Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Шахтное и подземное строительство


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Часть 2. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ШАХТ

ВОЗВЕДЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ КРЕПИ

 

 

Общие сведения. Основным назначением крепи является поддержание породных стенок ствола от обрушения, сохранение необходимых размеров поперечного сечения и поддержание ствола в рабочем эксплуатационном состоянии.

Основные требования, предъявляемые к крепи стволов, следующие: крепь ствола должна воспринимать давление боковых пород и исключать остаточные деформации, образование трещин, разрывов и других разрушений. Материал крепи должен соответствовать сроку службы ствола.

Крепь должна занимать минимальный объем в поперечном сечении ствола, обладать достаточной водонепроницаемостью, минимальным аэродинамическим сопротивлением движению воздушной струи. Остаточный приток воды в ствол глубиной до 800 м на угольных шахтах и рудниках не должен превышать 5 м3/ч, при большей глубине стволов допускается увеличение остаточного притока не более 0,5 м3/ч на каждые 100 м глубины. В стволах шахт горнохимической промышленности остаточный приток воды не должен превышать 0,15 м:5/ч независимо от глубины ствола.

Стенки крепи ствола должны быть строго вертикальными, отклонение их от вертикали на конечной глубине ствола не должно превышать ± 50 мм для бетонной крепи и ± 30 мм для тюбинговой.

Необходимо, чтобы технология возведения крепи соответствовала условиям максимальной механизации работ и обеспечивала минимальную трудоемкость. В общем объеме работ по проходке ствола трудоемкость возведения крепи занимает до 40%, а стоимость составляет до 50%.

Для крепления стволов, проходимых буровзрывным способом, применяют в основном монолитную бетонную крепь, а на участках со сложными гидрогеологическими условиями (в рыхлых, неустойчивых, сильно обводненных породах), где, как правило, используют специальные способы проходки, применяют тюбинговую металлическую или тюбинговую железобетонную крепь. Другие виды крепи (каменная, блочная бетонная, деревянная) используют редко и в основном при благоприятных горногеологических условиях, т.е. в устойчивых необводнеиных породах. На брызгбетонную крепь применяют в стволах, проходимых в устойчивых породах  I, II категории с притоками воды не более 5 м3/ч.

Возведение монолитной бетонной крепи. В последнее время в практике строительства стволов основным материалом крепи является монолитный бетон. Так, в угольной и горнорудной промышленности объем применения бетонной крепи стволов составляет 90-95%, в горнохимической промышленности — 40—45%.

 

 

Широкое использование монолитной бетонной крепи обусловливается рядом ее преимуществ по сравнению с другими материалами крепи, а именно: плотное сцепление бетона с боковыми породами стенок ствола; большой срок службы и огнестойкость; при правильном подборе состава бетона и соблюдении соответствующей технологии возведения крепи она обладает достаточной водонепроницаемостью и коррозионной стойкостью; имеет сравнительно низкую стоимость и обеспечивает условия механизации по ее возведению (доля ручных работ при этом составляет всего 15-20%); гладкая поверхность внутренних стенок крепи обеспечивает низкое аэродинамическое сопротивление движению воздуха по стволу; для приготовления бетонной смеси широко используют дешевые местные материалы (щебень, песок, гравий).

Состав бетонной смеси для крепления стволов может быть различным и зависит от гидрогеологических условий и физико-механических свойств пород, в которых возводят крепь.

Для приготовления бетона применяют портландцемент, шлакопортландцемент марки не ниже 300. При наличии водоносных пород с сульфатной агрессией используют сульфатостойкий портландцемент.

Инертные заполнители бетона (щебень, песок) не должны содержать пылеватых фракций более чем 2-3% по объему. Крупность зерен щебня или гравия должна быть 25-30 мм, но не более 40 мм, песка — 0,15-5 мм.

Основными требованиями, предъявляемыми к бетонной крепи, являются: прочность, водонепроницаемость, стойкость к агрессивным водам, удобоукладываемость,

Согласно СНиП П-94-80, для крепления стволов следует применять бетон марки не ниже М200. Использование высокопрочного бетона обеспечивает уменьшение толщины крепи, а следовательно, и меньший расход бетона, меньший объем вынимаемой породы, меньшую стоимость проходки ствола.

Для обеспечения указанных ранее требований в бетонную смесь вводят ряд добавок, которые придают бетону требуемые свойства. Так, для ускорения схватывания и дальнейшего быстрого наращивания прочности в бетон добавляют хлористый кальций (2—3% массы цемента), мелкомолотый двухводный гипс (2—3%). В качестве пластифицирующих добавок, увеличивающих удобоукладываемость бетонной смеси, а также для уменьшения ее расслаивания во время транспортирования используют сульфитно-спиртовую барду (0,1-0,25% массы цемента). Для повышения водонепроницаемости бетона, что особенно важно при выщелачивающей агрессии вод, добавляют абистат натрия (0,01—0,03%) или сернокислый алюминий (0,8—1,2% массы цемента).

Прочность бетона и его водонепроницаемость в значительной мере зависят от количества воды в составе бетонной смеси, т.е. от процентного соотношения В/Ц. Для крепи стволов В/Ц принимают равным 0,5-5-0,6.

Бетонная крепь стволов при наличии агрессивных вод подвержена коррозии и разрушению. Наибольшую опасность представляют сульфатная и выщелачивающая коррозии. При сульфатной коррозии содержащиеся в воде ионы S04 вступают в реакцию с цементом и образуют в бетоне кристаллы гипса или гидросульфата алюминия. По мере роста кристаллов бетон становится рыхлым и разрушается. Сульфатная коррозия проявляется в виде белых пятен, молочных подтеков и образования вздутий на поверхности бетона. Наиболее эффективным средством борьбы с сульфатной агрессией является применение сульфатостойкого цемента и обеспечение повышенной плотности бетона.

Выщелачивающая агрессия характеризуется выносом фильтрующегося через бетон водой гидрата окиси кальция. В результате этого увеличивается пористость и снижается прочность бетона. Для устранения выщелачивающей агрессии следует применять плотный водонепроницаемый бетон. Плотность его может быть обеспечена путем тщательного трамбования в процессе укладки с помощью погружных вибраторов. Кроме того, уменьшение фильтрации воды через крепь может быть достигнуто посредством тампонажа закрепного пространства.

Комплекс работ по возведению бетонной крепи состоит из приготовления бетонной смеси, транспортирования ее к стволу, спуска в ствол и укладки за опалубку.

Приготовление бетонной смеси осуществляют обычно на центральных бетонных заводах (ЦБЗ), обслуживающих несколько строящихся объектов, или на бетонорастворном узле, расположенном непосредственно у ствола строящейся шахты. С центральных бетонных заводов смесь транспортируют в автосамосвалах или автобетоновозах со смесителями. Допустимое время перевозки от ЦБЗ до ствола зависит от состава и подвижности бетонной смеси, оно должно быть меньше срока схватывания. При подвижности смеси 10—14 см время перевозки в автосамосвале должно быть не более 20 мин, а в автобетоновозах не более 35 мин. При средней скорости движения автосамосвала 30 км/ч наибольшее расстояние перевозки должно быть 10 км, а для автобетоновоза — 15 км.

В зимнее время необходимо бетонную смесь предохранять от замерзания, укрывая ее матами из теплоизолирующего материала.

Приствольные бетонорастворные узлы строят, если ЦБЗ находятся на значительном расстоянии или вообще отсутствуют. Локальные бетонорастворные узлы могут быть стационарными или передвижными. Стационарные узлы состоят из одной или двух бетономешалок, бункеров с дозаторами для цемента и воды. Бетономешалки могут быть цикличного действия, в этом случае составляющие компоненты смеси поступают и смешиваются порциями, и непрерывного действия с поступлением компонентов и выгрузкой готовой смеси без перерывов. Производительность бетономешалки составляет 5-15 м3/ч.

В последнее время широко используют приствольные бетонораствор-ныеузлы, располагаемые в специальных камерах ( 6.29). Строительство таких бетонорастворных узлов осуществляют в подготовительный период во время сооружения устья ствола.

Бетонорастворный узел состоит из бункера / с дозаторами 2, склада цемента 3, баков для воды 4 и добавок СаС12 5, бетономешалки 6~, бе-тонопровода 7, перекрытия 8 и герметизирующей двери 9,

Бетонорастворный узел такого типа выполнен из отдельных агрегатов, что позволяет быстро монтировать и демонтировать его при транспортировании на новое место.

Общая схема размещения оборудования для крепления ствола монолитной бетонной крепью приведена на  6.30.

Из автосамосвала или бетоновоза / смесь разгружают в приемный бункер 2, который с помощью тросов и лебедки опрокидывается над приемной воронкой 3, и бетонная смесь поступает в бетонопровод 4. На конце бетонопровода на уровне подвесного полка смонтирован гаситель скорости 5, через который смесь поступает в гибкий бетонопровод (хобот) 6 и далее за опалубку 7.

Приемный бункер изготавливают из толстой листовой стали с ребрами жесткости длиной 2-2,5 м и высотой 0,6 м. Ширина задней стенки бункера соответствует ширине кузова автосамосвала.

Для предотвращения забивания бетонопровода перед приемной воронкой устанавливают металлическую решетку с размерами ячеек 40 х 40 мм.

В практике строительства стволов применяют различные варианты расположения приемного бункера: на поверхности ( 6.31, а), на поверхности в комбинации с эстакадой для автотранспорта ( 6.31, б), в заглубленной камере у ствола

Бетонопровод состоит из толстостенных стальных труб диаметром 150 мм, длиной звена 3-4 м, соединенных между собой с помощью фланцев, полумуфт или накладных хомутов. Бетонопровод подвешивают в стволе на канатах ( 6.32, а) или крепят к стенкам ствола ( 6.32, б, в). При подвеске бетоновода на канатах наращивание труб по мере подвигания забоя осуществляют на нулевой раме (на поверхности), а при подвеске труб к стенкам крепи — с подвесного полка в призабойной зоне ствола.

При подвеске бетонопровода на канатах обычно происходит искривление его в сторону, противоположную от выхода смеси из гасителя. Жесткая подвеска бетонопровода к стенкам крепи обеспечивает его вертикальность и больший срок службы.

В стволах диаметром до 6,5 м подвешивают один бетонопровод, а диаметром 7 м — два бетонопровода.

Бетонопровод после каждого цикла бетонирования необходимо прочищать, пропуская чистый щебень (0,3—0,5 м3) и воду. При хорошем обслуживании бетонопровод позволяет пропустить до 5 тыс. м3 бетонной смеси до его замены.

В конце бетонопровода в забойной зоне устанавливают гаситель скорости свободного падения бетонной смеси. Конструкция всех гасителей скорости основана на изменении направления движения бетонной смеси при спуске по бетонопроводу. Наибольшее распространение получили гасители коробчатого типа с наклонными чугунными вкладышами для уменьшения износа днища гасителя. В практике строительства стволов применяют также гасители скорости, установленные на опалубке. В этом случае бетонная смесь по бетонопроводу 2 поступает в приемный карман 3 гасителя и по наклонному желобу 4 попадает за опалубку.

Подачу бетонной смеси от гасителя скорости за опалубку осуществляют по одному или двум гибким ставам. При наличии одного бетонопровода, подвешенного на канатах в центральной части ствола, на конце трубопровода после гасителя устанавливают распределительное устройство подачи бетонной смеси на два гибких става. При наличии двух бе-тонопроводов в стволе распределитель не устанавливают, а бетонную смесь подают за опалубку по гибкому ставу от каждого бетонопровода.

Конструкция гибкого става представляет собой конические патрубки длиной 500 мм, соединенные друг с другом с помощью канатов или крючков и накидных петель. Длина гибкого става изменяется от 10 до 20 м в зависимости от принятой технологической схемы проходки ствола.

Призабойные опалубки. Для возведения бетонной крепи разработаны различные конструкции передвижных призабойных опалубок: створчатая, секционная, с поддоном и без поддона, шагающая без подвески, с ручным и механическим отрывом от крепи.

Наибольшее распространение получили опалубки секционного типа. Секционная опалубка ( 6.35, а) состоит из отдельных сегментов (секций) /, изготовленных из листовой стали толщиной 5—6 мм. Секции образуют внешнюю оболочку опалубки и крепятся на двух или трех швеллерных полукольцах каркаса опалубки 2. Полукольца каркаса соединены между собой стяжными винтами 3 (форкопфами) и вставками 4. При ввинчивании стяжных винтов в резьбовые муфты на полукольцах каркаса секции сближаются, вставки вдвигаются внутрь ствола и опалубка отрывается от стенок крепи. При этом диаметр внешней поверхности опалубки уменьшается на 8-10 см.

Секционную опалубку подвешивают на канатах тихоходных лебедок, установленных на поверхности у устья ствола.

В последнее время ВНИИОМШСом разработана конструкция опалубки с механизированным отрывом секций от бетона ОМ ( 6.35, б). Опалубка ОМ состоит из нижнего и верхнего полуколец каркаса / и 2, соединенных между собой стойками 3 и секциями 4. Секции закреплены на нижнем кольце каркаса с помощью шарниров 5 и могут поворачиваться, отклоняясь от верхнего кольца внутрь ствола на 30 мм. Верхнее кольцо каркаса имеет два паза (полости), в которые вложены резиновые шланги 7 и 8 для сжатого воздуха. При нагнетании сжатого воздуха в шланг 7 верхняя часть секций отрывается от бетона и отклоняется внутрь ствола. Опалубка освобождается и опускается на новую заходку. После установки и выравнивания опалубки нагнетается сжатый воздух в шланг 8, секции опалубки поворачиваются до упора в бетон предыдущей за-ходки, начинается бетонирование следующей заходки. Нижнее кольцо каркаса с поддоном 6 отрывается под действием собственного веса после отрыва опалубки.

Во ВНИИОМШСе разработана конструкция секционной шагающей опалубки ( 6.37), которая состоит из каркаса 8 и двух секций 3, 9, соединенных форкопфами 5 и вставками 6, блока 7. Опалубку подвешивают с помощью демпферных устройств 10 к несущему кольцу 2, которое состоит из восьми сегментов, соединенных между собой накладками и болтами. На четырех сегментах имеются выдвижные ригели 4 для раскрепления кольца в лунках, образованных в бетоне шарнирными выступами на опалубке. На остальных четырех сегментах установлены пнев-мотали / для спуска опалубки. Трос пневмотали через полиспастную подвеску закреплен на верхнем кольце каркаса. Спуск несущего кольца осуществляют с помощью демпферного устройства 10. Несущее кольцо и опалубку перемещают поочередно по принципу шагания.

Монолитную бетонную крепь при совмещенной схеме проходки стволов ( 6.38) возводят в следующем порядке: взорванную породу в забое убирают на высоту опалубки, оставшуюся породу разравнивают, затем отрывают опалубку от крепи, опускают на новую заходку, устанавливают в строго вертикальном положении по центральному и боковым отвесам, в карманы опалубки вставляют гибкий шланг бетонопровода и подают бетонную смесь. Укладку бетонной смеси за опалубку осуществляют отдельными слоями высотой 50—70 см с последующим трамбованием вибротрамбовками.

По окончании укладки бетона на высоту опалубки заделывают «холодный» шов (обычно вручную), прочищают бетонопровод и возобновляют уборку оставшейся породы.

При возведении крепи погрузку породы обычно не ведут, но иногда (на скоростных проходках) осуществляют частичное совмещение работ по возведению крепи с погрузкой породы. В этом случае после установки опалубки укладывают первый слой бетонной смеси на 0,5—0,7 м на поддон, дают время на схватывание и твердение бетона (2—3 ч), а затем начинают погрузку породы. Отрыв и перемещение опалубки выполняют через 6—8 ч после окончания бетонирования. Распалубочная прочность бетона на сжатие должна быть не менее 0,8 МПа.

Ускоренное схватывание и твердение бетона достигается путем введения добавок — ускорителей схватывания.

Подготовительно-заключительные операции включают в себя выравнивание породы в забое, отрывку опалубки, очистку торца бетонной стенки на стыке, опускание и установку опалубки, заделку холодного шва (0,4—0,5 ч). При использовании опалубки с поддоном в подготовительные операции входит также устройство, а затем демонтаж пикотажной перемычки, установка поддона. Время tn3 принимают равным для опалубки без поддона 2,5 ч- 3 ч, для опалубки с поддоном 3,5 4- 4 ч.

При увеличении высоты опалубки от 2 до 5 м трудоемкость возведения 1 м бетонной крепи уменьшается в 1,8 раза. Установлено, что наиболее оптимальная высота составляет 3,5-4 м.

При последовательной и параллельной схемах проходки стволов бетонную крепь возводят снизу вверх. Сначала в нижней части звена демонтируют и выдают на поверхность одно или два кольца временной крепи, устанавливают с полка инвентарную опалубку и слоями в 40— 50 см укладывают и трамбуют бетонную смесь. После этого подвесной полок поднимают на высоту опалубки и цикл работ повторяют. В слабых породах, чтобы не допускать выпуска породы, временную крепь оставляют и замоноличивают бетоном.

При параллельной, схеме проходки возведение крепи совмещают во времени с погрузкой породы и бурением шпуров. Работы по выдаче породы и возведению постоянной крепи осуществляют с помощью двух подъемных установок.

При параллельно-щитовой схеме проходки возведение постоянной бетонной крепи выполняют сверху вниз с подвесного полка под щитом -оболочкой ( 6.39, а, б). В этом случае применяют опалубку с поддоном, закрывающим зазор между породной стенкой и внешней оболочкой опалубки и исключающим проваливание бетонной смеси вниз. Работы по возведению крепи начинают с отрыва опалубки от забетонированной ранее заходки. Затем спускают поддон на расстояние, равное высоте опалубки, деревянным настилом перекрывают зазор между породными стенками и кольцом поддона, опускают и центрируют опалубку, за опалубку слоями укладывают бетонную смесь. Смесь опускают по бетонопроводу. После схватывания и набора достаточной прочности бетоном цикл работ повторяют.

Контроль за качеством возведения бетонной крепи. При возведении монолитной бетонной крепи необходимо в первую очередь следить за соблюдением геометрических размеров поперечного сечения ствола и вертикальностью стенок, за качеством и составом бетонной смеси и технологией ее укладки.

Вертикальность стенок ствола проверяют по центральному отвесу, а вертикальность установки опалубки — по четырем боковым отвесам. Толщина стенок крепи должна строго соответствовать проектной. Отклонение толщины стенок крепи от проектной не должно превышать 30 мм. Контроль за качеством бетонной смеси заключается в строгом соблюдении правильности дозировки компонентов бетона, качества цемента и инертных заполнителей, водоцементного отношения, состава и количества добавок, а также в соблюдении технологии приготовления и транспортирования бетонной смеси.

Поверхность бетонной крепи должна быть гладкой, без раковин и трещин. Общая площадь раковин глубиной до 20 мм на 1 м2 поверхности крепи не должна превышать 0,002 м2.

«Холодные» швы между заходками крепи должны быть тщательно заделаны (затрамбованы), чтобы исключить водопроницаемость.

Тампонаж закрепного пространства. Для устранения или уменьшения фильтрации воды через бетонную крепь ствола выполняют тампонаж закрепного пространства. Тампонаж осуществляют на участках ствола, где наблюдают интенсивное просачивание воды и стекание ее по крепи. Это явление имеет место обычно на участках водоносных горизонтов. Работы по тампонажу выполняют в следующем порядке: на участке, подлежащем тампонажу, бурят по периметру ствола через крепь шпуры, через которые нагнетают цементно-песчаныи раствор. Раствор заполняет пустоты за крепью и проникает в трещины контактирующих пород, вследствие чего уменьшается поступление воды к крепи ствола. Шпуры бурят диаметром 50—60 мм и располагают в шахматном порядке по всей площади, подлежащей тампонажу. Расстояние между шпурами в зависимости от притока воды по периметру ствола принимают 1,5—2 м, а по высоте между рядами 1-1,25 м. Шпуры оборудуются кондукторами с длиной труб 500—600 м, диаметром 45—50 мм и запорными вентилями, выступающими в ствол.

Состав тампонажного раствора подбирают в зависимости от размера пустот и трещин в окружающих породах и притока воды. Обычно состав раствора принимают в следующих соотношениях.

Для сокращения срока схватывания в раствор добавляют ускорители твердения — СаС12 (2,5—3% массы цемента), ОЭС (3—4%) и др.

Тампонажный раствор готовят на поверхности и подают по трубам в бак на подвесном полке. Из бака раствор с помощью бетононасоса нагнетают по шлангам через шпуры в закрепное пространство. Давление нагнетания определяется прочностью крепи и гидростатическим давлением воды в окружающих породах. Обычно оно составляет 0,3— 0,5 МПа.

Когда давление нагнетания достигает максимального значения, подачу раствора прекращают, запорные вентили на кондукторах закрывают, подающие шланги переносят на следующие шпуры. Нагнетание осуществляют одновременно в два или несколько шпуров, расположенных диаметрально противоположно друг относительно друга.

Если в результате первичного нагнетания раствора за крепь не удается полностью устранить фильтрацию воды, то выполняют в том же порядке повторный тампонаж.

Возведение набрызгбетонной крепи. Набрызгбетонную крепь как несущую конструкцию применяют в стволах, проходимых в крепких, устойчивых I и II категорий породах с притоком воды не более 5 м3/ч. В породах средней крепости набрызгбетонную крепь можно использовать в комбинации с анкерами и металлической сеткой.

Впервые набрызгбетонная крепь была применена в 1958 г. на Лени-ногорском полиметаллическом комбинате при углубке вентиляционного ствола. В последующем набрызгбетон применяли при креплении стволов на рудниках Урала, Казахстана, на шахтах Донбасса и в других районах. По данным ВНИИОМШСа, в общем объеме проходки стволов с набрызгбетонной крепью закреплено и отремонтировано стволов протяженностью более 4000 м.

Набрызгбетонная крепь имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами крепи. Она обеспечивает высокий уровень механизации при возведении, высокую плотность и прочность при относительно малой толщине, что позволяет снизить стоимость крепи на 30—40% по сравнению с обычной бетонной крепью, объем вынимаемой породы снижается на 15-20%, она имеет хорошее сцепление с окружающими породами; проникая в трещины приконтурного массива пород, песчано-цементная смесь делает его прочным и монолитным.

К недостаткам набрызгбетонной крепи можно отнести ограниченную область применения, большие потери бетона (до 20%) в результате отскока при нанесении набрызгбетона на породные стенки ствола. Толщину стенок набрызгбетонной крепи принимают без расчета по СНиП П-94-80, она зависит от глубины ствола и угла залегания пород. Так, в породах I категории устойчивости при глубине ствола Н < 500 м и угле залегания пород а < 35° толщина крепи 5 = 80 мм, а при а > 35° 6 = 120 мм; при Н > 500 м и а < 35° 6 = 120 мм, а при а > 35° б = 150 мм.

В породах II категории устойчивости и на участках сооружения ствола с околоствольным двором, камерами загрузочных устройств толщину набрызгбетонной крепи устанавливают с помощью расчета.

При использовании к комбинированной крепи (набрызгбетон с анкерами и сеткой) в связи с особенностями в технологии ее возведения предъявляются еще и дополнительные требования — время схватывания бетона должно быть не более 10-12 мин, необходимы быстрый набор прочности и высокая адгезия с породой.

В качестве материала для набрызгбетонной крепи используют портландцемент, шлакопортландцемент, а при наличии сульфатной агрессии сульфатостойкий портландцемент. Цементы должны иметь прочность не ниже М300.

В качестве добавок для ускорения схватывания используют СаСЬ? (2-3%), жидкое стекло (5-6%), FeCl2 (2-3%), алюминат натрия (2-3%), смесь ОЭС (2-3% массы цемента).

Инертные заполнители, применяемые для набрызгбетона, должны соответствовать следующим требованиям: крупнозернистый и среднезер-нистый песок не может иметь влажность более 5%, а содержание пы-леватой фракции не может превышать 3%; гравий или щебень должен иметь крупность зерен не более 25 мм; водоцементное отношение принимается равным 0,4 -г 0,5.

Расход цемента на 1 м3 сухой смеси бетона зависит от требуемой прочности. При прочности набрызгбетона на сжатие 30 МПа количество цемента составляет 300-350 кг, а при прочности 40 МПа — 350— 400 кг. Примерный состав 1 м3 сухой смеси для набрызгбетонной крепи: цемент 300-360 кг, песок 800-900 кг, гравий или щебень фракций 3-25 мм 400-450 кг, водоцементное отношение 0,4—0,5.

Оборудование для возведения набрызгбетонной крепи. Оно представляет собой машины и механизмы для приготовления бетонной смеси и оборудование для подачи этой смеси к соплу и нанесения на стенку ствола.

Для приготовления бетонной смеси применяют бетономешалки С-399. С-333 и С-221П производительностью соответственно 5, 10 и 16 м3/ч, а также передвижные цикличные бетономешалки БГЦ, СБ-91.

Для подачи бетонной смеси к соплу используют камерного типа машины БМ-60, БМ-70, БМС-5 производительностью от 4,8 до 5,6 м3/ч с дальностью подачи по горизонтали до 200 м, мощностью привода 3,5-4,2 кВт; максимальная крупность фракций инертного заполнителя 30 мм.

Одна из таких машин БМС-5 показана на  6.40. Машина состоит из бункера / для сухой смеси, отсека 2 для воды, дозатора 3, пневмосис-темы 4, шлангов для смеси 5, водяного 6 и воздушного 7, сопла 8. Машина имеет защитный кожух 9 в форме бадьи с дужкой. Сухую смесь загружают через люк в верхней части, закрывают герметичной крышкой и с помощью сжатого воздуха через дозатор 3 подают по шлангу 5 к соплу 8. Одновременно в сопло подается по шлангу 6 вода. В смесительной камере сопла бетонная смесь смачивается водой и выбрасывается через конический наконечник на поверхность породной стенки ствола.

Организацию работ по нанесению набрызгбетонной крепи можно осуществлять по трем вариантам. По варианту I все оборудование для приготовления бетонной смеси (бетономешалка, бункер для цемента, инертных заполнителей, емкость для добавок), а также машину для набрызгбетона устанавливают на поверхности у устья ствола. Приготовленную сухую смесь из набрызгбетонной машины подают по металлическим трубам и далее по резиновому шлангу к соплу. В сопле сухая смесь перемешивается с водой и под давлением наносится на стенки ствола.

Достоинством этого варианта является то, что все оборудование находится на поверхности и это упрощает его монтаж и обслуживание; к недостаткам относят сложное регулирование подачи сухой смеси и напора воды.

По варианту II ( 6.41) бетономешалка и бункеры для компонентов смеси устанавливают на поверхности, а набрызгбетонную машину и бак для воды — на подвесном полке. Сухую бетонную смесь подают с поверхности по трубам, которые заканчиваются на подвесном полке гасителем скорости. Достоинством этого варианта является менее сложное регулирование подачи сухой смеси и воды, а также более оперативная связь между сопловщиком и машинистом набрызгбетонной машины.

По варианту III набрызгбетонную машину загружают сухой смесью на поверхности, спускают в ствол на подвесной полок, подсоединяют шланг со сжатым воздухом и шланг для подачи смеси к соплу и наносят набрызгбетонную крепь на стенки. Этот вариант возможен при применении машины БСМ-5, приспособленной для спуска ее по стволу.

Выбор того или иного варианта зависит от условий проходки и размещения подвесного оборудования в стволе.

Для повышения уровня механизации возведения набрызгбетонной крепи можно сопло крепить на манипуляторе, смонтированном на кабине машиниста погрузочной машины. В этом случае процесс нанесения набрызгбетона осуществляют с дистанционным управлением.

Возведение комбинированной набрызгбетонной крепи с анкерами и металлической сеткой выполняют непосредственно в забое или последовательно в разных зонах по высоте ствола. В первом случае после уборки породы в забое на высоту заходки устанавливают анкеры, навешивают металлическую сетку и наносят бетонную смесь в один или несколько слоев. Во втором случае в забое устанавливают анкеры, навешивают сетку, а набрызг-бетон наносят с подвесного полка, расположенного выше. Высоту заходки нанесения набрызгбетона принимают 1 -2 м. Анкеры располагают в шахматном порядке по всей площади бетонирования. Расстояния между анкерами в ряду и между рядами составляют 1 — 1,5 м. Длина анкеров 1,3— 1,8 м.

Перед нанесением набрызгбетона стенки ствола необходимо тщательно очистить от отслоившихся кусков породы и промыть водой. Набрызгбетон

наносят слоями толщиной 5-7 мм при кругообразном движении сопла. Сопло держат перпендикулярно стенке ствола на расстоянии 1 — 1,2 м от нее, при большем расстоянии увеличивается отскок бетонной смеси, а при меньшем увеличивается ее оплыв.

Крепь толщиной более 10-15 см возводят в 2—3 слоя поочередно с интервалом 0,5-1 ч.

Давление, под которым подают воду к соплу, по данным практики, должно быть в пределах 0,2-0,3 МПа. Скорость выброса набрызгбетона из сопла составляет 80-120 м/с.

Следует отметить, что применение набрызгбетонной крепи при строительстве стволов в соответствующих условиях является весьма перспективным. Технология ее возведения позволяет исключить громоздкое подвесное оборудование в стволе (передвижную опалубку, поддон, щит-оболочку, канаты, лебедки и пр.). Кроме того, при возведении набрызгбетонной крепи обеспечивается высокий уровень механизации работ, повышаются производительность труда и плотность крепи, исключаются технологические швы, сокращается объем вынимаемой породы и др. Однако набрызгбетонную крепь при крутом падении пластов породы вследствие более сложных условий работы применять не рекомендуется впредь до накопления опыта.

Возведение тюбинговой крепи. Как отмечалось ранее, тюбинговую крепь применяют в особо сложных горно-геологических условиях при строительстве стволов специальными способами.

Тюбинговую крепь возводят сверху вниз при совмещенной и параллельно-щитовой схемах проходки ствола и снизу вверх в пределах звена при последовательной и параллельной схемах.

Возведение тюбинговой крепи осуществляют в следующей последовательности: сегменты тюбингового кольца предварительно собирают на поверхности для контрольной проверки. Тюбинги к стволу доставляют на тележках по рельсовым путям или монорельсу. В ствол тюбинги спускают траверсой 2 ( 6.42), подвешенной на канате 5 подъемной машины. Затем -их перецепляют на другую траверсу 3, подвешенную на канате 4, и переводят в горизонтальное положение. Далее с помощью тельфера 7 тюбинг перемещают по кольцевому монорельсу б к месту установки, подводят под отверстия ранее навешенных тюбингов и соединяют с ними болтами. Окончательно затягивают болты после навески всех тюбингов кольца и проверки его по центральному и боковым отвесам. Затем в забое убирают породу на высоту очередного кольца тюбингов и в такой же последовательности навешивают тюбинговую крепь на полную высоту заходки.

Опорные венцы при тюбинговой крепи располагают по длине ствола через каждые 15—40 м в зависимости от геологического строения пород и принятой технологической схемы проходки. Врубы под опорные венцы разделывают одновременно с проходкой ствола. Бетон для опорных венцов за тюбинговое кольцо подают через окна в тюбингах предвенцового кольца. К опорному кольцу подвешивают тюбинги нижерасположенного звена, а в верхнем звене осуществляют тампонаж затюбингового пространства цементно-песчаным раствором, подаваемым по шлангам в отверстия тюбингов. Тампонаж выполняют после устройства на торце нижнего тюбингового кольца пикотажного поддона из металлических сегментов и настила из досок. Настил делают для устранения падения раствора вниз. Работы по тампонажу ведут с подвесного полка. Для тампонажа применяют цементно-песчаный раствор 1:3 или 1:4, приготавливаемый на портландцементе или шлакопортландцементе {в агрессивных водах).

При возведении тюбинговой крепи сверху вниз и отсутствии опорных венцов или при высоте звена более 15 м тампонаж затюбингового пространства осуществляют через каждые 5—6 м. Нижнюю часть тампонируемого участка (на высоту 0,4-0,5 м) заполняют быстротвердеющим раствором и выдерживают его до схватывания.

По окончании тампонажа выполняют гидроизоляцию швов между тюбингами быстротвердеющим расширяющимся цементом РЦ и БРЦ, а при наличии чугунных тюбингов—посредством свинцовой зачеканки. При просачивании воды и после заделки осуществляют повторную заделку швов. Для гидроизоляции болтовых отверстий в тюбингах применяют гидроизоляционные шайбы.

При установке тюбинговой крепи обычно работают четыре проходчика, из них двое заняты на приемке, перецепке и подвеске тюбингов, а двое—на центрировании кольца и затяжке болтов.

 

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