Величины радиусов распространения упрочняющего раствора

Категория пород по интенсивности трещиноватости	Средний радиус распространения раствора, м
III	0.5
IУ	0.7
У	0.9

1. Глубина инъекционных шпуров (м) выбирается по соотношению:

(19)

где - интенсивность пологопадающей мелкоблоковой системы трещиноватости, шт./м.

2. Угол наклона шпуров принимается в общем случае по нормали к пологопадающей мелкоблоковой системе трещин. Допустимое отклонение по величине угла 10.

3. Использование смолоинъекционного упрочнения в породных массивах I и II категории интенсивности трещиноватости требует разработки специального паспорта, в котором расположение, углы наклона и глубина шпуров определяются на основе фактической геометрии трещиноватости.

15. Толщину бетонного крепления можно определить по формуле:

,м

где - полупролет выработки, м; - предел прочности бетона на сжатие, марка бетона, тс/м²; - коэффициент запаса прочности крепи принимается для буродоставочных штреков (ортов) = 1.0; для откаточных, вентиляционных и материально-ходовых штреков (ортов) = 1.5; скреперных штреков (ортов) = 1.7;

Толщина бетонной крепи должна быть не менее 0.5 м для скреперных и буродоставочных, не менее 0.4 м для откаточных и не менее 0.3м для материально-ходовых и вентиляционных выработок.

16. Толщина набрызг-бетонной крепи рассчитывается по формуле:

, м

где - расчетная величина сопротивления набрызг-бетона и армированного фиброй набрызг-бетона осевому растяжению (для проектных марок набрызг-бетона 300, 400, 500 соответственно 120, 140, 160 тс/м² при наличии армирования и 100, 120, 140 тс/м² при отсутствии армирования.

17. Параметры комбинированной крепи из железобетонных штанг с металлической сеткой.

    1. Расчет штанг на полную нагрузку производится в соответствии с п. 5.13 инструкции.

    2. Величина нагрузки на сетку от возможного локального вывала между железобетонными штангами определяется по формуле:

, тс

где: – расстояние между железобетонными штангами при квадратной сетке их расположения, м; - объемный вес пород, тс/м2; - угол внутреннего трения пород и руд.

3. Диаметр проволоки сетки рассчитывается по формуле:

, м

По диаметру проволоки и принятой ячее выбирается сетка по таблице в приложении 7.

18. Толщина набрызг-бетона в комбинированной крепи с железобетонными штангами и металлической сеткой определяется:

,см

где – расстояние между штангами, м; - нагрузка на крепь (1), кг/м²

Если по расчету получится, что см, то принимается для исполнения 3см.

3. Технология возведения крепи

   1. Материалы для возведения крепи и требования, предъявляемые к ним.

      1. Для возведения крепи применяются дерево, бетон, цемент, металл и химические упрочняющие растворы.

      2. Дерево при возведении крепи применяется в качестве грузонесущих элементов крепи (стойка, верхняки) затяжки, забутовки и для вспомогательных целей (опалубка для возведения бетонной крепи).

      3. Для возведения крепежных рам применяются бревна из хвойных пород согласно расчету.

      4. Для затяжки и забутовки могут применяться: подтоварник, обаполы и бревна согласно расчету.

      5. Опалубка для возведения крепи должна изготовляться из обрезной доски

      6. Для производства бетонных работ в подземном руднике можно использовать портландцементы (ГОСТ 10178–76) или быстротвердеющие глиноземистые цементы (ГОСТ 969–77). Марка цемента должна быть не ниже 300.

      7. Для приготовления бетона в качестве крупного и мелкого заполнителя можно использовать щебень и отсевы дробления, получаемые из пустых пород. Применение бедных руд (содержание Р₂О₅ не выше 10%) допускается только для производства мелкого заполнителя. Богатые апатитовые руды не могут быть использованы в качестве мелкого и крупного заполнителей.

      8. При ручной укладке бетона фракция щебня должна находиться в пределах 570 мм, а при механизированной укладке с помощью пневмобетоноукладчиков 530 мм. В качестве бута при ручной укладке могут применяться куски породы размерами на 10 см меньше расстояния от опалубки до стенки. Укладка бута в свод бетонной крепи запрещается.

      9. Для приготовления цементно-песчаных смесей применятся просеянный песок с содержанием частиц крупностью менее 0,15 мм, не более 10%.

      10. Использование отсева, полученного при классификации дробленой горной породы, в качестве песка допускается при увеличенном расходе цемента (до 10%).

      11. Для сокращения сроков схватывания бетона применяются ускорители твердения (в % от массы цемента): хлористый кальций – 3 - 5%, жидкое стекло – 2 – 5%, поташ – 1 – 3 %, хлористый натрий – 2 – 4% и др. Наибольшая эффективность при применении ускоряющих добавок достигается при использовании их совместно с водой затворения на месте производства бетонных работ.

      12. Для возведения набрызг-бетона состав цементно-песчаной смеси должен быть при марках цемента до 400 – Ц:П = 1:3, свыше 400 – Ц:П = 1:4, а для установки железобетонных штанг при марках цемента 400 – Ц:П = 1:1, а свыше 400 – Ц:П = 1:2 по весу.

      13. Водоцементное отношение в зависимости от требуемой подвижности должно находиться для бетона в пределах В:Ц = 0.3 – 0.6, а для установки штанг – В:Ц = 0.4 – 0.5. Следует помнить, что с увеличением количества воды конечная прочность бетона снижается.

      14. Стержень штанги изготавливается из горячекатаной арматурной стали периодического профиля диаметром 12 – 16 мм (ГОСТ 5781–75). Для изготовления стержней железобетонных штанг можно применять гладкую круглую сталь (ГОСТ 2590–71) и обезжиренные пряди стальных канатов.

      15. Стержни железобетонных штанг, изготовленные из прядей стальных канатов, обезжириваются в 25 – процентном растворе каустической соды в течение 24 ч. Температура раствора должна быть 80С.

   2. Возведение деревянных и деревометаллических крепей

      1. Крепежные рамы устанавливаются всплошную или вразбежку. При креплении вразбежку рамы ставят в соответствии с расчетом.

      2. Соединение стойки с верхняком (замок) может быть выполнено в лапу, в паз, в шип и в зуб. При наличии только вертикального давления целесообразно применять замок в паз и в шип, а при наличии вертикального и горизонтального давления – в лапу.

      3. Стойки крепи должны устанавливаться на основании, очищенном до скалы. В сыпучих породах стойки устанавливаются в лунки, глубина которых должна быть не менее 10 см.

      4. Для удержания стойки в необходимом положении к соседней установленной раме посередине прибивают доску так, чтобы конец ее заходил за ось устанавливаемой рамы. За выступ доски заводят стойку и временно прибивают ее гвоздями.

      5. После установки стоек сбоку заводят верхняк. Затем выверяется правильность установки рамы. После этого установленная рама расклинивается с боковыми породами деревянными клиньями. Клинья устанавливают непосредственно у замков. В тех случаях, когда допущены значительные вывалы, жесткость замков рамы обеспечивается с помощью металлических скоб.

      6. На верхняки крепи устанавливается всплошную затяжка из обаполов или подтовариника. Пространство между затяжкой и кровлей выработки забучивается подтоварником или бревнами. В слабоустойчивых породах необходимо производить затяжку и забутовку боков выработки.

      7. Возведение металлической крепи отличается от возведения деревянных рам способом соединения верхняка со стойками. Устанавливаемые стойки целесообразно скреплять металлическими стяжками с ранее установленными рамами. Это облегчает монтаж крепи, а в дальнейшем повышает жесткость всей системы.

      8. Вместо металлических стоек в исключительных случаях стенки выработки могут быть закреплены бетоном, на который устанавливаются металлические верхняки. Такой вид крепи называется комбинированным из бетонных стенок и металлических верхняков с затяжкой и забутовкой деревом.

      9. Чтобы исключить деформации косого изгиба при применении в качестве верхняков балки из двутавра или швеллера, верхняки между собой распираются.

   3. Возведение бетонных и железобетонных крепей

      1. Качество подготовки выработки для возведения бетонной (желзобетонной) крепи контролируется участковым маркшейдером. Отклонения в меньшую сторону, то есть отклонения вызывающие уменьшение толщины бетонной обделки, допускаются на отдельных участках не боле 5 см. Допускаемые отклонения в большую сторону приведены в таблице 14.

      2. Опалубка должна быть строго привязана к горизонтальной и вертикальной осям выработки.

      3. В окисленных породах для основания под бетонную крепь должны быть проделаны углубления на 20 см ниже подошвы выработки или дна водосточной канавки.

      4. Опалубка состоит из грузонесущих элементов (стоек и кружал) и обшивки. Грузонесущие элементы устанавливаются через 0.8 – 1.0 м и должны быть надежно раскреплены, чтобы исключить смещение крепи. Элементы обшивки должны плотно прилегать друг к другу, чтобы исключить вытекание цементного молока.

      5. Бетонирование стен должно производиться участками длиной не более 5м. Бетонирование сводов на каждом участке должно производиться симметрично от пяты к замку, заходками не боле 2 м при ручной укладке и 4 – 5 м при укладке с помощью бетоноукладчика. Перед началом нового цикла бетонирования поверхность затвердевшего бетона должна быть обмыта и удалены отслоившиеся куски породы.

      6. Уложенная бетонная смесь должна быть тщательно уплотнена при помощи пневматических или электрических вибраторов.

      7. Укладка бетона при температуре ниже +4 должна производиться с обогревом, на быстротвердеющем цементе, или с использованием ускоряющих добавок.

      8. Для крепления горных выработок марка бетона определяется паспортом крепления, но должна быть не ниже М 200. Если бетон предназначен для заполнения пустот или только для придания конструктивным элементам заданной формы, то марка бетона может быть снижена до М 100.

      9. Диаметр бетоновода при укладке бетона с пневмобетоноукладчиками должен быть не менее 150 мм, радиус закругления колен не менее 1.2 м.

      10. Максимальная дальность подачи бетона с помощью пневмоукладчиков по горизонтали составляет 150 м, по вертикали – 15м.

      11. При работе бетоноукладчика в выработке, имеющей сквозной проход, с противоположной стороны подачи бетона должен быть установлен аншлаг ''Стой! Хода нет''. Подача сжатого воздуха в бетоноукладчик разрешается при удалении людей от места укладки бетона на расстояние не менее 10 м.

      12. Проверка укладки бетона и уплотнения его разрешается при закрытом кране подачи воздуха и открытом затворе бетоноукладчика.

      13. При обнаружении деформаций или смещения опалубки укладка бетона должна быть немедленно прекращена. Опалубка должна быть исправлена под руководством горного мастера до начала схватывания бетона.

При закупорке бетонопровода перед ликвидацией в нем пробки необходимо перекрыть кран подачи воздуха в бетоноукладчик и сбросить давление в нем, открыв выпускной вентиль.

14. До начала работы бетоноукладчика ежесменно проверяются:

• болтовые соединения конструкций бетоноукладчика;

• быстроразъемные соединения секций бетоновода;

• герметичность конусного затвора бетоноукладчика путем внешнего осмотра резиновых прокладок;

• состояние опалубки и надежность ее крепления.

1. Опалубка демонтируется не ранее чем через 7 дней после окончания укладки бетона.

2. Бетонная смесь для возведения крепи может приготовляться на поверхностных и подземных бетонных узлах, а при небольших объемах работ – на месте возведения крепи.

3. Способ транспортировки бетонной смеси должен исключить возможность нарушения ее однородности. Перевозка бетонной смеси осуществляется в транспортной таре, не допускающей вытекание цементного молока.

4. Сухая бетонная смесь должна использоваться в течение четырех часов.

5. Подвижность бетона должна быть при ручной укладке 40 – 80 мм и при механизированной – 80 – 160 мм оседания стандартного конуса.

6. Если в процессе эксплуатации в бетонной крепи произошло образование трещин, то за этими участками устанавливается постоянное наблюдение. В тех случаях, когда трещины с течением времени расширяются и может произойти обрушение, эти участки перекрепляются. Решение о виде крепи принимается комиссией в составе согласно п.3.19 под председательством главного инженера рудника.

1. Возведение железобетонной штанговой крепи.

   1. Конструкция железобетонных штанг для всех видов крепи: ж.б. штанги, ж.б. штанги с набрызг-бетоном, ж.б. штанги с металлической сеткой, подвесная (потолочная) крепь – определяется паспортом (проектом) крепления и может быть без опорных плит, с опорными плитами, с высаженной головкой или с резьбой и гайкой и др.

   2. Бурение шпуров производится в соответствии с паспортом крепления.

   3. При явно выраженной слоистости пород, когда разрушение ее происходит от нарушения связей между слоями, шпуры следует располагать вкрест простирания слоев (см. приложение 17).

   4. Цементно-песчаная смесь должна перемешиваться до получения однородной по цвету массы и должна быть использована в течение одного часа с момента приготовления. Запрещается применять смесь с попавшим в нее маслом, солидолом и различными органическими примесями.

   5. Подвижность цементно-песчаных растворов для установки железобетонных штанг должна быть 80 – 160 мм оседания стандартного конуса.

   6. Заполнение шпуров цементно-песчаным раствором производится двумя рабочими: один работает с пневмонагнетателем, другой с нагнетательной трубкой. Рабочий у пневмонагнетателя выполняет все команды рабочего, заполняющего раствором шпуры. Включение и отключение сжатого воздуха в пневмонагнетателе производится только по его команде.

   7. Шпуры должны полностью заполняться цементно-песчаным раствором.

   8. После заполнения 10 – 12 шпуров раствором в них вводятся стержни штанг.

   9. Если железобетонные штанги применяются в сочетании с металлическими подхватами, то гайки на стержне штанги должны быть затянуты в течение 5 – 7 дней после их установки.

6.5 Возведение сталеполимерной штанговой крепи.

6.5.1. В комплект сталеполимерной штанги (СПШ) входят арматурный стальной стержень, ампулы с компонентами быстротвердеющего полимербетона и опорная плитка.

6.5.2. В качестве арматуры СПШ применяют сталь периодического профиля диаметром 12-16 мм. Для разрушения полиэтиленовых ампул и лучшего перемешивания компонентов полимербетона располагаемый внутри шпура конец стержня должен иметь особую форму (в виде ласточкина хвоста, волнообразного изгиба и т.д.), а наружный выполнен в виде лопатки или резьбы с гайкой и т.д. Для предотвращения вытекания полимербетонной смеси из шпура в момент ее перемешивания на арматурный стержень устанавливается манжета из резины, полиэтилена или другого эластичного материала.

6.5.3 Ампула с закрепляющим составом из полиэтиленового пакета длиной 250-300 мм, диаметром 32-38 мм. Внутри пакета находится синтетическая смола, перемешанная с наполнителем, и пробирка с отвердителем и катализатором. Ампулы изготавливаются на специальной установке и доставляются к месту производства работ в таре, обеспечивающей их сохранность. Запрещается использовать для закрепления штанг в шпурах поврежденные ампулы с перемешавшимися или частично вытекшими компонентами полимербетонной смеси.

6.5.4. Бурение шпуров производится в строгом соответствии с паспортом крепления. Допустимое отклонение фактического расстояния между штангами от проектного в пределах 15%. Длина шпура под СПШ должна быть больше активной длины штанги на 2-3 см. Диаметр шпура под СПШ при обычном буровом оборудовании и инструменте составляет 41-43 мм.

6.5.5.Досылка ампул с быстротвердеющим полимербетоном в шпур осуществляется при помощи арматурного стержня. В каждом шпуре в соответствии с паспортом крепления размещается от 2 до 5 ампул.

6.5.6. Установка штанги осуществляется через специальную насадку путем придания стержню вращательно-поступательного движения устройством, включающим пневматическое сверло на пневмоколонке. Допускается установка штанг телескопным перфоратором через специальную насадку, расположенную на буровой штанге. При этом подачу арматурного стержня следует производить с минимальным усилием.

6.5.7. При применении СПШ в сочетании с металлической сеткой сетка навешивается не ране чем через 3 ч после установки штанг.

6. Возведение набрызг-бетонной крепи

   1. Набрызг-бетон имеет высокую прочность при сжатии (_сж. = 200350 кгс/см²), хорошее сцепление с породами ( = 12-30 кгс/см²) и при схватывании создает единую систему ''крепь-порода''.

   2. Нанесение набрызг-бетона производится специальными машинами. Для правильной эксплуатации этих машин необходимо точно выполнять прилагаемые заводские паспорта и руководства.

   3. Поверхность выработки, подлежащая креплению набрызг-бетоном, должна быть тщательно промыта напорной водой через сопло. Для повышения эффективности промывки следует включить в сопло сжатый воздух.

   4. Цементно-песчаные смеси для набрызг-бетона приготовляются растворомешалкой или вручную.

Смесь должна перемешиваться до получения однородной по цвету массы. Запрещается применять смесь с попавшим в нее маслом, солидолом и различными органическими примесями. Сухая смесь должна быть использована в течение четырех часов с момента приготовления.

5. Регулирование подачи воды в сопло производится вентилем для получения необходимой консистенции бетона. При недостаточном смачивании получается большое количество отскока, а при излишнем смачивании бетон на стенках ''оплывает''.

6. Расстояние от сопла до закрепляемой поверхности выработки должно быть в пределах 0.8-1.5 м. Во всех случаях нужно стремиться, чтобы ось сопла была перпендикулярна закрепляемой поверхности выработки.

7. Набрызг-бетон наносится слоями на стенки выработки толщиной не более 2-3 см, на кровлю 1,5-2 см, чтобы вес нанесенного материала не превышал силы сцепления его с породой.

Повторно слои при применении обычного портландцемента наносятся через 18-20 ч. При применении добавок ускорителей схватывания бетона последующие слои набрызг-бетона наносятся в зависимости от рекомендаций, указанных в инструкциях по применению этих добавок.

8. Для получения равномерного слоя набрызг-бетона сопло при работе должно совершать круговые движения.

9. Крепь из набрызг-бетона возводится на стенках выработки в направлении снизу вверх, а на своде – в направлении от пяты к замку свода.

10. Крепление в местах, где наблюдается капеж воды, должны производиться на быстротвердеющих цементах или с добавками ускорителя схватывания бетона.

11. Нанесение набрызг-бетона производится двумя рабочими: один работает у машины по набрызг-бетону, другой – у сопла.

12. Полимерцементный набрызг-бетон на основе стабилизированного синтетического латекса по сравнению с обычным набрызг-бетоном обладает повышенным сцеплением с горной породой и снижает потери материала в отскок в 2-3 раза.

13. Для приготовления водолатексной эмульсии используется герметичная емкость, в которой стабилизированный (в заводских условиях или перед его использованием) синтетический (бутадиенстирольный) латекс перемешивается с водой до получения раствора однородного состава.

14. Содержание латекса в водном растворе по отношению к массе цемента в сухой набрызг-бетонной смеси составляет 2%.

15. Водолатексная эмульсия из емкости подается к соплу набрызг-бетонной установки с помощью насоса.

16. Армированный набрызгбетон, состоит из цементно-песчаной смеси и произвольно расположенных металлических или других типов волокон (фибр).

Применение армированного набрызгбетона (фибробетона) позволяет повысить сейсмостойкость крепи и ее сопротивляемость к ударным нагрузкам.

17. В состав смеси для нанесения армированного набрызгбетона входит:

• цемент класса не ниже 300 с расходом 300-400 кг/м³;

• заполнитель с постоянным гранулометрическим составом при крупности зерен не более 12 мм;

• фибра до 5-8% от массы цемента.

6. Технология возведения армированного набрызгбетона.

   1. В технологии нанесения традиционного и армированного набрызгбетона особого различия не существует. Наиболее предпочтителен для нанесения армированного набрызгбетона «мокрый» способ.

   2. При использовании фибробетона рекомендуется первый выравнивающий слой наносить без фибры. Второй несущий слой наносится с фиброй на еще не схватившийся первый слой. При необходимости, в последнюю очередь, формируют изолирующий слой без фибры. Интервал между нанесением слоев определяется практически, исходя из сроков схватывания бетонной смеси.

   3. Основные способы приготовления армированного набрызгбетона: в набрызгбетонной машине и непосредственно в сопле. При формирования слоя набрызгбетона без фибры или с различным её содержанием в смеси, подачу фибры осуществляют непосредственно в сопло. В остальных случаях перемешивание фибр с цементом осуществляется в набрызгбетонной установке. Для этого в конструкции агрегата необходимо дозирующее устройство, которое выполняет функции разрыхления и дозирования фибры.

7. Возведение подвесных (потолочных) видов крепи

   1. Подвесная потолочная крепь состоит из металлических подхватов и железобетонных штанг, закрепляемых в стенках и кровле выработок. Пространство между подхватами и кровлей выработки затягивается и забутовывается деревом.

   2. Подвесная крепь может быть выполнена с деревянными верхняками. При применении деревянных верхняков используют специальные фигурные кронштейны, имеющие выемку для бревна. Длина кронштейна и штыря должна быть не менее 1 м.

   3. Металлические подхваты закрепляются на железобетонных штангах, установленных на цементно-песчаном растворе. Глубина закрепления штанги в массиве определяется паспортом крепления и должна быть не менее 1 м.

8. Смолоинъекционное упрочнение приконтурной зоны горных выработок (СИУ)

   1. Для упрочнения породного массива используются любые двухкомпонентные системы со следующими характеристиками:

• начальная динамическая вязкость смеси, не более 0,1 (кгс*с)/см²;

• время потери текучести, не менее 15 с;

• адгезионная прочность, не менее 10 кгс/см².

1. Для упрочнения апатитовых руд и окисленных пород рекомендуются карбамидные растворы на основе смолы КФ-Ж (ГОСТ 14231-78) и хлорного железа технического (ГОСТ 11159-76).

2. С целью повышения срока годности рекомендуется хранить карбамидную смолу в условиях низких положительных температур (+610⁰С), в герметично закрытых емкостях. Хранение хлорного железа следует осуществлять в условиях, исключающих возможность прямого контакта с водой.

3. Рекомендуемые соотношения компонентов, вес, %:

• смола – 70-74%;

• вода 19-17%;

• техническое хлорное железо – 7-13%.

1. Смолоинъекционное упрочнение включает в себя следующие технологические операции:

• осмотр состояния установки и рабочего места;

• производство реометрических измерений;

• подготовка компонентов упрочняющих растворов к нагнетанию;

• испытание оборудования;

• нагнетание упрочняющего раствора;

• ежесменный профилактический осмотр и техническое обслуживание установки.

6. Для инъектирования бурятся шпуры диаметром 41-43 мм, пересекающие плоскости основных систем трещин. После бурения обязательно производится промывка шпуров на всю глубину напорной струей воды.

7. Рабочее звено по смолоинъекционному упрочнению состоит из двух человек. Старший звена ведет ''Журнал смолоинъекционных работ'' (приложение 3). Запрещается приступать к выполнению работ по подготовке раствора, нагнетанию его, испытанию и регулировке оборудования при неполной комплектации звена.