книги / Методология проектирования строительства подземных сооружений

логия горная выработка" путем определения и контроля сигнальных смещений для установленной конструкции кре­ пи как на стадии проектирования, так и на стадии строи­ тельства.

3. Разработанная технология крепления горных вырабо­ ток крепью регулируемого сопротивления обладает высокой надежностью, технологической сочетаемостью с остальными процессами проходческого цикла и является достаточно эф­ фективной при строительстве горных выработок в сложных геомеханических условиях.

4. Разработанная новая ресурсосберегающая технология крепления горных выработок крепью регулируемого сопро­ тивления позволяет уменьшить первоначальные капитальные затраты на строительство и использовать их при переобору­ довании техногенного подземного пространства для функ­ ционирования в новом качестве как в период строительства, так и в дальнейшем.

Глава 6

РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ УПРАВЛЯЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КРЕПЛЕНИЯ КАПИТАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

§ 6.1. Конструкции базовых крепей

Разработанная классификация базовых крепей регули­ руемого сопротивления по конструктивным признакам, ма­ териалу крепи, форме поперечного сечения, деформацион­ но-силовым характеристикам, несущей способности и харак­ теру взаимодействия с массивом горных пород приведена на рис. 6.1.

В зависимости от величины минимальных смещений кон­ тура выработки по ее длине и в соответствии с классифика­ цией [94] рекомендуются 12 конструкций базовых крепей, из которых 4 предназначены для применения в условиях пучащих пород (смещения пород почвы выработки превы­ шают 200 мм). Эти базовые конструкции приведены на рис. 6.2 - 6.4.

Анализ теоретических и экспериментальных исследова­ ний позволил сформировать области целесообразного при­ менения базовых конструкций крепей и крепей усиления и определить их основные параметры.

Анкерная крепь. Условия применения: категория устой­ чивости - I, II; конструктивная податливость U6 = 10-80 мм; несущая способность определяется плотностью установки и конструкцией анкеров. Площадь поперечного сечения вы­ работки в свету: SCB = 4,5 - 25 м2; площадь поперечного сечения в проходке: Sop = 4,5 - 25 м2.

Величина несущей способности Р определяется согласно [5, 44].

Набрызг-бетонная крепь. Условия применения: категория устойчивости I, II; конструктивная податливость Ue до 90 мм; несущая способность до 0,05 МПа. Площадь поперечного

Набрызг-бетонная крепь в сочетании с анкерами и ме­ таллической сеткой. Условия применения: категория устой­ чивости - I, II; конструктивная податливость U6 = 1 0 80 мм; несущая способность до 0,1 МПа. Площадь поперечного

Трехзвенная металлическая арочная крепь. Условия при­

боты. Площадь поперечного сечения выработки в свету: SCB

=6,4 - 17,2 м2; площадь поперечного сечения в проходке: S„p

=8.2 - 20.8 м2

Кольцевая металлическая крепь. Условия применения:

категория устойчивости III, IV конструктивная податли­ вость U6 = 300 - 350 мм; несущая способность 250 - 400 кПа (жесткий), 150 220 кПа (податливый) режимы работы. Площадь поперечного сечения выработки в свету: SCB = 6,5 - 15,3 м2 ; площадь поперечного сечения в проходке: S„p = 8,6 - 23,2 м*

Пятизвенная металлическая арочная крепь. Условия

работы. Площадь поперечного сечения выработки в свету: SCB — 7,9 - 17,1 м2 ; площадь поперечного сечения в проход­ ке: Snp = 10,1 - 20,6 м2

Металлическая арочная крепь с обратным сводом. Усло­

ность до 370 кПа. Площадь поперечного сечения выработки

в свету: SCB = 6,4-17,2 м2; площадь поперечного сечения в проходке: Snp= 8,2 - 20,2 м2.

Анкер - металлическая крепь. Условия применения: ка­ тегория устойчивости - II - IV ; конструктивная податливость U6 = 300 -400 мм; несущая способность: 310 - 440 кПа (же­ сткий), 180 - 260 кПа (податливый) режимы работы. Площадь поперечного сечения выработки в свету: Sc„ = 8,0 - 17,2 м2; площадь поперечного сечения в проходке: Snp = 9,7- 19,1 м2

Монолитная бетонная крепь. Условия применения: кате­ гория устойчивости - II ; конструктивная податливость U6 = 10 - 50 мм; несущая способность: 0,1-0,5 МПа. Площадь по­

Монолитная бетонная крепь с обратным сводом. Условия применения: категория устойчивости II конструктивная податливость U6= 10-50 мм; несущая способность: до 0,5 МПа. Площадь поперечного сечения выработки в свету: SCB

Кольцевая крепь ГТК. Условия применения: категория ус­

§6.2. Конструкции крепей усиления

Вкачестве крепи усиления в зависимости от принятой базовой крепи и величины максимальных смещений котура выработки по ее длине следует применять Иабрызгбетонную и анкерную крепи, тампонаж закрепного про­ странства, упрочнение пород, омоноличивание арок.

Основными критериями при выборе базовой крепи и крепи усиления являются их сочетаемость друг с другом по условиям совместной работы и технологичности возведения, а также обеспечение устойчивости выработки при наименее благоприятных геомеханических условиях по ее длине и перекрытие параметрами КРС всего возможного диапазона изменения смещений контура выработки. Этапы усиления КРС в зависимости от принятой конструкции базовой крепи представлены на рис. 6.5. Область применения того или ино­ го варианта КРС определяется минимальными и максималь­ ными допустимыми смещениями.

С учетом сформулированных требований следует приме­ нять следующие сочетания базовых крепей и крепей усиле­ ния.

К р е п ь р е г у л и р у е м о г о с о п р о т и в л е н и я н а о с н о в е а н к е р н о й к р е п и

О д н о с т а д и й н о е у с и л е н и е : (рис. 6.6).

Вариант 1 набрызг-бетон.

Максимальное расчетное смещение контура выработки Umax — 50-100 мм. Сигнальные смещения: при буровзрывном способе - U6 = 1430 мм, при комбайновом способе - Uk = 17 23 мм. Величина несущей способности Р определяется согласно [44].

Вариант 2 установка дополнительных анкеров. Максимальное расчетное смещение контура выработки

Umax = 20-100 мм. Сигнальные смещения: при буровзрывном способе - U6 = 3 - 30 мм, при комбайновом способе - Uk = 13 - 23 мм. Величина несущей способности Р определяется согласно [5, 44].

Вариант 3 упрочнение пород.

Максимальное расчетное смещение контура выработки Umax = 10-50 мм. Сигнальные смещения: при буровзрывном способе - U6 = 14 мм, при комбайновом способе - Uk = 12 - 17 мм. Величина несущей способности Р определяется со­ гласно [36, 37].

Д в у х с т а д и й н о е у с и л е н и е (рис. 6.7).

Вариант 1.

Рис. 6.5. Этапы усиления КРС в зависимости от принятой конструкции базовой крепи