книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство горизонтальных и наклонных выработок

вычислить возможные нагрузки на крепь и определить глубины зон предельного состояния горных пород по периметру камеры, что является необходимым условием для назначения парамет­ ров крепи.

11.1. ВОЗВЕДЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ КРЕПИ ИЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ АНКЕРОВ

ИЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Вотличие от обычной анкерной крепи, вступающей в работу лишь после появления в скальном массиве каких-либо дефор­ маций, крепь с применением предварительно напряженных ан­ керов предупреждает возникновение этих деформаций и вовле­ кает породу в активную работу сразу же после натяжения анке­ ров. Крепь с применением предварительно напряженных анкеров позволяет создать вокруг всей камеры или ее части несущую обжатую породную зону, воспринимающую нагрузки и препят­ ствующую любым подвижкам породы в пределах области по­ родного массива, примыкающей к выработке.

Применение предварительно напряженных анкеров в строи­ тельстве известно давно, однако в подземных сооружениях крепь из них стали использовать лишь в последние годы, при­ чем область применения этого прогрессивного типа крепи не­ прерывно расширяется.

Из существующих многочисленных конструкций предвари­ тельно напряженных анкеров в СНГ наибольшее распростране­ ние получили одиночные и прядевые анкеры.

На рис. 4.11 показан одиночный анкер конструкции Гидроспецпроекта, рассчитанный на натяжение 400 кН.

Рис. 4.11. Конструкция одиночного глубокого предварительно напряженного анкера:

Рабочий стержень анкера состоит из двух частей. Стыковка этих частей анкера и резьбового хвостовика производится при помощи ванной сварки или специальных обжимных муфт. Соб­ ранные анкеры устанавливаются в скважину диаметром 105 мм.

Еще до установки собранных анкеров 10% их общего числа выборочно испытывают на стенде. Анкер считается выдержав* шим испытание, если в течение 15—20 м под нагрузкой, на 20% превышающей расчетную, т. е. 480 кН, не происходило разрыва стержня в местах стыковки.

Установка предварительно напряженного анкера производит­ ся по следующей технологии. К подготовленному анкеру крепят полиэтиленовую трубку диаметром 26 мм таким образом, чтобы один ее конец не доходил на 0,5 м до конца замковой части,. а другой выступал из скважины на 1 м. Трубку крепят к анке­ ру проволочными хомутами. На конец анкера устанавливается трубка с опорной плитой оголовка таким образом, чтобы конец резьбового хвостика выступал из опорной плиты, а расстояние

оголовка и раствором в замковой части не менее 70% проектной прочности (через 7—10 сут). Перед натяжением скважину про­ дувают и производят инъекцию раствора по всей скважине. Для этой цели через трубку оголовка вводят инъекционную трубку почти до самого распорного фиксирующего кольца. Инъекция производится до момента изливания раствора из трубки оголовка, затем инъекционная трубка извлекается из скважины, выходное отверстие оголовка тампонируется глиной или густымраствором и через этот тампон производится окон­ чательная закачка.

Натяжение анкеров производится не позднее чем через

45мин с момента начала вторичной инъекции усилием 450 кН

втечение 1—2 мин. Натяжение производят гидравлическим дом­ кратом (типа ДГС-63-315), устанавливаемым на резьбовом хво­ стовике 2. Фиксация натяжения анкеров осуществляется при помощи гаек.

Глубокие предварительно напряженные анкеры могут быть

подразделены на два типа — с заделкой концевой части в мас­ сив, как это показано в конструкции, приведенной на рис. 4.11, и сквозные, оба конца которых вводятся в выработки и поэтому доступны с двух сторон. Конструкция сквозных анкеров (обыч­ но кабельного типа) проще, поскольку замковая часть анало­ гична концевой. К преимуществу сквозных анкеров относится возможность вступления их в работу сразу же после установ­

ют сетку '(ячейки но 10 см, диаметр проволоки 4—10 мм), ко­ торую прианкеровуют к породе, затем вновь наносят набрызгбетон толщиной также 5—8 см, далее к тем же анкерам прива­ ривают вторую металлическую сетку и покрывают ее набрызгбетоном. Таким образом, общая толщина набрызгбетонного покрытия с двойным армированием составляет 15—20 см. По­ крытие из набрызгбетона омоноличивает поверхностный слой породы, повышает сцепление между отдельными породными блоками и защищает породу от выветривания. Несущая способ­ ность анкерной крепи из предварительно напряженных и обыч­ ных анкеров в сочетании с набрызгбетонным покрытием по металлической сетке весьма высока, она обеспечивает устойчи­ вость купных подземных сооружений даже в относительно сла­ бых породах.

11.2. ВОЗВЕДЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ КРЕПИ ИЗ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Бетонные работы при строительстве камер не имеют прин­ ципиальных различий с бетонированием тоннелей и обычно выполняются с применением передвижной опалубки. При очень больших пролетах такие опалубки получаются громоздкими, дорогостоящими и трудоемкими при монтаже; они оправдывают себя только при длине камер более 300 м. В более коротких камерах приходится применять секционные переносные опа­ лубки.

Темпы бетонных работ в сводчатой части камеры при приме­ нении переносных опалубок с длиной секций 2—3 м невысоки, поскольку значительное время занимает их установка, выверка,, фиксация, разборка и перестановка. На новое место опалубку можно устанавливать лишь после набора бетоном требуемой прочности, т. е. через несколько суток выстойки бетона в забе­ тонированной секции.

В этой связи представляет интерес опыт Всесоюзного объ­ единения Гидроспецстрой по бетонированию сводов крупных подземных сооружений с использованием армокаркасов с сет­ чатой опалубкой, закрепляемых анкерами к своду выработки пролетом 16 м.

Пространственные армокаркасы представляют собой блокиполуарки шириной 2 м, выполнены они из арматуры класса А-И в виде сквозных арочных ферм с решеткой раскосного ти­

s-в

A -

Рис. 4.13. Схемы монтажа армокаркасов и бетонирования свода:

монтажных анкеров. Полотнища сетчатой опалубки смежных блоков сшивали между собой вязальной проволокой. Работы по высоте ведут с площадок спецгидроподъемника МШТС-2тгс или с подмостей на базе автопогрузчика М-4008.

Бетонная смесь в заопалубочное пространство подается аг­ регатами, состоящими из двух спаренных пневмобетоноуклад­ чиков ПВУ-500, оборудованных бункерами для перегрузки бе­ тонной смеси из автосамосвалов МАЗ-503 в емкость бетоноук­ ладчика. Схема бетонирования свода показана на рис. 4.13,6.. Смесь укладывали радиальными слоями толщиной по 0,5 ц. Для пропуска бетоноводов и уплотнения бетонной смеси в сет­ чатой опалубке вырезали проемы, которые затем восстанавли­ вали той же сеткой.

Бебтонная смесь, уложенная в блоки с сетчатой опалубкой, хорошо просматривается снаружи, что позволяет визуально контролировать качество проработки бетона. Наличие сетчатой опалубки благоприятно сказывается и на увеличении плотности бетона, так как отжимающаяся при укладке бетонной смеси несвязная вода, не увлекая за собой частиц цемента, свободно проникает через отверстия в сетке. Применение сетчатой опа­ лубки взамен металлической целесообразно в тех случаях, когда не предъявляется жестких требований к качеству поверхности крепи. Внутренняя поверхность свода может покрываться тор­ кретбетоном.

По сравнению с переносной опалубкой применение описан­ ной конструкции армокаркасов с сетчатой опалубкой позволяет снизить металлоемкость и затраты труда, а также обеспечивает повышение скорости бетонирования на 25—30%.

Стены камер бетонируют обычно после разработки каждого слоя основного породного массива на высоту до 10 м. При этом применяют переносную металлическую опалубку, которую для обеспечения устойчивости в процессе монтажа и бетонирования анкеруют к стенам выработки. Для железобетонных стен ис­ пользуют готовые армокаркасы. В отдельных случаях по анало­ гии со сводом армокаркасы применяют с сетчатой опалубкой.

СТРОИТЕЛЬСТВО НАКЛОННЫХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

К наклонным относятся выработки, имеющие угол наклона ^более 5° В горнодобывающей промышленности такими выра­ ботками являются наклонные стволы, уклоны, бремсберги, в гидротехническом строительстве — наклонные водоводы, в го­ родском подземном строительстве — эскалаторные тоннели и др.

Объем строительства наклонных выработок в горнодобываю­ щей промышленности достигает до 25% от общего объема капитального строительства.

Формы и размеры наклонных выработок, как и горизонталь­ ных, зависят от назначения, размещения оборудования и тран­ спортных средств, типа крепи, условий вентиляции и т. д. В со­ ответствии с типом крепи применяется форма поперечного се­ чения— арочная, сводчатая и трапециевидная. Размеры сечения наклонных выработок изменяются от 15 до 25 м2 в горнодобы­ вающей промышленности, до 50 м2 и более в гидротехническом н городском строительстве.

Наклонные выработки, так же как горизонтальные, крепят •металлической арочной крепью, монолитным бетоном, набрызгбетоном, анкерами и смешанной крепью.

Наклонные выработки в горнодобывающей промышленности и гидротехническом строительстве проводятся буровзрывным и комбайновым способами в направлении сверху вниз или сни­ зу вверх. Экскалаторные тоннели, как правило, проводят с при­ менением специальных способов в направлении сверху вниз.

Технология проведения наклонных выработок имеет много юбщих положений с технологией проведения горизонтальных выработок. Специфической особенностью ведения наклонных выработок является угол их наклона, который оказывает влия­ ние на выбор оборудования для бурения шпуров, погрузки и транспортирования породы, а также на организацию водоотли­ ва, проветривания и другие работы.

Трудоемкость работ в выработках с углом наклона от 13 до -30° увеличивается на 16%, а в выработках с наклоном 31— 45° — на 30%.

При проведении выработок сверху вниз производительность труда уменьшается при длине транспортирования 150—300 м на 10%, 300—500 м — на 15%, более 500 м — на 20%. В на­ стоящем разделе рассматривается технология проведения на­ клонных выработок в обычных условиях.

СТРОИТЕЛЬСТВО НАКЛОННЫХ ВЫРАБОТОК СВЕРХУ ВНИЗ

12.1. ПРОВЕДЕНИЕ НАКЛОННЫХ СТВОЛОВ

Для проведения наклонных стволов на поверхности строят здания и сооружения и монтируют необходимое горнопроходче­ ское оборудование, так же как при строительстве вертикально­ го ствола. Специфической особенностью подготовительных ра­

наклонной выработки. Длина устья зависит от мощности на­ носных пород и угла наклона выработки. Обычно устье прохо­ дят до коренных пород. На полную длину устье крепят моно­ литным 'бетоном или железобетоном, реже сборным железобе­ тоном.

При небольшой мощности наносов устье возводят открытым способом. Первоначально отрывают котлован, в котором возво­ дят постоянную крепь, и делается гидроизоляция. В дальней­ шем крепь засыпается грунтом, вынутым из котлована. В устой­ чивых породах борта котлована делают с небольшим (5—19°) уклоном, в слабых породах бортам котлована придают откосы под углом до 45°

Отрывка котлована в мягких породах производится с ис­ пользованием экскаваторов, скреперов, бульдозеров и погрузоч­ ных машин.

В крепких породах для отрывки котлована используются’ буровзрывные работы с погрузкой породы скреперными уста­ новками и погрузочными машинами.

Для возведения монолитной бетонной (железобетонной)* крепи устанавливаются две деревянные опалубки — внутренняя и наружная. Наружная опалубка раскрепляется в породныестены котлована. После возведения крепи и засыпки ее поро­ дой приступают к проведению наклонного ствола по коренным породам.

В начале проведения выемка породы производится с со­ блюдением мероприятий, предотвращающих вывалы породы из кровли. В слабых породах разрушение породы производится отбойными молотками. Обнажение кровли должно быть мини­ мальным. При применении буровзрывных работ глубина шпу­ ров принимается 0,8—1 м с уменьшенной массой заряда ВВ.

Для приема породы, поступающей из забоя, на поверхности строится эстакада, которая включает наклонную галерею, вер­ тикальный станок и бункер.

Рис. 5.1. Эстакада наклонного ствола при подъеме породы в скипах ил» вагонетках:

1 — комплекс разгрузки скипа; 2 — бункер подачи бетона; 3 — эстакада по­ дачи бетона; 4 — здание подъемной машины; 5 — подъемная машина; 6 —

При выдаче породы в скипах (рис. 5.1) или вагонетках над бункером устанавливается опрокид. При конвейерном транспор­ те (рис. 5.2). породная масса разгружается непосредственна в бункер. Для спуска и подъема материалов, оборудования к людей устраиваются рельсовые заезды.

Здание подъемной машины располагается в торце эстакады. Для подъема и спуска вагонеток (скипов) применяют однобара­ банные и двухбарабанные подъемные машины типа БЛ, ЛГП

иБМ с диаметром барабана 1200—2500 мм.

12.2.ПРОВЕДЕНИЕ УКЛОНОВ

(рис. 5.3,я). На этом рельсовом пути устанавливается составпорожних вагонеток и производится обмен груженых вагонеток. на порожние.

В т о р о й — под уклоном проходят выработку и бункер. Раз­ рушенная порода в бункер доставляется конвейером или ски­ пом (рис. 5,3,6). Из бункера породу грузят в вагонетки, кото­ рые маневровой лебедкой перемещаются на откаточную выра-

(рис. 5.3,5). Бункер и обгонная выработка размещаются между" откаточной выработкой и камерой подъемной лебедки.