемким видом крепления. Возведение бетонной крепи сверху вниз позволяет полностью отка­ заться от временного крепления.

Транспортирование бетонной смеси в ствол по тру­ бам имеет неоспоримые преимущества перед доставкой материала в бадьях или контейнерах. Подача смеси по трубам позволяет практически полностью механизиро­ вать процесс возведения крепи в стволе и вспомогатель­ ные работы на поверхности, исключить наличие грузо-

80