Файл: Бетонная крепь, технология и механизация ее возведения..pdf

датливую крепь меньше влияют нагрузки, чем на жест­ кую [39].

Существенное значение имеет форма крепи особенно для выработок, расположенных в сложных горно-геоло­ гических условиях. Сводчатая крепь с прямыми стенка­ ми на больших глубинах часто деформируется, так как прямые стенки не могут противостоять большим смеще­ ниям боковых пород. Такая конструкция удовлетвори­ тельно работает, когда преобладают вертикальные на­ грузки. Форма верхнего свода крепи должна иметь до­ статочную кривизну. Практика показывает, что чаще всего деформируется крепь с коробовой формой свода, который при больших сечениях выработок практически представляет собой плоское перекрытие и поэтому не может воспринимать большие нагрузки со стороны кров­ ли. В условиях всестороннего горного давления лучшей является кольцевая или близкая к ней форма крепи.

Важным требованием при проектировании крепей на современном уровне является обеспечение минимального количества и унификации типоразмеров сечений, при­ годных для крепления всех выработок с различным рас­ положением транспортных средств. Конструкции крепей надо разрабатывать с учетом их унификации и взаимо­ заменяемости узлов и деталей, что позволяет применить для изготовления наиболее прогрессивную технологию, улучшить качество изделий и поставить производство крепи на индустриальную основу. Такие крепи приме­ нять более выгодно, так как при этом повышаются тем­ пы сооружения выработок и снижается их стоимость.

Уменьшение количества типоразмеров бетонных и металлобетонных крепей позволяет разработать конст­ рукции унифицированных передвижных опалубок, обес­ печить укладку бетонной смеси с помощью бетоноуклад­ чиков и таким образом полностью механизировать про­ цесс крепления выработок.

Итак, основные требования к конструкциям крепи ка­ питальных выработок заключаются в следующем:

система «порода—крепь» должна быть податливой. Эту податливость, обеспечивающую возможность смеще­ ния вмещающих выработку пород, в зависимости от гор­ но-геологических условий можно достичь путем сжатия забутовочного слоя, изменения геометрических размеров самой крепи, имеющей конструктивную податливость,

39

или за счет «технологической податливости». Под послед­ ней подразумевается установка постоянной крепи через какое-то время после проходки выработки за зоной ин­ тенсивных смещений пород;

крепь должна иметь криволинейное очертание, обес­ печивающее высокое сопротивление конструкции за счет уменьшения изгибающих моментов и растягивающих напряжений, которым плохо противостоит бетон. Чаще всего в выработках, размещенных в сложных горно-гео­

новлено, что влияние обратного свода крепи на смеще­ ние пород почвы значительно сказывается только при расслаивании пород в процессе их деформации. При со­ хранении сплошности породного массива почвы роль обратного свода менее существенна;

конструкции крепи надо разрабатывать с учетом уни­ фикации и взаимозаменяемости узлов и деталей, они должны иметь минимальное количество типоразмеров,, быть технологичными в изготовлении и обеспечивать достаточно высокий уровень механизации при возведе­ нии в шахте.

В настоящее время для крепления капитальных вы­ работок шахт применяются различные типы крепей из монолитного бетона и железобетона, сборные шар­ нирные конструкции из бетонных блоков и железобетон­

ской сетчатой затяжкой. Все типы крепей используются в определенной горнотехнической обстановке в зависимо­ сти от горно-геологических условий, размеров сечения и назначения выработки, срока ее службы и глубины шахты.

Вертикальные стволы, сооружаемые в обычных гор­ но-геологических условиях (без применения специаль­ ных способов проходки), крепят, как правило, жесткой кольцевой крепью из монолитного бетона.

Бетонная крепь

Широкое распространение при сооружении капиталь­ ных выработок получила монолитная бетонная крепь. Ею крепят выработки и камеры околоствольных дворов, раз­ мещенные в устойчивых породах на малых и средних

40

глубинах вне зоны влияния очистных работ. Частично монолитную бетонную крепь применяют и в глубоких шахтах, преимущественно в прочных устойчивых поро­ дах при небольших сечениях горных выработок. Она яв­ ляется основной для вертикальных стволов, проходимых обычным способом независимо от глубины. При этом

выполнены без обратного свода с прямолинейными стен­ ками и верхним коробовым сводом.

В зависимости от величины сечения выработки и кре­

условий применения в выработке электровозов со сцеп­ ным весом 8—10 т при откатке грузов в однотонных ва­

41

монолитные бетонные крепи, как показывает практика, не эффективно. Необходимо считаться с тем обстоятель­ ством, что такая крепь может воспринимать давление пород только через определенный промежуток времени после возведения. Поэтому областью эффективного при­ менения бетонной крепи являются капитальные выработ­ ки, размещенные в прочных породах с относительно не­ большими смещениями контура (до 3—5 см).

Такой крепью, например, закреплено большинство выработок и камер околоствольного двора гор. 800 м шахты № 32 «Вентиляционная» комбината «Торезантрацит», размещенных в песчаниках с пределом прочности 1600—1800 кГ/см2. Несмотря на большую глубину, бе­ тонная крепь находится в удовлетворительном состоя­ нии. Известен положительный опыт применения бетон­ ной крепи на ряде других глубоких шахт с более сла­

Попытки применения бетонной крепи в основных ка­ питальных выработках на глубоких шахтах им. Поченкова, им. Бажанова комбината «Макеевуголь», им. газе­ ты «Социалистический Донбасс» комбината «Донецкуголь», им. Ильича комбината «Кадиевуголь» и других оказались неудачными.

Проектировали бетонные крепи для указанных шахт на основе работы таких крепей в шахтах малых и сред­ них глубин. Крепь применялась в выработках, как пра­

слабых породах с пределом прочности на сжатие 300—600 кГ/см2.

Характер деформации монолитной бетонной крепи, неоднократно наблюдавшийся и зафиксированный мно­ гими исследователями, сводится к появлению в своде и стенах трещин, которые со временем расширяются и приводят к появлению сколов, смещений и вывалов бе­ тона. Наибольшие разрушения крепи наблюдались в выработках сечением более 10 м2, размещенных в сла­ бых песчано-глинистых и глинистых сланцах. Посколь­ ку бетонная крепь, как правило, применяется без обрат­ ного свода, то даже при сравнительно небольших боко­ вых нагрузках происходит выдавливание стен крепи с

42