
книги из ГПНТБ / Кравченко Г.И. Облегченные крепи вертикальных выработок
.pdfследует наносить слои повышенном толщины вокруг лун ки при ее заделке. Недостаток способа — необходимость прекращения работ в стволе при заряжании и взры вании.
Бурением шпуров по сечению будущей лунки и разрушением целиков между ними получали лунки в по родах с f = 5-^6 [72] и
= 16ч-18 [46]. Во втором слу
чае |
шпуры |
глубиной |
40— |
|
50 |
см и |
диаметром |
80 мм |
|
бурили |
на |
расстоянии |
10— |
|
15 |
мм друг от друга. |
При |
меняя специальное приспо собление (рис. 61, а), дости-
1 ' i i s
Рис. 60. Разработка лунок буропзрьтным способом:
с —схема размещения шпуров; б — общин вид лунки; 1—6 — номера шпуров
гали высокой т о ч н о с т и размещения шпуров и увеличе ния скорости их забуривания в 2—3 раза на ровной и в 4—5 раз на неровной поверхности. Целики между шпу рами толщиной 10—15 мм разрушали с помощью спе циальной коронки с пятью пластинками из твердого сплава (рис. 61,6) и машины ПР-24Л без поворотного механизма со скоростью 0,15—0,20 м/мин. После буре ния 6 шпуров и разрушения целиков в полученной лунке имели возможность регулировать расстрел из двутавра № 27—30 в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
На разработку лунки |
глубиной |
40 см затрачивали |
||
1 ч 40 мин. |
труда, точность |
разметки |
при |
|
Производительность |
||||
выбуривании лунок можно увеличить, |
используя |
мощ |
||
ные буровые станки НКР-100 и др. [88]. |
|
весь |
||
Заделка расстрелов |
в лунках |
набрызгбетоном |
.1 5 0
ма эффективна: двутавр № 27 в лунке глубиной 35— 40 см прочно и жестко закрепляется набрызгбетоиом с помощью машины БМ-60 за 40—45 с. Способ приме нили при армировании вентиляционного шурфа на руднике «Темир-Тау» [72]. Шурф оборудован лестнич ным и вентиляционным отделением. Яруса из одного главного и четырех вспомогательных расстрелов уста навливали через 3 м. Главный расстрел (швеллер
|
а — шаблон; б — коронка; 1 — корпус; 2 и |
3 — клинья |
№ |
16) заделывали в лунке глубиной |
20 см, один ко |
нец |
вспомогательного (швеллер № 12) |
крепили к глав |
ному, а другой заделывали в лунке.
Армировали шурф по мере его проходки с подвес ного полка сверху вниз. Лунки получали бурением од ного над другим шпуров диаметром 110 мм и
разрушением |
целика между |
ними. |
Глубина |
обычных |
|||||
лунок 20—25 см, заводных |
40—45 |
см. |
На |
получение |
|||||
обычной лунки |
затрачивали |
11 |
мин, из них 9 мин — на |
||||||
бурение, 2 мин — на |
разрушение целика; |
на подготовку |
|||||||
6 лунок на ярус (из |
них' одна заводная) |
|
затрачивали |
||||||
80 мни, а на их заделку — 4 |
мим. |
|
|
пород |
при- |
||||
В случаях |
значительного |
ослабления |
|||||||
контурной зоны расстрелы |
можно крепить |
слоем |
на- |
брызгбетона в виде пояса толщиной 20—25 см и высо той 40—60 см (аналогичные способы крепления, только
151
с помощью |
поясов из бетона, |
применяли в стволах |
||
в ЮАР). |
расстрелов |
(и |
иногда |
проводников) |
Крепление |
||||
штангами получает все более |
широкое |
применение |
||
в выработках |
с обычными |
и облегченными крепями [3, |
||
70, 88]. Известны примеры |
(рудники Берикульский, Да- |
расунский, им. Джамбула и другие [3], особенно рудники
Швеции), когда в незакрепленных стволах, |
пересекаю |
||||||
щих устойчивые породы, расстрелы крепят |
штангами. |
||||||
При разработке конструкций расстрелов |
и |
узлов |
|||||
их крепления к стенкам следует учитывать |
возможные |
||||||
неровности последних. В ВостНИГРИ |
разработана схе |
||||||
ма крепления |
расстрела к породным |
стенкам |
при их |
||||
отклонениях |
от проектного |
положения |
в |
пределах |
|||
±10 см и конструкция |
кронштейна, используемого вме |
||||||
сто расстрела, если проводник отстоит от |
стенки |
ство |
|||||
ла на расстоянии не более 1 м (рис. 62). |
|
|
и за |
||||
В обеих конструкциях достаточно |
установить |
||||||
крепить опорные плиты |
строго |
вертикально, |
возмож |
||||
ные их отклонения от контура |
ствола в других плоско |
стях не препятствуют установке расстрелов, соединяе мых с опорной плитой сваркой.
Способ и технология армирования, обеспечивающие аналогичные результаты, разработаны в институте Уни промедь [3]. Расстрелы в стволе № 11 (Высокогорский рудник), закрепленном набрызгбетоном (рис. 63), кре пили штангами. Ствол диаметром 5 м в свету проходи ли в известняках с / = 8-^9. Порядок установки расстре лов был следующим: па три штанги устанавливали пла стину с приваренным к ней уголком; с помощью клиновых подкладок ей придавалось нужное положение;
на нижний уголок |
устанавливали |
расстрел, |
привари |
|||||
вали верхний уголок и |
заполняли |
бетоном |
простран |
|||||
ство между стенкой ствола и пластиной. |
|
|
||||||
При |
конструктивной |
разработке |
|
узла |
крепления |
|||
расстрела штангами исходят из того, что он |
должен |
|||||||
быть равнопрочным |
или |
более прочным по сравнению |
||||||
с обеспечиваемым |
при |
закреплении |
в лунках. |
Уста |
||||
новлено, что узел крепления |
тремя-четырьмя |
штангами |
||||||
из арматуры периодического |
профиля |
диаметром 32— |
||||||
38 мм |
и длиной 0,5—0,7 м обладает |
самым |
высоким |
|||||
коэффициентом статического |
и динамического |
запаса |
||||||
прочности во всей системе [3]. |
|
|
|
|
|
152
3000
Рис. 62. Крепление расстрелов (а) и кронштейна (б) к породной стенке:
/ — расстрел; 2 — проводник; Л — штанга; '/ — крепление опоры проводника
Надежность крепления расстрелов описанными спо собами подтверждена исследованиями, расчетами н практикой эксплуатации стволов [3, 46 и др.]. Техни ко-экономическим сравнением различных способов крепления расстрелов, выполненным ВостНИГРИ на
Рис. 63. Схема крепления расстрелов в стволе № II
основе хронометражных данных, установлено, что даже при еще несовершенной технологии новых способов они не более трудоемки, чем обычный (табл. 30). Рас четы выполнены для ствола диаметром 5,5 м с двумя главными и тремя вспомогательными расстрелами, прой денного в породах с /= 14-ь 15.
|
|
|
Т а б л и ц а |
30 |
Способ разработки лупок и крепления |
Трудоемкость |
|
|
|
устанооки |
Примечания |
|
||
расстрелоп |
|
одного яруса, |
|
|
|
|
чел-смей |
|
|
Бурение с последующим |
разруше |
|
|
|
нием целиков, заделка набрызг- |
4,755 |
|
|
|
бетоиом ........................................... |
заделка |
|
|
|
Буровзрывные работы, |
4,278 |
Породы с f=14-=-15 |
||
набрызгбетоном........................... |
|
|||
Крепление опорных плит штангами, |
3,960 |
Длина штанг 0,6 м |
||
сварка расстрелов с плитами . . |
||||
Долбление отбойными |
молотками |
4,217 |
Бетон марки |
150 |
бетонной крепи, заливка бетоном |
154
Способы крепления расстрелов к породным стенкам достаточно технологичны, позволяют развивать высо кую производительность армирования, а способ вы буривания лунок имеет большой резерв — использование мощных бурильных машин.
§ 3. Возведение крепи
Технологические схемы возведения облегченных кре пей в зависимости от устойчивости и физико-механиче ских свойств пересекаемых пород в основном приме няют следующие (рис. 64):
1)возведение крепи из забоя ствола (рис. 64, а) при пересечении им неустойчивых пород, требующих креп ления сразу после обнажения. Установку штанг и нане сение набрызгбетонного покрытия проектной толщины производят заходкамн по 1,5—2 м по мере подвигания ствола; отставание крепи от забоя допускается не бо лее 1,0—1,5 м;
2)возведение крепи с подвесного проходческого пол ка (рис. 64, б) при пересечении стволом устойчивых не трещиноватых пород, допускающих обнажение пород ных стен длиной 10—15 м без поддержания и более. Установку штанг, нанесение набрызгбетона и выемку породы можно выполнять одновременно;
3)в стволах, пересекающих породы средней устой чивости и неустойчивые, иногда вслед за забоем воз водят комбинированную или набрызгбетонную вре менную крепь, а затем одновременно с работами по выемке породы наносят набрызгбетон с подвесного полка до проектной толщины. Штанги можно уста
навливать из забоя ствола и с подвесного полка, сет
ку — с подвесного полка |
во избежание ее повреждений |
при взрывных работах. |
Облегченные крепи в качестве |
временной обладают существенными преимущества ми по сравнению с другими конструкциями: отсут ствие работ по демонтажу, снижение стоимости и тру доемкости 1 м сооружаемого ствола, высокая сопротив ляемость воздействию взрывных работ.
Возможны и другие |
варианты схем возведения |
кре |
||||
пи (см. главу VI). Их выбор, кроме устойчивости и об |
||||||
водненности |
пород, |
определяется требуемой скоростью |
||||
сооружения |
ствола, |
номенклатурой |
имеющихся мате |
|||
риалов и оборудования, |
квалификацией |
занятых |
на |
|||
креплении рабочих и некоторыми |
другими |
факторами. |
155
Оборудование для крепления набрызгбетоном вер тикальных и горизонтальных выработок в основном одинаково [15, 57], в том числе и машины для иабрызга бетона (БМ-60, БМ-68, С-320 и др.). Получили распро-
Рис. 64. Схема возведения крепи из забоя ствола (а ) и с под весного полка (б):
1, 2 и 3 — этажи проходческого полка; |
4 — бетомашпиа: |
5 — емкость для |
|||
|
воды; |
6 — сопло; 7 — предохранительный полок |
|
||
странение |
некоторые схемы |
размещения |
бетономаши- |
||
ны и другого |
оборудования |
на проходческом |
полке |
||
(см. рис. |
64, б) |
и компановка |
его на поверхности |
(см. |
|
рис. 69). |
Более широко применяют вторую |
схему, |
обес |
156
печивающую условия |
для полной |
механизации |
приго |
||
товления сухой смеси, |
погрузо-разгрузочных и других |
||||
вспомогательных |
работ, снижения запыленности |
рабо |
|||
чего |
пространства, |
повышения |
производительности |
||
труда. |
|
|
|
|
|
Сухая смесь из машины для иабрызга бетона к ме |
|||||
сту |
крепления |
транспортируется |
обычно по |
трубам |
диаметром 50 мм, подвешенным к проходческой лебедке на канате. На этом же канате подвешивается и став труб диаметром 19—23 мм для подачи к соплу воды затворения. Сухую смесь удобно приготовлять в бетоно мешалке емкостью 250—500 л, размещая ее над маши ной для иабрызга.
Установлено, что сухую смесь можно транспорти ровать на глубину 600—700 м и более без расслоения [86]. При больших расстояниях подачи и объемах смеси следует применять толстостенные трубы с фланцевым соединением и хорошей центровкой по отвесу при на вешивании. Обычные газовые и водопроводные трубы, соединяемые полумуфтамн, применять нерационально из-за их быстрой истираемости (расход труб до 2 м на 1 м сооружаемой выработки [86]).
Разработаны оригинальные способы механизиро ванного крепления вертикальных выработок, прохо димых бурением [1], уплотнением пород взрывом [14] или секционным взрыванием глубоких скважин, не получившие пока промышленного применения.
Технология собственно крепления набрызгбетоном хорошо изучена и изложена в работах [27, 57].
Крепление водоносных горизонтов, особенно водо выделяющих участков, вызывает значительные ослож нения. Здесь в зависимости от размеров участка, ин тенсивности фильтрации и • характера ее рассредоточе ния используют различные способы и приспособления, уже освоенные при креплении горизонтальных и вер тикальных выработок в аналогичных условиях.
При малой мощности водоносного горизонта в каче
стве |
крепи применяют монолитный бетон. |
Такой |
|
способ |
применили при |
закреплении водоносных |
гори |
зонтов |
участка ствола |
шахты «Сернистая» и вентиля |
ционного ствола шахты «Естюнинская» (Высокогор ский рудник), сооруженных с применением набрызгбетонной крепи. Ниже пояса из бетона устанавливали во-
157
доулавливающие кольца, |
и |
набрызгбетонную |
|
крепь |
|||||||
наносили |
на |
сравнительно |
|
осушенную |
поверхность. |
||||||
Можно |
применять |
местное |
водоподавление: |
по |
всей |
||||||
фильтрующей |
трещине 3 |
(рис. 65) способом, |
|
изло |
|||||||
женным в § 2 главы V, разрабатывается щель 2, угол |
|||||||||||
наклона |
и глубина |
которой |
(обычно |
10—15 см) |
|
де |
|||||
|
|
|
|
лаются такими, чтобы вода |
|||||||
|
|
|
|
из трещин протекала внут |
|||||||
|
|
|
|
ри щели. |
|
ее части |
на |
||||
|
|
|
|
|
В |
нижней |
|||||
|
|
|
|
расстоянии |
30—40 |
мм |
от |
||||
|
|
|
|
края |
бурят шпур |
диамет |
|||||
|
|
|
|
ром 50—55 мм так, чтобы |
|||||||
|
|
|
|
его забой |
|
соединился |
со |
||||
|
|
|
|
щелью. В шпур прочно за |
|||||||
|
|
|
|
делывают |
по |
металлическую |
|||||
|
|
|
|
трубку 1, |
которой |
вода |
|||||
Рис. 65. Схема |
местного во- |
временно |
отводится |
в |
сто |
||||||
рону или в водосборник. По |
|||||||||||
доподавления |
|
щели |
укладывают |
приле |
|||||||
|
|
|
|
гающий к ее стенкам отре |
|||||||
зок шланга 4 или доски таким образом, |
чтобы |
между |
ними и дном щели оставался канал для прохода воды. Затем поверхность крепят набрызгбетоном. После до стижения последним необходимой прочности на трубку,
через |
которую истекает вода, навинчивается пробка. |
|
При |
опробовании способа установлена |
возможность |
полного подавления фильтрующих трещин. |
Для этой |
цели можно использовать и наружный дренаж, приме няя метод шланга [57].
Интересен опыт крепления Восточного вентиляцион ного шурфа (рудник «Темир-Тау»), где интенсивность обводнения на 2/з его периметра при общем притоке свыше 30 м3/ч составляла 5—7,5 л/мин • м, на '/з пери метра— от 16 до 33,5 л/мин • м и более (72]. Применяя хлористый кальций (4—5% веса цемента), растворен ный в воде, и в качестве вяжущего шлакопортландцемент марки 400 Новокузнецкого цементного завода, уда валось наносить набрызгбетон лишь на очень слабооб водненные поверхности в верхней части шурфа (слабый капеж, мокрые пятна). При использовании совместной добавки ОЭС (2—3%) и хлористого кальция (4—5%) наносили набрызгбетон на поверхности с интенсивно
158
стью обводнения и фильтрации до 5—7 л/мин ■м с по давлением мест фильтрации при повторном нанесении.
На участках при интенсивности фильтрации |
до |
16— |
32 л/мин • м в местах течей устанавливали |
резиновые |
|
или металлические трубки для отвода воды, |
а при |
на |
личии водоносных трещин разрабатывали канавки для водоотвода. В слабых породах эти мероприятия не вы зывают особых затруднений.
По данным [2] при большой рассредоточенности мест фильтрации — до 6 и более на 1 м крепи ствола — и сравнительно небольшом притоке успешное крепление обеспечивают, нанося первый слой толщиной 2—3 см при максимальном давлении 5—6 кгс/см2 и с использо ванием наиболее эффективных ускорителей схватыва ния, а затем повторно забивают места просачивания воды.
Крепление обводненных поверхностей — это более простая задача. При сплошном обводнении интенсив ностью до 4—6 л/мин -м можно наносить набрызгбетон непосредственно на обводненную поверхность, приме няя эффективные простые и комбинированные ускори тели твердения (фтористый натрий, НКА, хлористый кальций и ОЭС, хлорное железо и хлористый кальций).
По данным [7], закрепление обводненных поверхно стей при интенсивности обводнения до 2 л/мин-м' на-
брызгбетоном |
на |
сульфатостойком |
пуццолановом це |
|
менте марки 500 |
без каких-либо дополнительных мер |
|||
возможно при |
использовании |
2% |
добавки, состоящей |
|
из сульфата натрия (Na2S04) |
и поташа (К2СО3). |
При наличии участков интенсивностью обводнения свыше 6—8 л/мин-м и шириной по периметр^ не более 40 см после закрепления остальной площади с по мощью струи сжатого воздуха, истекающей из овального щелевого отверстия, это место осушается, вода стекает по ранее закрепленным частям стенки ствола, набрызг бетон наносят на сухую поверхность и спустя 8—10 мин прекращают подачу сжатого воздуха. При более длин ных обводненных участках по периметру ствола для временного водоотлива можно использовать механиче ские устройства, улавливающие стекающую по стенкам воду и отводящие ее в сторону, чем создается сухая поверхность, которую можно крепить набрызгбетоном. После приобретения набрызгбетоном необходимой
159