книги из ГПНТБ / Кравченко Г.И. Облегченные крепи вертикальных выработок

обеспечило экономию в 6200 руб. по сравнению с креп­ лением бетоном.

В Глубочанском шахтоуправлении штанговую крепь использовали в качестве временной для крепления со­ пряжений околоствольных дворов со стволами шахт «Слепая» и ремонтно-эксплуатационной.

§ 4. Ремонт вертикальных выработок

Известно много примеров успешного применения штанговой и набрызгбетонной крепи при текущем и частичном ремонтах и сплошном перекреплении стволов шахт, необходимость в которых, как показывает прак­ тика, возникает довольно часто.

В случаях, когда незакрепленные вертикальные выработки с течением времени приходят в состояние, при котором необходимо применение крепи, штанговая крепь часто оказывается наиболее приемлемой. Так, в стволах шахт № 10 и «Центральная» Дарасунского рудоуправления, вначале пройденных без крепления, в результате воздействия выветривания появилась необ­ ходимость закрепить некоторые участки общей длиной 42 м. Для этого клиновые штанги длиной 1,8 м, диа­ метром 25 мм устанавливали рядами по три на длин­ ной и по две на короткой стороне ствола (рис. 75, б). На штанги навешивали сетку под опорные шайбы. Это обеспечило возможность нормально эксплуатировать ствол.

Иногда стволы крепят штангами с сеткой при вы­ соком горном давлении, где другие виды крепи оказы­ ваются несостоятельными. Так, на калийном руднике в Нижней Саксонии на участке между отметками 600— 1000 м кирпичная крепь ствола была настолько сильно разрушена, что ее пришлось удалить [100]. Стенки ство­ ла закрепили штангами и сеткой, чтобы удерживать отслаивающиеся глыбы пород. Таким путем обеспечили бесперебойную эксплуатацию ствола.

Использование набрызгбетона для ремонта верти­ кальных выработок обеспечивает полную механизацию укладки материала крепи, наличие большого фронта работ при одном положении машины, возможность

.ремонта и восстановления крепи без перерыва в экс­ плуатации выработки, исключает трудоемкие работы по установке опалубки, уплотнению и вибрации бетона.

182

На руднике «Темир-Тау» был отремонтирован с по­

300 мм, глубина заделки расстрелов 200 мм.

Бетон в местах заделки расстрелов разрушился до породы. Загруженную сухой смесью бетономашину БМ-60 закатывали в клеть, где находился машинист. Сопловщик и горный мастер с крыши клети наносили набрызгбетон, заполняя большие раковины и пустоты и выравнивая поверхность. Израсходовав смесь, клеть поднимали, бетономешалку выкатывали в околоствольный двор, загружали и снова опускали в ствол; 60 м ствола отремонтировали за 6 смен, из которых 4 за­

25мм).

Широко применяют набрызгбетон для ремонта вер­

тикальных стволов на шахтах комбината Ростовуголь [7,71]. На шахте № 19/20 таким образом был выполнен ремонт ствола глубиной 207 м, диаметром 5,5 м в све­ ту. В результате сульфатной коррозии в бетонной крепи

набрызгбетон прочностью на сжатие 200 кгс/см2 и тол­ щиной 10 см.

Для приготовления 1 м3 сухюй смеси расходовали 300 кг сульфатостойкого пуццоланового цемента марки 500, 800 кг крупнозернистого кварцевого песка и 450 кг

5:3, не уменьшающую стойкость бетона в агрессивных средах.

На поверхности были смонтированы необходимые для ремонта крепи ствола механизмы и оборудование, проведены подготовительные работы в стволе (рис. 76).

183

Работы выполняли с рабочей площадки 7, дополни­ тельного полка на клети и съемного полка, укрепляе­ мого на скипе 9. Рабочие полки во время работы пере­ крывались предохранительными зонтами.

Ремонтные работы вела комплексная бригада из 20 человек два дня в неделю, деревянные проводники меняли не прерывая эксплуатации шахты. В первую смену обирали старый бетон и породу (до 4—5 м3 с одного яруса); во вторую — наносили набрызгбетон на предварительно обмытые струей воды и сжатого воз­ духа стены обобранной части. Воду улавливали специ­ альными кольцами. При интенсивности обводнения не свыше 2 л/мин-м набрызгбетон наносили без какихлибо дополнительных мероприятий.

За 32 рабочих дня полностью отремонтировали ствол на протяжении 140 м; за смену ремонтировали 3 м ствола, включая разборку старой крепи и возведение новой.

Экономия по сравнению с запроектированным спо­ собом (бетонирование с опалубкой) составила 165 тыс. руб.

Аналогичным образом в этом комбинате произвели ремонт многих других стволов, крепь которых была разрушена, и достигали при этом значительного техни­ ко-экономического эффекта. Например, в клетевом ство­ ле шахты № 25 диаметром 55 м и глубиной 250 м монолитная бетонная крепь на протяжении 210 м была отремонтирована за 36 дней, а в клетевом стволе шах­ ты № 7 диаметром 5 м и глубиной 107 м участок ство­ ла протяженностью 90 м — за 20 дней. Экономия от применения набрызгбетона для ремонта крепи в этих стволах составила более 100 тыс. руб.

В клетевом стволе шахты «Юго-Западная» № 3 диа­ метром 6 м и глубиной 330 м была восстановлена на­ несением слоя набрызгбетона толщиной 100 мм полно­ стью нарушенная крепь на участке протяженностью более 100 м.

•Ремонт был выполнен за 21 день. Экономия от при­ менения набрызгбетона для ремонта составила 25 тыс. руб.

Набрызгбетон находит применение при ремонте вы­ работок, закрепленных не только бетоном, но и дру­ гими видами крепи. Например, в клетевом стволе шах­

185

ты «Северо-Изваринская» № 1 (комбинат Ростовуголь) на участке длиной 80 м кирпичная кладка была полно­ стью нарушена на глубину более чем 20 см из-за низ­ кого качества кирпича и раствора. После полной оборки нарушенной крепи был нанесен слой набрызгбетона толщиной 10 см. Экономия от применения набрызгбето­ на вместо восстановления кирпичной кладки составила около 20 тыс. руб.

Сравнительные затраты на 1 м3 восстановительной крепи приведены в табл. 32 [7].

Т а б л и ц а 32

В тяжелых гидрогеологических условиях целесооб­ разно при ремонте крепи применять способ последую­ щего тампонажа и крепления набрызгбетоном. Таким образом произведен ремонт скипового ствола шахты № 18-бис треста Еманжелинуголь (Челябинский бас­ сейн) [33]. Ствол диаметром в свету 4,6 м и глубиной 290 м, пройденный по аргиллитам, алевролитам, песча­ никам, закреплен бетоном толщиной 400 мм. Под влия­ нием сульфатной агрессии шахтных вод разрушилось 60% общей поверхности ствола на глубину 2—15 см.

Перед нанесением набрызгбетона произвели цемен­ тацию пород, используя для этого шпуры глубиной 2,4 м, расстояние между которыми в ряду 1,2—1,8 м,

Приготовление и нагнетание раствора в шпуры про­ изводили с помощью установки МАР-1, состоящей из

186

Глава V II

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОБЛЕГЧЕННЫХ КРЕПЕЙ

площадь поперечного сечения выработок можно умень­ шить на 15—30% по сравнению с бетонной. В связи с этим существенно снижается объем работ по буре­ нию, взрыванию, погрузке, креплению выработки, тран­ спортированию породы и необходимых материалов. Осо­ бенно важное значение имеет снижение объема работ по погрузке, поскольку ее удельный вес в общей продол­ жительности проходческого цикла в шахтных стволах может достигать 60—70%.

Производительность труда при возведении облег­ ченных крепей высока уже сейчас и имеются возмож­

няется в широких пределах в зависимости от крепости породы, бурового оборудования, конструкции подхватов и штанг, их длины и сетки расположения, механизации установки штанг и т. д. (табл. 34) [80, 100].

Площадь породной поверхности, приходящаяся на одну штангу при креплении стволов, составляет 1— 2,5 м2, т. е. крепильщик в стволе в течение смены мо­ жет закрепить штангами от 8—20 до 20—56 м2, что невозможно обеспечить при любом другом виде крепи. Еще более повысить производительность труда можно сокращением времени на установку штанг (механиза­ ция работ по доставке и приготовлению смеси, приме­ нение пневмонагнетателей ПН-1, винтовых штанг, сболчивателей и т. д.) и бурение скважин (применение коронок диаметром 26—30 мм, а также высокопроиз­ водительных бурильных машин).

Высока производительность труда и при креплении набрызгбетоном. Основное препятствие, ограничиваю-

188

щее ее применение в подземных условиях, — сложность приготовления смеси, особенно в выработках малого сечения. При креплении вертикальных выработок су­ хую смесь в подавляющем большинстве случаев можно приготовлять на поверхности, используя оборудование стационарных высокопроизводительных бетонных узлов. Тогда производительность труда при возведении крепи определяется в основном производительностью бетономашины.

Машины БМ-60, С-630Л могут развивать произво­ дительность 3—4 м3/ч сухой смеси (или 1,8—2,4 м3/ч набрызгбетона). При непрерывном обеспечении маши­ ны сухой смесью и полной механизации ее загрузки,

5 м [97].

При проведении опытных работ в Южном вентиля­ ционном стволе рудника «Таштагол» за 2 ч слоем тол­ щиной от 5 до 20 см закрепляли 2 м ствола диаметром вчерне 5 м. Отсутствие операций по установке и центри­ рованию опалубки также ускоряет темп работ.

При использовании облегченных крепей имеется возможность быстро приспособляться к изменяющимся

189

комбинированной крепи.

При этих видах крепи, как правило, улучшаются про­ ветривание, условия работы горных машин, транспорта, резко сокращаются расходы на поддержание, обеспечи­ ваются удобство выполнения производственных опера­ ций и высокая производительность труда при ремонте выработок.

Кроме того, при использовании облегченных крепей повышается безопасность труда рабочих вследствие уменьшения вероятности местных вывалов и обруше­

тельность цикла, увеличивается скорость проходки [89]. Основной недостаток штанговой крепи, сокращаю­ щий область ее применения в качестве единственного вида крепи, — отсутствие изоляции породы от воздей­ ствия агрессивных факторов — теряет значение при ис­

пользовании штанг совместно с набрызгбетоном. Недостатки набрызгбетонной крепи — потери в виде

отскока, сложность регулирования водоцементного от­ ношения, повышенное пылеобразование, как показы­ вает опыт ее применения, постепенно уменьшаются по мере совершенствования оборудования и технологии приготовления и нанесения крепи [15, 16 и др.].

§ 2. Технико-экономические показатели

При сопоставлении различных крепей обычно рас­ сматривают основные факторы, всесторонне характери­ зующие крепь: несущую способность (абсолютную и на единицу веса); трудоемкость возведения крепи и армирования выработки; объем горных работ, связан­ ных с толщиной крепи; аэродинамическое сопротивле­ ние; экономические показатели.

Для сравнения крепей по несущей способности воспользуемся предложенным М. Н. Махарадзе крите­ рием экономичности

190

учитываются особенности их взаимодействия с порода­ ми, изложенные в главах II и III. По мнению ряда авто­ ров, при выборе крепи один из главных факторов — аэродинамическое сопротивление, определяющее количе­ ство энергии, требующееся на перемещение воздуха по выработке. Стоимость расходуемой за год на провет­ ривание выработки электроэнергии, отнесенная к 1 м длины,

и набрызгбетоном, больше, чем этот же коэффициент при использовании бетонной крепи при одинаковых диаметрах в свету в обоих случаях. В последующем сравнении коэффициент а стволов, закрепленных на­ брызгбетоном и штангами, принят равным коэффи-

191