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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 123

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис. 11.2. Схемы ориентирования штанг относительно поверхности ослабления

ляющих конструкций применяются гибкие тросовые тяжи. При­ менение тросовых тяжей дает возможность располагать замки на большом расстоянии от поверхности откоса в крепких монолит­ ных породах.

По характеру работы различают штанги, работающие на ра­ стяжение и на срез. Последние устанавливаются нормально к по­ верхности скольжения, имеют увеличенный диаметр и изго­ тавливаются из материалов, имеющих повышенное со­ противление срезу.

Штанги и тросовые тяжи, рассчитанные на деформации растяжения, получают пред­ варительное натяжение либо сразу же после их установки (натяжение задается конст­

рукциям С ПОМОЩЬЮ специальных механизмов), либо ПО ме-

ре деформирования массива (самонатяжение).

В последнем случае штанги и тросовые тяжи должны устанав­ ливаться под минимально возможным углом ф к поверхности сдвига (рис. II.2, а), однако при этом увеличивается объем буре­ ния и, кроме того, повышается трудоемкость работ по бурению и

цементации скважин,

установке арматуры.

При

расположении

штанг горизонтально

или с наклоном е= 10-^15°

к горизонту

(рис. II.2, б) производство работ упрощается, но при этом штан­

гам задается начальное натяжение.

 

 

 

Основным отличием штанг различных типов является

конст­

рукция замковой части. Она обеспечивает

надежность

работы

штанги. Существует большое разнообразие

конструкций

замков:

клиновые, конусные, взрывные и пр. Самонатягивающиеся штан­ ги замков, как таковых, не имеют. Так как бетоном заполняется все свободное пространство между арматурой периодического профиля и стенками скважины, штанга по всей длине соприка­ сается с окружающими породами и находится с ними в сцепле­ нии. Штангам можно задавать начальное натяжение, для этого вначале заполняется бетоном только часть длины скважины (за

зоной

сдвига), а затем, после натяжения штанги, — вся скважи­

на. Некоторые типы штанг приведены на рис. П.З.

По

мере освоения промышленностью полимерных материалов

в качестве связующего в горном деле находят все большее при­ менение различные крепители и синтетические смолы. Штанги, при установке которых используются эти материалы, получили название сталеполимерных [69]. В конструктивном отношении они не отличаются от железобетонных.

При установке гибких тяжей трос в замковой части распле­


тается. За счет большой поверхности соприкосновения прядей троса с бетоном образуется прочный замок.

В последние годы в литературе вместо названия «штанговая крепь» часто используется термин «анкерная крепь». Учитывая это, а также и удобство пользования одним термином, для объ­ единения таких понятий, как металлические штанги, железобе­ тонные штанги, сталеполимерные штанги, гибкие тросовые тяжи, в дальнейшем изложении используется обобщающее эти виды кре­

пи название — анкерная крепь. Затяжкой, рекомендуемой к приме­

нению при укреплении откосов анкерной крепью, служат: опорные железобетон­ ные плиты, отдельные для каждого ан­ кера или соединяющие «кусты» из трех­ четырех анкеров, деревянные или метал­

 

 

 

 

лические подхваты,

соединяющие

анке­

 

 

 

 

ры каждого ряда, металлическая сетка,

 

 

 

 

затягивающая пространство между анке­

 

 

 

 

рами, торкрет-бетон

по

металлической

 

 

 

 

сетке и т. д.

 

затяжки

уста­

 

 

 

 

Необходимость и тип

 

 

 

 

навливаются на месте в зависимости от

 

 

 

 

размеров блоков, возможности их выпа­

 

 

 

 

дения и склонности пород к выветрива­

 

 

 

 

нию. При этом деревянные или металли­

 

 

 

 

ческие подхваты применяют лишь

при

 

 

 

 

.коротком сроке службы выработки

(до

Рис.

II.3. Типы

штанг:

3—5 лет). Если же выработка укрепляет­

а — с

клиновым замком;

б — с

ся на более длительный срок, то затяж­

конусным замком; в — без

спе­

циального замка (арматура пе­

ку производят железобетонными плитами

риодического профиля); 1— гай­

или торкретируют поверхность откоса по

ка; 2 ■—металлическая

наклад­

ка; I — замок штанги

металлической сетке,

прикрепленной к

 

анкерам.

 

Анкерной крепью укреплялись борта Кургашинканского, K o y h -

радского карьеров (опытные работы), карьера

Шор-Су и некото­

рых угольных разрезов.

 

 

Ж е л е з о б е т о н н ы е

с в а и и шп о н ы .

Железобетонные

сваи являются надежным средством укрепления участков уступов, сложенных крепкими горными породами, ослабленными трещи­ нами, тектоническими нарушениями, слабыми включениями и пр.

Основными достоинствами свайной крепи являются:

а) высокая несущая способность свай (особенно с жесткой арматурой), достигающая при работе свай на касательную на­ грузку при срезе 100—150 тс; б) простота возведения свай, не требующая специальных сложных приспособлений; рабочим ме­ стом служит верхняя площадка уступа, что облегчает транспорти­ ровку оборудования и материалов, используемых при укреплении; ширина берм, на которых производятся укрепительные работы,

40



должна быть не менее 6—7 м; в) полная механизация работ, поз­ воляющая достигнуть высокой производительности и низкой себе­ стоимости укрепительных работ; г) возможность укрепления уча­ стков значительной протяженности и большой мощности с глубо­ ким залеганием поверхностей скольжения при условии, что призма возможного обрушения представлена монолитом крепких пород, а зона ослабления имеет незначительную мощность.

Применение свай ограничено и даже невозможно на участках, ослабленных крутопадающими поверхностями скольжения. Если

же поверхность

скольжения име­

й

 

 

 

 

ет

сложную

форму с изменяю-

 

 

 

 

щимися

углами

падения, крепь

 

 

 

 

 

возводят

с таким расчетом,

что­

 

 

 

 

 

бы сваи пересекали зону ослаб­

 

 

 

 

 

ления

на участках

с

возможно

 

 

 

 

 

более

пологими

углами

наклона

 

 

 

 

 

и

как

можно

 

ближе

к

призме

 

 

 

 

 

упора.

 

 

 

 

уступов

не­

 

 

 

 

 

 

Для укрепления

 

 

 

 

 

обходимо, чтобы свая была уста­

 

 

 

 

 

новлена

ниже

ослабленной зоны

 

 

 

 

 

на глубину, обеспечивающую

ее

 

 

 

 

 

устойчивость. В условиях, когда

 

 

 

 

 

не исключена возможность ра­

 

 

 

 

 

боты

сваи на изгиб, жесткая ар­

 

 

 

 

 

матура в скважине располагает­

 

 

 

 

 

ся

так, чтобы

 

наибольший

мо­

 

 

 

 

 

мент

сопротивления

ее

изгибу

 

 

 

 

 

совпадал

с направлением

дей­

 

 

 

 

 

ствия изгибающего

момента

(на­

 

 

 

 

 

правление сдвигающих сил).

 

 

 

 

 

 

 

В практике открытых

горных

Рис.

II.4.

Железобетонные

сваи

работ

применяют

железобетон­

 

для

укрепления

откосов:

ные сваи двух типов:

 

 

 

а — набивные; 1 — с жесткой

армату­

 

 

 

рой;

2 — с

гибкой арматурой;

б —за­

 

набивные,

изготовляемые

на

водского

изготовления;

3 — круглая

 

сплошная;

4 — квадратная; 5 — прямо­

месте производства

работ непо-

 

угольная; 6 — трубчатая

 

средствено в скважинах;

в каче­

 

 

 

 

 

стве арматуры для этих свай используются ж.-д. рельсы тяжелого типа или другой прокат, а также готовые арматурные каркасы

(рис. II.4, а) :

сборные типовые железобетонные сваи заводского изготовле­ ния, сплошные и трубчатые (рис. 11.4,6); сплошные сваи имеют круглую, квадратную и прямоугольную формы поперечного сечения.

Диаметр свай может колебаться в широких пределах — от 200 до 1000 мм. Но ограниченные возможности бурения скважин различных диаметров, обусловленные наличием парка буровых машин на предприятии, предназначенных для бурения взрывных

41


скважин, приводят к тому, что на практике диаметр применяемых свай устанавливается не из условий необходимости, а из возмож­ ности бурения скважин для них.

По характеру работы в деформирующемся массиве различают сваи, работающие на деформации среза и изгиба. Сваи, работаю­ щие на срез, имеют сплошное поперечное сечение. Чем больше процент армирования таких свай, тем лучше они сопротивляются срезу. Это и обеспечило преимущественное применение набивных

свай с арматурой из

ж.-д. рельсов тяжелого типа — Р-43 и Р-50.

Такие сваи подобны

шпонам, поэтому для экономии материалов

в некоторых случаях целесообразно применять железобетонные шпоны взамен свай (рис. II.5). При необходимости применения

Рис. II.5. Железобетонные шпо­

Рис. II.6.

Схема анкеровки из­

ны, устанавливаемые в сква­

гибаемых

железобетонных

жины без их расширения

 

свай:

 

1 — свая;

2 — анкер; 3 — анкерная

 

 

тяга

шпон, диаметр которых больше диаметра скважин, последний мо­ жет быть увеличен путем взрывания камуфлетных зарядов или же с помощью расширителей скважин.

Изгибаемые сваи должны иметь возможно большую жесткость пропорциональную модулю упругости материала, из которого изготовлена свая, и моменту инерции ее сечения. Для увеличения сопротивляемости свай изгибу верхние их концы прикрепляются в ненарушенном массиве анкерами (рис. II.6). В связи с тем, что при изгибе нормальные напряжения, действующие в поперечном сечении конструкции, имеют максимальные значения у поверхности и равны нулю вдоль нейтральной оси конструкции, целесообразно применять сваи трубчатого сечения.

В зависимости от характера деформирования откоса, физико­ механических характеристик пород и диаметра применяемых свай последние устанавливаются в один или несколько рядов.

При установке свай в один ряд (рис. П.7, й) на небольшом рас­ стоянии друг от друга образуется сплошная свайная стенка, ана­ логичная шпунтовой. Такие стенки находят применение при соору­ жении искусственных улавливающих берм.

Если сваи устанавливаются в два-три ряда (рис. П.7,б), обра­ зуется подобие подпорной стены шириной т, равной расстоянию

42