книги / Сооружение выработок приствольного комплекса

вместо монолитной толщиной 30 см в разгрузочной камере рудо­ спуска шириной от 4,5 м до 9 м н высотой от 4 м до 5,5 м. Аналогич­ ным способом была закреплена камера ремонтного пункта размером 8,5 х 8,6 X 32 м. Анкеры длиной 2,5 м размещали по сетке 1 X 1 м. Набрызгбетон наносили толщиной 7 и 5 см.

Камеру тяговой подстанции размерами 6 X 5,5 X 46 м, пройден­ ную в серых мелкозернистых трещиноватых песчаниках, проектом

предусматривалось крепить монолитным бетоном толщиной 30 см. Эту крепь заменили комбинированной набрызгбетонной (7 железо­ бетонных анкеров длиной 2 м на 1 м камеры и набрызгбетон толщи­ ной 5 см).

На Тишинском руднике Лениногорского полиметаллического комбината при проведении выработок горизонта скреперования бы­ ла применена комбинированная крепь из набрызгбетона, анкеров и металлического троса.

В ФРГ комбинированную крепь из набрызгбетона и анкеров применили для крепления камеры длиной 137,5 м с площадью се­ чения 30,5 ма Выработка проходилась по трещиноватым известня­ кам. Ее крепили предварительно напряженными анкерами длиной 1,1—1,3 м. В особослабых породах Дополнительно устанавливали штанги длиной 2 м. Одновременно с установкой анкеров натягива­ ли металлическую сетку и наносили слой набрызгбетона толщиной 15 см. Анкеры из высокопрочного стального каната закрепляли в шпуре с помощью синтетической смолы. Натяжение анкеров вы­ полняли через 12 ч после их установки.

При проведении горных выработок около 30 % капитальных и 25 % трудовых затрат расходуется на возведение крепи. С целью

сокращения этих затрат целесообразно использовать облегченные крепи из иабрызгбетона, канатно-анкерные, а также из набрызгбетона в сочетании с анкерами, металлической сеткой и др.

Конструкция крепи выбирается в соответствии с горнотехниче­ скими условиями. В качестве оценочного критерия устойчивости породных обнажений применяется безразмерный параметр уН/Ясж-

Сплошные набрызгбетонные крепи целесообразно применять при

Толщину набрызгбетонной крепи можно определить по формулам

где Н — глубина заложения выработки; у — плотность горных по­ род; Я— прочность пород на сжатие; сгсж— предел прочности набрызг­

бетона на сжатие; сгр — предел прочности набрызгбетона на растя­ жение; с — величина сцепления набрызгбетона с породой; Еп, Ек — модули упругости породы и крепи; 1и /2 — расстояние между анкерами и рядами анкеров; т— полупролет выработки в свету.

Ш ч: 1-2-3 ~'*~5

а

НН№

«ю/-

Пример 2. Определить толщину набрызгбетонной крепи при на­

X Ю4)0,15 5» 0,05 м.

Расчеты набрызгбетонной крегш по формулам (28) и (29) очень трудоемки. Для определения толщины крепи эффективнее пользо­ ваться номограммами. Этот метод существенно сокращает продол­ жительность и трудоемкость работ при расчете крепи, а такжё от­ личается простотой, наглядностью и обеспечивает высокую точность искомых величин.

На рис. 22, а представлена номограмма для определения тол­

щины сплошной набрызгбетонной крепи, а на рис. 22, б — в комби­ нации с анкерами. По этим номограммам для.условий, приведенных в примерах 1 и 2, определены толщины крепи. Расчеты, выполненные по формулам (28) и (29), совпадают с данными, приведенными на но­ мограммах.

РАСЧЕТ КАНАТНО-АНКЕРНОЙ ПОДАТЛИВОЙ КРЕПИ

Обеспечить устойчивость как камерных, так и горизонтальных выработок в сложных горногеологических условиях за счет подат­ ливости и высокой несущей способности крепи можно при условии применения канатной крепи (трос), подвешенной на анкерах, в со­ четании с набрызгбетонной или специальными затяжками из армату­ ры. Такая крепь будет работать в режиме податливости в результа­ те проскальзывания каната через отверстие в шайбах, а также его натяжения. В этом случае нагрузка на канат будет распределяться равномерно по всему контуру выработки независимо от места и на­ правления приложенной силы.

Вкачестве оценочного критерия устойчивости породных обнаже­ ний пользуются значением нагрузки на канат. Канат рассчитывает­ ся с учетом следующих условий: 1) нагружены одновременно все пролеты: 2) нагружен один пролет.

Впервом случае нагрузка на канат принимается равномерно распределенной с одинаковым натяжением в каждом пролете. Рас­ чет ведется исходя из условий прочности каната и его нагрузки.

Усилия, разрушающие канат,

где 7\мко — максимальное натяжение каната; К — заданный запао

прочности.

Натяжение каната под нагрузкой определяется в соответствии с теорией, разработанной для гибких нитей [3].

Зная физико-механические свойства горных пород, можно оп­ ределить величину нагрузки на 1 ма кровли [51:

Величина нагрузки на канат д зависит от сетки установки анке­ ров. Если принять расстояние между канатами а = 1 м, то

д = р а ~ Р МН/м.

Для подвески каната можно применять как распорные, так и железобетонные анкеры.

Увеличение длины стрелы провисания существенно снижает максимальное натяжение каната, поэтому при монтаже необходимо следить за тем, чтобы были выдержаны расчетные размеры и канат ни в коем случае не был натянут, как струна.

Сцелью существенного сокращения продолжительности работ

иуменьшения их трудоемкости при определении равномерно рас­ пределенной нагрузки на комбинированную крепь и необходимо­ го диаметра каната (32) построены номограммы, отличающиеся про­ стотой и высокой точностью определения искомых величии (рис. 23). При составлении номограмм учитывались напряженно-деформи­ рованное состояние приконтурного массива выработок и характер изменения физико-механических свойств пород, а также приняты

следующие допущения: все пролеты имеют одинаковую длину I =

дении вентиляционного штрека на гор. 740 м ствола шахты № 12 и заезда в камеру кругового опрокидывателя на гор. 590 м шахты № 13-13-бис (СУБР). Указанный вентиляционный штрек площадью сечения вчерне 22,3 м2 (шириной 6,4 м) сооружался на глубине 1000 м в туфоконгломератных породах с обломками и глыбами порфирита, сцементированного темно-серым и зеленым туфопесчаником со зна­ чительной трещиноватостью и тектоническими нарушениями.

В качестве временной крепи вначале применяли клиновые метал­ лические анкеры, а в качестве постоянной — монолитный бетон о отставанием от забоя на 20 м. Однако в связи с большой трещино­ ватостью пород анкерная крепь оказалась неэффективной. Чтобы обеспечить безопасные условия работы, отставание постоянной крепи от забоя сократили до 10 м. На оборку заколов затрачивали по 3—4 ч ежедневно.

1 20 16П Ш $ б

Рис. 23. Номограмма для определения нагрузки на крепь (а) и диа­

метра каната (б).

При подходе забоя к породам с тектоническими нарушениями интенсивность отслаивания породы в кровле значительно увеличи­ лась, в результате проходческие работы были приостановлены. Только применение канатно-анкерной крепи в качестве временной с затяжкой обрезной доской толщиной 40 мм и отставанием от за­ боя до 3 м позволило в этих условиях возобновить проведение вен­ тиляционного штрека.

Возведение крепи начали с установки в ряд семи анкеров дли­ ной 1,8 м и диаметром 22 мм, заканчивающихся шайбой.

Необходимый диаметр каната (для условий шахты № 12) опреде­ ляли следующим образом. Вначале по номограмме (рис. 23, а) на­ ходили нагрузку д, затем (рнс. 23, б) — площадь Р поперечно­ го сечения каната и его диаметра й (по ГОСТ 3077—80 или

ГОСТ 7669—80). Если такие канаты отсутствуют, то по найденной величине можно, выбрать канат, соответствующий другим ГОСТам.

При применении канатно-анкерной крепи отставание постоянной крепи (монолитный бетон) от забоя составляло 70 м. Это позволило совместить отдельные операции проходческого цикла и добиться высоких и стабильных технико-экономических показателей. Так, месячная скорость проходки увеличилась в 1,5—2,5 раза, произ­ водительность труда рабочего — в 2—2,5 раза, экономический эффект составил 74,23 р. на 1 м выработки.

При проходке заезда в, скиповую ветвь околоствольного двора гор. о90 м шахты № 13-13-бис канатно-анкерную крепь применили в качестве постоянной в сочетании с металлической решетчатой за­ тяжкой. В качестве временной такая крепь применялась при соору­ жении камеры питателя на гор. 485 м шахты № 15-15-бис. Камера сооружалась в вулканогенно-пирокластическом комплексе пород сосьвинской свиты.

Камера проходилась в два этапа. Вначале верхняя часть каме­ ры полным сечением на всю длину (11,6 м) с выполнением опорного венца и возведением временной анкерной крепи. Затем ее закреп­ ляли постоянной монолитной крепью и приступали ко второму этапу — проходке нижней части.

Применение канатно-анкерной крепи позволило отказаться от ранее принятого варианта сооружения камеры в три этапа с перво­ начальной проходкой выработки малого сечения и последующей раскоски верхней и нижней частей и тем самым значительно сокра­ тить продолжительность и стоимость строительства камеры.

КОМБИНИРОВАННАЯ ОБЛЕГЧЕННАЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ КРЕПЬ

Проектные институты предусматривают значительную часть капитальных горных выработок различного назначения крепить монолитной железобетонной крепью. К таким выработкам, в част­ ности, можно отнести вертикальные и наклонные стволы и примы­ кающие к ним камеры для размещения технологического оборудо­ вания, а также выработки подземных бункеров.

Как известно, монолитная железобетонная крепь наряду с при-, сущими ей достоинствами имеет существенные недостатки, опреде­ ляемые в основном технологическими и организационными трудно­ стями при ее возведении в подземных условиях.

В последнее время широкое применение нашла комбинированная облегченная железобетонная крепь, основные элементы которой в последовательности (поэтапно) их установки приведены на рис. 24)

1 этап: анкерные болты на песчано-цементном растворе, уста­ новленные по сетке (углам квадрата) от 0,6 х 0,6, до 0,8 х 0,8 м; материал анкерных болтов — круглая сталь периодического профи­ ля диаметром 16—22 мм;

. II этап:-металлическая рулонная сетка из проволоки диаметром 5—6 мм с ячейкой 100 X 100 мм;

III этап: стержни из стали периодического профиля диаметром 16— 18 мм, закрепляемые к анкерным болтам с помощью шайб;

IV этап: слой набрызгбетона толщиной до 150 мм.

I

V /

$ *эпшп

Рис. 24. Комбинированная облег­ ченная железобетонная крепь:,

1 — анкеры; 2 — рулонная металличе­ ская сетка; 3 — арматурная сталь; 4 —- прижимная шайба; 5т— слой набрызг­ бетона.

Таким образом, общая толщина комбинированной облегченной железобетонной крепи не превышает 150 мм.

Технология возведения крепи включает выполнение четырёх основных операций:

I — по мере обнажения стенок и кровли проходимой выработ­ ки после специальной разметки бурят шпуры 0 40 мм и устанав­ ливают анкерные болты на песчано-цементном растворе;

II — на анкерные болты навешивают рулонную.металлическую1 сетку, которую прижимают к массиву шайбами анкерных болтов; в местах, где металлическая сетка не прилегает к массиву более чем на 100 мм, бурят дополнительные шпуры и устанавливают ан­ керные болты с целью более плотного прижатия сетки к мас­ сиву;

III — закрепляют с помощью шайб анкерных болтов к металли­ ческой сетке металлические стержни как параллельно, так и перпен­ дикулярно оси проходимой выработки. Таким образом, сверху метал­ лической устанавливается арматурная сетка соответственно уста­ новленным анкерным болтам;