Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Шахтное и подземное строительство


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Часть III. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

ГЛАВА 15. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ

 

 

СТРОИТЕЛЬСТВО ВЫРАБОТОК В СЛОЖНЫХ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

 

Под сложными геомеханическими условиями, как это было показано в разд. 2.5, понимают такие условия, при которых строительство горных выработок вызывает образование значительных областей разрушения или незатухающие пластические деформации породного массива (пучение пород). В подобных случаях горно-строительные работы должны сопровождать соответствующая подготовка массива или организационно-технические мероприятия, позволяющие устранить или снизить отрицательное воздействие указанных явлений на показатели горнопроходческих работ и устойчивое состояние выработок.

Рассмотрим основные способы воздействия на массив и организационно-технические мероприятия при строительстве горизонтальных горных выработок в пучащих породах.

Одним из наиболее эффективных способов борьбы с пучением в горных выработках является взрывощелевая разгрузка массива. Этот способ разработан и внедрен специалистами Донецкого политехнического института и ВНИИОМШСа.

Одновременно с обуриванием проходческого забоя бурят разгрузочные шпуры в забойной части в боках выработки с обеих сторон ( 15.1). В разгрузочные шпуры / помещают заряды ВВ, которые взрывают одновременно со взрыванием зарядов ВВ в проходческих шпурах по забою. Применение данного способа разгрузки не снижает темпы проведения выработки, так как работы по разгрузке массива совмещены с работами проходческого цикла.

В результате взрыва разгрузочных шпуров концентрация напряжений 3 с контура выработки смещается в глубь массива 4, а в образовавшейся области пониженных напряжений 2 период интенсивных смещений сокращается. Благодаря этому пучение пород почвы становится меньше или полностью прекращается.

Способ взрывощелевой разгрузки характеризуется следующими параметрами: длиной разгрузочных шпуров, углом их наклона к горизонтальной оси, расстоянием между разгрузочными шпурами и величиной заряда ВВ в шпуре.

 

 

Специалистами Коммунарского горно-металлургического института разработан и внедрен способ устройства обратных сводов из разгруженных и упрочненных пород. Сущность способа состоит в том, что в почве выработки с помощью взрывания малых зарядов ВВ создают зону интенсивной трещиноватости, чем достигается разгрузка пород от напряжений. После взрывания породы в этой зоне представляют собой естественную, хорошо пригнанную по трещинам строительную конструкцию типа каменной кладки.

Связывающий раствор, нагнетаемый в разрушенную зону, поступает в трещины и заполняет их. После схватывания раствора в почве выработки образуется монолитная конструкция из скрепленных горных пород, способная выдержать значительные нагрузки со стороны массива ( 15.2). На рисунке показаны схемы расположения шпуров для взрывания пород (см.  15.2, а) и нагнетания упрочняющего раствора в разрушенную зону  

Областью применения способа являются горизонтальные и наклонные (до 20°) горные выработки, узлы сопряжений и камеры (площадью поперечного сечения до 40 м2) с длительным сроком службы, вне зоны влияния очистных работ, когда основной причиной пучения является напряженное состояние массива, вызывающее разрушение и выдавливание пород в выработку.

Процесс возведения обратного свода из разгруженных и упрочненных пород включает следующие операции:

•          бурение шпуров для разгрузки пород от напряжения;

•          взрывание зарядов взрывчатого вещества в почве выработки;

•          бурение тампонажных шпуров по разгруженным породам почвы;

•          приготовление тампонажного раствора и нагнетание его в разгруженные породы;

•          контроль качества и приемка работ.

Буровзрывные работы по разгрузке пород от напряжения выполняют одновременно с буровзрывными работами в забое (при отсутствии воды в выработках) или отдельными заходками длиной 10—15 м вне зоны расположения технологического оборудования, т.е. с отставанием от забоя на 20-30 м. Технологический разрыв во времени между разгрузкой и упрочнением пород не должен превышать 7 сут. Для упрочнения применяют зажимной или полуциркулярный способ нагнетания, так как при этом происходит более быстрое заполнение трещин и не требуется сложного оборудования шпуров.

Способ упрочнения пород почвы анкерной крепи основан на эффекте «сшивания» толщи пород, при котором образуется породная конструкция (плита, балка), которая лучше противостоит разрушающим напряжениям.

Для упрочнения пород применяют анкерные крепи различной конструкции — клинощелевые, распорные, безраспорные. В частности, на шахтах Подмосковного бассейна успешно применяли взрывораспорные анкеры.

Эти анкеры изготовляют из газовых труб 1-1,5 дюйма ( 15.3, а). Нижний конец трубы / имеет конусную форму 2; на верхнем — устанавливают утолщение 3 для закрепления опорной плиты 4. Наружный диаметр анкера меньше диаметра скважины на 2 мм. В трубу помещают заряд В В массой 10 г. Заряд взрывают, и в результате происходит расширение трубы (см.  15.3, а — пунктир). Образовавшуюся камуф-летную полость заполняют цементно-песчаным раствором.

Анкеры следует располагать рядами, по два или три анкера в ряду. Расстояние между рядами вдоль выработки — 0,7—1,5 м.

Железобетонный трубчато-болтовой анкер (см.  15.3, б) состоит из отрезка трубы / диаметром 25-40 мм и длиной 0,4-0,5 м, стального болта 3 диаметром 18 мм с утолщением 2 в нижней части и с резьбой и гайкой в верхней части для закрепления металлической опорной плиты 4.

При взрыве заряда (до 20 г) труба расширяется в замковой части и закрепляется в породе. В закрепленную трубу нагнетают цементно-пес-чаный раствор и вводят болт. На верхнюю часть болта надевают опорную плиту или лежень и навинчивают гайку, которую подтягивают после приобретения бетоном достаточной прочности.

Рекомендуемая схема расположения анкеров: два-три вертикальных анкера в ряду, перпендикулярном к оси штрека, при расстоянии между рядами 0,7—1,5 м.

На основании технико-экономического сравнения различных конструкций анкерной крепи могут быть рекомендованы для применения металлические трубчатые анкеры с закреплением замков взрывом. Они наиболее просты в изготовлении, надежны и экономичны. Железобетонные трубчато-болтовые анкеры могут служить средством борьбы с пучением лишь в весьма благоприятных горно-геологических условиях (при малой мощности пучащих пород и небольшой их обводненности).

Рассмотрим теперь организационно-технические мероприятия, используемые при строительстве горизонтальных горных выработок, с целью снижения пучения пород почвы. К их числу относят, в первую очередь, применение замкнутых конструкций крепей и подрывку почвы.

Крепи с обратным сводом или замкнутые крепи за счет особенностей своего взаимодействия с окружающим породным массивом и статической работы конструкции в целом способны ограничить смещение пород во всей выработке и, в частности, в ее почве. Так, при сопротивлении крепи, равном 0,2 МПа, смещения почвы уменьшаются на 35-40%.

В соответствии со строительными нормами и правилами в выработках околоствольных дворов, главных магистральных и основных подготовительных выработок с рельсовым транспортом замкнутые типы крепи необходимо применять при прогнозируемых смещениях пород почвы более 200 мм, в основных подготовительных выработках с конвейерным транспортом — при смещении более 500 мм. Для крепления капитальных выработок, где крепь работает в режиме установившегося горного давления, рекомендуют использовать жесткие и ограниченно-податливые крепи: блочные и тюбинговые; монолитные железобетонные крепи с жесткой арматурой из двутаврового или специального профиля; металлическую податливую крепь (для протяженных выработок, которые могут оказаться в зоне влияния очистных работ).

В практике шахтостроения наибольшее распространение получили замкнутые металлические жесткие и податливые крепи из двутавра и спецпрофиля и железобетонные тюбинговые крепи конструкции Куз-НИИшахтостроя ГТК. Имеется опыт применения блочных замкнутых крепей БК конструкции НИИОГРа, а также железобетонных крепей с жесткой арматурой ограниченной податливости типа МПКЗ Донгипро-шахта.

Замкнутые металлические податливые крепи применяют в основных магистральных выработках, подверженных воздействию очистных работ, где пучение пород проявляется наиболее интенсивно, а крепь работает в режиме неустановившегося горного давления.

Кольцевая податливая крепь КПК ( 15.4) предназначена для горизонтальных и наклонных выработок, расположенных в неустойчивых породах, при пучении почвы и значительной всесторонней нагрузке.

Конструктивная податливость четырехзвенной крепи составляет до 300 мм по вертикали и до 250 мм по горизонтали.

Несущая способность кольца в податливом режиме в зависимости от типа профиля составляет: СВП-17 — 150 кН, СВП-22 — 200 кН, СВП-27 — 200-220 кН, а в жестком режиме — соответственно 250-300 кН, 300-320 кН, 350-400 кН.

 Арочная податливая крепь с обратным сводом КПЗ-4 Донгипрошахта ( 15.5) предназначена для тех же условий, что и кольцевая, но в отличие от предыдущей позволяет сократить площадь сечения обратного свода по сравнению с кольцевым на 3—3,5 м2. Ее изготавливают из профиля СВП-27, крепь состоит из верхняка /, двух боковых .криволинейных элементов одинаковой кривизны 2 и двух криволинейных полулежней 3, соединяемых между собой при помощи скоб с планками и гайками или хомутов с болтами. Несущая способность крепи — 200 кН, податливость — 350 мм.

Опыт показывает, что состояние выработок с кольцевой податливой крепью из спецпрофиля в целом неудовлетворительно. Основными причинами низкой эффективности кольцевой крепи являются несовершенство податливых элементов соединений и недостаточная величина конструктивной податливости.

Это замечание можно отнести ко всем замкнутым конструкциям металлических крепей. Они неспособны предотвратить смещения пород почвы в силу незначительной несущей способности и несоответствия рабочих характеристик крепи формам проявления горного давления при вспучивании. Поэтому большинство выработок с замкнутой металлической крепью на практике перекрепляют, а в дальнейшем борьбу с пучением проводят с помощью подрывки почвы. Этим в основном и объясняется малый объем применения замкнутых конструкций крепи. Повышение несущей способности крепи за счет увеличения расхода материалов ведет к еще большему возрастанию стоимости крепи, снижению скорости проведения выработок. Опыт показывает, что даже самые мощные своды недостаточны для предотвращения пучения, особенно в сложных горно-геологических условиях. В связи с этим для повышения устойчивости выработки и борьбы с пучением почвы необходимо применять специальные способы управления деформированием массива.

Железобетонная гладкостенная крепь ГТК конструкции КузНИИшахтостроя предназначена для крепления протяженных однопутных и двухпутных горизонтальных и наклонных (до 25°) капитальных горных выработок, проводимых вне зоны влияния очистных работ в породах средней устойчивости и неустойчивых.

Разработано 9 типоразмеров этой крепи, в том числе два замкнутых — кольцевая ( 15.6, а) и арочная с обратным сводом (см.  15.6, б),

Несущая способность крепи замкнутой формы (кольцевой или с обратным сводом) составляет 0,4 МН/м2.

В зависимости от горно-геологических условий закрепное пространство заполняют породой или дополнительно производят тампонаж цементно-песчаным раствором.

Тюбинг (см.  15.6, в) представляет собой железобетонный цилиндрический сегмент, состоящий из плиты, ограниченной по периметру ребрами, полутюбинг — конструктивную половину тюбинга.

Ширина тюбингов составляет 700 мм, а остальные параметры зависят от размеров поперечного сечения выработки и грузонесущей способности крепи.

Тюбинги изготовляют из быстротвердеющих жестких бетонов марки 300 методом немедленной распалубки с последующей термовлажной обработкой, их масса составляет от 250 до 500 кг.

В продольном направлении крепь, в зависимости от ее несущей способности, состоит из ряда арок, колец или замкнутых конструкций с вы-положенным обратным сводом, устанавливаемых всплошную. Для сборки крепи в тюбингах предусматривают монтажные петли. Монтаж крепи выполняют с помощью тюбингоукладчиков ТУ-2 или ТУ-3.

Тюбинги смежных арок возводят с перевязкой горизонтальных швов, осуществляемой установкой полутюбинга у почвы выработки в одной арке слева, а в смежной арке — справа или установкой у почвы двух полутюбингов через одну арку.

Тюбинговая крепь со стенами жесткости относится к шарнирно герметически изменяемой системе, что в сочетании с имеющимися кессонами с внешней стороны тюбингов обеспечивает некоторую податливость, достигающую 100—150 мм.

По сравнению с металлическими крепями тюбинговая крепь обеспечивает снижение на 1 км однопутной и двухпутной выработок трудовых затрат на 5000 — 6100 чел.-дней; металла — на 380—650 т.

По сравнению с монолитной бетонной крепью применение крепи из железобетонных тюбингов обеспечивает снижение на 1 км однопутной и двухпутной выработок трудовых затрат на 4500—6000 чел.-дней.

Вследствие гладкой внутренней поверхности выработки с тюбинговой крепью снижается аэродинамическое сопротивление движению воздуха.

Анализ состояния капитальных горных выработок с различными видами крепи общей протяженностью 49,5 км (в том числе 11 км выработок с гладкостенной тюбинговой крепью), проведенный специалистами КузНИИшахтостроя в Кузнецком угольном бассейне, показал, что гладко-стенная тюбинговая крепь деформирована на участках суммарной длиной 0,8% общей протяженности выработок с этим типом крепи.

Блочная бетонная крепь БК конструкции НИИОГРа предназначена для капитальных и подготовительных выработок со сложными горно-геологическими условиями, в породах, склонных к пучению, имеет несущую способность 0,3—0,5 МПа. Крепь БК-3,2 имеет круглую ( 15.7, а), а БК-4,4 — подковообразную замкнутую форму (см.  15.7,6).

Кольца блочной крепи собирают из отдельных клиновидных блоков шириной 500 мм, между которыми устанавливают податливые прокладки. Ширина кольца крепи равна 0,5 м. Каждое кольцо состоит из 13— 29 блоков и такого же количества прокладок. Блочная крепь кольцевой формы состоит из блоков одного типоразмера, а подковообразной формы имеет три типоразмера блоков. Крепь с успехом применяли на шахтах Челябинского бассейна при нагрузках более 0,3 МПа.

Железобетонная замкнутая крепь с жесткой арматурой ограниченной податливости МПКЗ конструкции Донгипрошахта ( 15.8) предназначена для применения при нагрузках свыше 0,3 МПа. Основу этой крепи составляет податливая металлическая арка из спецпрофиля, которую устанавливают вслед за подвиганием забоя, на первом этапе она выполняет роль временной крепи. После исчерпания своей податливости и перехода на работу в жестком режиме, то есть на втором этапе, ее бетонируют и, таким образом, она выполняет роль жесткого арматурного каркаса. Благодаря такому режиму работы постоянную крепь успешно эксплуатируют при смещениях пород до 250 мм.

При ширине выработки в свету до 3,5 м применяют спецпрофиль типа СВП-22 и свыше 3,5 м — СВП-27. Конструкция металлической замкнутой крепи из спецпрофиля состоит из двух одинаковых стоек, верх-няка и элемента обратного свода с двумя соединительными звеньями.

Толщина бетонного заполнения, в зависимости от типоразмера крепи, составляет 200-300 мм. Расход бетона на 1 м выработки — 1,5-5,4 м3, металла — 291,9-671,4 кг.

Подрывка почвы — наиболее доступное и широко распространенное мероприятие по восстановлению горных выработок. Применение этого способа не предотвращает пучение, а ликвидирует его последствия.

Сущность способа заключается в удалении вспученной породы до заданной проектной отметки горной выработки. Для механизации основных операций при подрывке крепких пород применяют породопогрузочные машины, скреперные погрузчики, а в мягких глинистых породах — проходческие комбайны избирательного действия. Как показал опыт, применение комбайнов для подрывки экономически мало оправдано из-за большой энерговооруженности, металлоемкости и необходимости выполнения трудоемких процессов монтажа — демонтажа.

Для механизации подрывки почвы в горных выработках широко применяют специализированные подрывочные машины с активным ковшом или рукоятью фирм «Хаусхерр», «Зальцгиттер» (ФРГ). Применение таких машин, как показывает опыт работы в ряде стран, обеспечивает увеличение скорости ведения работ по подрывке, повышение в 2—5 раз производительности труда и снижение в 2-3 раза стоимости извлечения 1 м3 породы. Механизация подрывки снижает затраты на извлечение породы и повышает производительность труда, однако не ликвидирует затраты, связанные с нарушением условий взаимодействия крепи и массива, затруднением функционирования транспорта, вентиляции, снижением добычи из-за простоев. Эти издержки в некоторых случаях значительно превышают прямые затраты на подрывку пород.

Для выполнения работ по подрывке почвы разработаны специальные схемы. Основными факторами, от которых зависит выбор схемы, являются ширина выработки, которая определяет порядок работы машины, а также вид и расположение транспортных средств. Ограничивающими условиями служат степень пучения почвы и возможное время вывода выработки из режима эксплуатации.

Перейдем к рассмотрению способов упрочнения горных выработок и организационно-технических мероприятий при строительстве горизонтальных выработок в условиях образования вокруг них значительных областей разрушения пород.

К основным из этих способов относятся способы упрочнения окружающих выработку пород цементационными растворами и создания в массиве специальных искусственных породных конструкций (типа крепи «Монолит»).

Весьма перспективным направлением дальнейшего развития способов и средств обеспечения устойчивого состояния горных выработок, особенно в сложных горно-геологических условиях, является максимальное использование несущей способности горного  массива.

Упрочняющий раствор, проникая в трещины (природные и образующиеся в результате разрушения пород), скрепляет отдельные куски и блоки породы в единое целое. Образующаяся при этом толща упрочненных пород / ( 15.9, а) в сочетании с крепью выработки 2 представляет собой единую систему «крепь — упрочненный массив». Внешний элемент этой системы — упрочненная толща пород — препятствует развитию деформаций породного массива вокруг выработки и тем самым значительно улучшает условия работы внутреннего элемента системы — крепи.

Наиболее распространенным вариантом такой комбинированной конструкции является с о ч е т а н и е упрочнения породного массива  с  металлической  арочной  податливой  крепью.

Работы по упрочнению рекомендуется начинать с отставанием 20-30 сут от проходческих работ. Первоначально производят заделку швов и стыков между затяжками, устройство герметизирующих перемычек по длине выработки и тампонаж закреп-ного пространства цементно-песча-ным раствором. Второй этап упрочнения (собственно глубинное упрочнение массива) следует начинать через 7—10 суток после тампонажа закрепного пространства. Нагнетание раствора в массив производят через скважины / (см.  15.9, б), пробуренные на глубину упрочнения (1,5-2,5" м) и оборудованную кондуктором 2. Скважины бурят по периметру выработки в радиальном направлении. Давление нагнетания — до 1 МПа. Используют чисто цемент- Рис- ,5-9 Схема упрочнения пород в ные растворы С ВОДОЦементным ОТ- сочетании с использованием арочной ношением от 1:2 в начале нагнетания крепи до 1:1 в конце. Прочность упрочненных пород в зависимости от применяемых растворов достигает 0,6-1 их прочности в ненарушенном массиве.

Однако, наряду с неоспоримым достоинством такой крепи — высокой несущей способностью, она обладает рядом недостатков:

•          необходимостью заделки стыков и швов между затяжками и затяжкой и металлическими арками с целью недопущения проникновения там-понажного раствора в выработку;

•          необходимостью заполнения пустот закрепного пространства, что значительно увеличивает расход тампонажного раствора (до 2-3 м3 на 1 м выработки);

•          при совместной работе двух конструкций с различной жесткостью (металлокрепь и упрочненное кольцо пород) не может быть достигнуто использование максимальной несущей способности каждой из них.

Поэтому более прогрессивными, хотя и более сложными в техническом отношении, являются конструкции крепей, разработанные в Мак-ИСИ.

Одна из таких конструкций ( 15.10) состоит из оболочки 3 разрушенных пород приконтурной зоны, упрочненных цементно-песчаным раствором, выполняющей функции основной несущей конструкции, и облицовочной оболочки 2, образуемой раствором, изливающимся из трещин в породе в процессе упрочнения за щит-опалубку /, предохраняющую породы от воздействия внешних агентов, а также снижающую аэродинамическое сопротивление выработки. Устанавливаемые в забое секции щита-опалубки выполняют функции временной крепи и изолирующего элемента при тампонажных работах. После выполнения работ по упрочнению секции щита—опалубки демонтируют и устанавливают в забое выработки.

В других конструкциях в качестве временной крепи и изолирующего элемента при ведении работ по упрочнению применяют искусственные покрытия породных обнажений из набрызгбетона. При этом они могут быть применены либо самостоятельно, либо в комбинации с металлической арочной крепью, использующейся в качестве временной, например, крепью АНТ конструкции ДГИ.

Большой научный и практический интерес представляет разработанный в Коммунарском горно-металлургическом институте способ образования в массиве искусственных породных конструкций. Сущность способа состоит в следующем. Сначала вокруг выработки образуют область искусственной трещиноватости, являющуюся деконцентратом напряжений, и таким образом разгружают при-контурную часть массива. Размеры этой области определяют расчетом, а форму выбирают в соответствии с формой поперечного сечения выработки. Затем в разгруженную область массива, которая представляет собой естественную строительную конструкцию типа блочной кладки, нагнетают раствор, скрепляющий отдельные блоки. В результате образуется мощная породная конструкция, получившая название «Монолит», выполняющая роль грузонесущей крепи.

Последовательность образования крепи «Монолит» следующая ( 15.11). Горную выработку проводят под защитой крепи-опалубки /, в которой предусмотрены направляющие отверстия 2 до контура зоны упрочнения 3 для бурения шпуров. 13 этих шпурах размещают камуфлет-ные заряды.

Заряд ВВ выбирают таким образом, чтобы дбеспечить образование трещин, отделяющих разгруженную зону от массива, не допуская выброса породы в выработку. Взрывание ВВ совмещают во времени со взрыванием шпуров в забое выработки, причем размеры поперечного сечения выработки вчерне делают на 0,05—0,1 м больше ее размеров в свету. Зазор между крепью—опалубкой и породным контуром заполняется разрыхленной после взрыва и сместившейся породой.

Для упрочнения образовавшейся в результате взрыва области пород, разгруженных от напряжений 4, через отверстия в крепи-опалубке в ранее оставшиеся или вновь пробуренные скважины устанавливают инъекторы 5, соединенные шлангами 6 с тампонажным насосом 7, и производят нагнетание растворов, приготовляемых на основе цемента, эпоксидных смол, пенополиуретана или других специальных материалов.

Раствору проникая в трещины, заполняет их, двигаясь из глубины массива к контуру выработки. После схватывания раствора в массиве образуется монолитная породная конструкция 8.

Малая материалоемкость, высокая механизация возведения, несущая способность, доходящая до 5 МПа и более, обосновывают перспективность использования искусственных породных конструкций для крепления выработок.

Среди организационно-технических мероприятий следует прежде всего выделить д в о й н у ю проходку выработок. Ее сущность состоит в том, что выработку проводят в два этапа. На первом этапе — площадью сечения 60-70% проектной. После образования зоны неупругих деформаций вокруг выработки приступают ко второму этапу, расширяя выработку до проектного сечения. При ведении работ по этой схеме к моменту расширения выработки вокруг проектного контура образуется зона неупругих деформаций, то есть окончательные работы ведут по разгруженному массиву.

Достоинство способа заключается в том, что в период интенсивных смещений пород проектный контур выработки испытывает подпор, создаваемый породной оболочкой, находящейся между проектным контуром и контуром передовой выработки. При расширении выработки удаляют деформированные породы. В результате применения этого способа контур проектного сечения сохраняется в менее нарушенном состоянии.

Начальные затраты при способе двойной проходки несколько выше (на 6,2%) начальных затрат при обычном способе. Но если учесть стоимость ремонтных работ, способ двойной проходки оказывается экономически выгодным.

Смещения проектного контура выработок, проведенных способом двойной проходки, незначительны и не представляют опасности. Так, штрек на одной из шахт Донбасса в глинистых сланцах (о*сж = 40 + -г 50 МПа) на первом этапе проходили площадью сечения 65% проектной и крепили податливой крепью. Расширение осуществили через 2,5 мес.

Состояние выработок, пройденных способом двойной проходки, через 28 месяцев было удовлетворительным — деформаций крепи не наблюдалось. В то время как участки, пройденные обычным способом, перекреплялись дважды.

Трудоемкость работ отдельных циклов проходческого процесса составила, %:

•          проведение передовой выработки — 25;

•          расширение до проектных размеров — 30;

•          возведение постоянной крепи — 45.

Основными условиями, ограничивающими применение способа двойной проходки, являются: невозможность формирования области неупругих деформаций, отсутствие пластично деформирующихся пород и требования ПБ к минимально допустимым сечениям выработок.

Другим весьма эффективным мероприятием является использование закономерностей работы крепи в зависимости от места установки ее  относительно забоя  выработки.

Теоретически предотвратить смещения пород возможно, установив крепь высокой жесткости (обеспечивающей отпор, уравновешивающий концентрацию напряжений). Практически же это не представляется возможным, так как крепь всегда возводят с некоторым отставанием, и она не предупреждает развития смещений, деформируясь при этом сама. Графики, представленные на  15.12, характеризуют степень деформирования крепей разных типов в зависимости от расстояния их установки от забоя.

На графике видно, что место установки податливой крепи практически не влияет на ее дальнейшее состояние. Это объясняется наличием конструктивной податливости. При установке жесткой крепи в непосредственной близости от забоя она практически полностью деформируется (75— 100 %); с увеличением отставания крепи от забоя ее состояние улучшается.

По данным наблюдений на ряде шахт Донбасса, в наилучшем состоянии были крепи, установленные на расстоянии 15-20 м от забоя. Такое расстояние практически исключает влияние проходческих работ.

Таким образом, устанавливая жесткую постоянную крепь на определенном удалении от забоя и позволяя интенсивным смещениям породного контура частично или полностью реализоваться на участке, закрепленном временной податливой крепью, добиваются более благоприятных условий для дальнейшей эксплуатации выработки. Изложенный прием в горнотехнической литературе называют «технологической податливостью».

Это организационно-техническое мероприятие способствует снижению затрат на поддержание выработки в 1,5-2 раза.

Основными параметрами технологической податливости являются: расстояние от забоя выработки до места установки постоянной крепи или время ее возведения относительно времени выполнения проходческих работ. Значения указанных параметров рекомендуется принимать в зависимости от темпов проведения выработок.

Технологическая податливость, улучшая в целом состояние постоянной крепи и обеспечивая снижение затрат на поддержание выработок, имеет свои недостатки. При большой податливости крепи, во-первых, может иметь место вывалообразование, а во-вторых, для обеспечения проектного сечения с учетом большой податливости придется вынимать значительный излишний объем породы, что скажется на стоимости работ. Это все вызывает необходимость поиска оптимальных решений конструктивной податливости крепей.

 

К содержанию книги: ГОРНОЕ ДЕЛО: Шахтное и подземное строительство

 

 Смотрите также:

 

Строительные машины    Оборудование для производства железобетонных изделий    Строительные машины   Краны для строительства мостов   Монтаж трубопроводов   Грузовые автомобили    Строительные машины и их эксплуатация