Файл: Фисенко, Г. Л. Укрепление откосов в карьерах.pdf

коэффициент Пуассона — 0,3; плотность — 2,7 т/м3; коэффициент крепости пород — 8—9;

угол внутреннего трения и сцепление:

а) скального массива со скрытой трещиноватостью — р= 45°*; &= 3 кгс/см2;

б) по сомкнутым трещинам большой протяженности — р' = 35°;

Анализ структуры массива и расчеты устойчивости показали, что потенциально опасной поверхностью скольжения является по­ верхность, образованная пересечением систем трещин с углами падения 20—25 и 70—80°.

Расчет необходимого дополнительного удерживающего усилия производился графически (методом многоугольника сил). Прини­ малась во внимание сейсмичность района, равная 9 баллам. Ко­ эффициент сейсмичности kc —0,1. Результаты расчетов проверя­ лись на сейсмичность 10 баллов. Рассматривалось два варианта укрепления — гибкими тросовыми тяжами и комбинированно.

Вариант I

Гибкие тросовые тяжи устанавливаются в скважинах, пробу­ ренных из штолен до выхода на поверхность откоса (рис. V.12). Работы по закреплению концов анкеров на поверхности откоса должны производиться с помощью кабель-крана, а по натяжению тросов, их закреплению и контролю'—из штолен.

мендовался при неглубоком залегании поверхности скольжения. Бурение скважин, их установка и закрепление замка, а также на­ тяжение тросовых тяжей должны производиться со специальной рабочей площадки, перемещаемой по откосу.

Расчетная несущая способность одного тяжа диаметром 70 мм

ней части откоса высотой 50—60 м — гибкими тросовыми тяжами; а в нижней — массивными шпонами.

Назначение тросовых тяжей — предотвратить опрокидывание неустойчивого массива. Шпоны же должны создавать основное со­ противление сдвигу.

* Большое значение угла внутреннего трения можно объяснить малыми нор­ мальными нагрузками, которые прикладывались к образцам при испытании на сдвиг.

183

со

Рис. V.13. Вариант укрепления створа плотины с помощью массивного «шпона» п тросо­ вых тяжей:

1 — штольни; 2 — скважины;

3 — шпона

Конструкция шпон предусматривалась следующая. Вдоль про­ стирания пологой трещины проходится штольня сечением 6x 8 м с таким расчетом, чтобы трещина делила сечение штольни пример­ но на равные части. Затем в штольне устанавливаются металли­ ческие стойки (рельсы, двутавр), которые связываются в единую жесткую систему. Через скважины, пробуренные из штольни, на­ гнетается цементный раствор в массив вокруг нее, а затем запол­ няется бетоном пространство между металлическими стойками.

§ 4. У К Р Е П Л Е Н И Е О Т К О С О В Ш Т А Н Г А М И И Н А Б Р Ы З Г Б Е Т О Н О М

Как уже отмечалось, на Зыряновском карьере были выполнены экспериментальные работы по укреплению поверхности откоса торкрет-бетоном для предупреждения выветривания и осыпания пород.

Работы велись в следующей последовательности: а) оборка и промывка поверхности откоса;

б) бурение скважин для установки штанг ручным перфора­ тором;

в) установка железобетонных штанг; г) навеска металлической сетки;

д) крепление сетки к штангам и натяжение штанг; е) нанесение слоя торкрет-бетона.

Обязательным условием подготовки откоса к торкретированию является заоткоска его наклонными скважинами. После соответст­ вующей подготовки откоса с подвесной люльки бурили скважины для установки штанг. Диаметр скважин — 46 мм, расстояние меж­ ду ними по горизонтали 2,5 м, по вертикали — 4 м.

В скважины устанавливались штанги из арматурного железа с нарезанной с одного конца резьбой. Предварительно скважины заполнялись цементным раствором, который вводился с помощью цемент-пушки. На штанги навешивалась готовая рулонная арма­ турная сетка марки 5,5—15. Торкрет-бетон наносился на поверх­ ность откоса цемент-пушкой марки С-320 с шлюзовым барабаном. Состав сухой смеси: портландцемент марки 500—1 часть, песок с крупностью зерен до 2—3 мм — 2,5 части.

Покрытие наносилось в два приема: первоначально создавался слой толщиной 2—3 см, более плотный и обогащенный цементом вследствие отскакивания крупных частиц песка, затем толщина слоя доводилась до конечной, равной 5—7 см, в зависимости от состояния поверхности откоса.

Сжатый воздух давлением 5 кгс/см2 подавался от передвижного компрессора. Вода нагнеталась сжатым воздухом из специального резервуара. Водоцементное отношение регулировалось в сопле ма­ териального шланга с помощью вентиля в зависимости от необ­ ходимой консистенции бетона.

Цемент-пушка марки С-320 имеет существенный недостаток — сухая смесь загружается в нее вручную. Поэтому применение ее

185

допустимо лишь при небольших объемах работ. Но вместе с тем она обладает и рядом преимуществ: простота устройства, порта­ тивность, высокая производительность. На нанесение покрытия пло щадью около 100 м2 было затрачено полторы смены. Весь объем работ по укреплению был выполнен за четыре смены бригадой из 3 человек.

Расчет фактической стоимости работ приведен в табл. V.4.

Т а б л и ц а V. 4

Экспериментальные работы обычно связаны с непроизводитель­ ными затратами и простоями, обусловленными малым объемом ра­ бот, отсутствием налаженной технологии их производства и пр.

При промышленном внедрении способов искусственного укреп­ ления удельные затраты будут значительно ниже.

186

На Кальмакырском карьере в 1970 г. выполнены опытно-про­ мышленные работы по укреплению поверхности откосов набрызгбетоном.*

Опытный участок уступа сложен сиенито-диоритами, разби­ тыми трещинами и тектоническими нарушениями. Сиениты начи­ нают разрушаться после их обнажения. Высота укрепленного усту­ па 10 м, длина опытного участка около 100 м. Заоткоска произво­ дилась наклонными скважинами методом предварительного щелеобразования.

Комплекс оборудования, применявшегося для нанесения покры­ тия, состоял из:

самоходного полка СП-12; насоса К-6; бетономашины БМ-60; смесительно-загрузочной установки конструкции ВНИИЦветмета; емкости для воды и бункера для песка.

Оборудование для нанесения покрытия на поверхность откоса монтируется на прицепных санях, которые перемещаются вместе с самоходным полком СП-12.

Техническая характеристика самоходного полка СП-12

Стоимость 1 м2 набрызгбетона с толщиной слоя 3 см составила 1,03 руб. Расходы на поддержание поверхности откосов на сосед­ нем, Кургашинканском карьере за последние годы составили в среднем 4 руб. на 1 м2 откоса. Следовательно, ожидаемый эффект от внедрения бетонных покрытий составит около 3 руб. на 1 м2 поверхности откосов. Следует отметить, что, если набрызгбетон осуществлять по металлической сетке, затраты несколько увели­ чатся, но зато резко возрастут качество и долговечность покрытия. Ожидаемый годовой экономический эффект уже в 1972 г. составит по карьеру около 200 тыс. руб.**.

брызгбетона откоса уступа, сложенного сильнотрещиноватыми кварцевыми альбитофирами [10]. На этом участке довольно часто наблюдались отслоения и вывалы отдельных кусков породы, пред­ ставляющие опасность для работающих в карьере людей и обору­ дования.

*Использованы материалы из проекта, разработанного ВНИИЦветметом совместно со Средазнипроцзетметом.

**Аннотированный перечень изобретений и технических новшеств. Изд. КазНИИНТИ, Алма-Ата, 1972.

187

Техническая характеристика бетономашины БМ-60 и смесителя

Перед укреплением была произведена тщательная оборка по­ верхности откоса и промыта водой. Работы выполнялись с подвес­ ной люльки, используемой в дальнейшем при нанесении набрызгбетона. Перемещение люльки по откосу производилось с помощью пневматической лебедки, смонтированной на нижней площадке уступа. Отклоняющий ролик каната был закреплен на специаль­ ной раме, расположенной на верхней части уступа. Используемое оборудование и материалы (машина С-630, передвижные компрес­ соры ДК-6, емкости для воды, цемента и песка) располагались на нижней площадке уступа.

Для укрепления применялся набрызгбетон состава 1 :3 (це­ мент : песок) с использованием портландцемента марки 400 и мел­ козернистого речного песка; толщина покрытия составляла в сред­ нем 3 см. Для предотвращения высыхания покрытия в течение 3—4 сут. его обильно увлажняли. Общая площадь укрепления составила 250 м2.

Визуальные и инструментальные наблюдения за состоянием укрепленного участка в течение двух лет показали надежность бетонного покрытия. Видимых деформаций на участке не наблю­ далось, тогда как на соседних, неукрепленных участках с анало­ гичными породами отмечались значительные отслоения и обру­ шения пород.

Исходя из опыта укрепления поверхности откосов набрызгбетоном на Кургашинканском карьере, следует отметить, что без применения металлической сетки покрытие получается недолго­ вечным. Уже через год были зафиксированы разрушения бетонной

188