CC BY
64
УДК 622.258.3 М.Б. Сотников
БЕЗРАССТРЕЛЬНАЯАРМИРОВКА ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СТВОЛОВ ШАХТ И РУДНИКОВ, ЗАКРЕПЛЕННЫХ НАБРЫЗГБЕ ТОННОЙ КРЕПЬЮ
Рассмотрены проблемы строительства вентиляционных стволов. Описана конструкция армировки с улучшенными деформационными свойствами для применения в стволах с набрызгбетонной крепью.
Ключевые слова: армировка, вертикальный ствол, набрызгбетонная крепь, нагрузки.
п соответствии с [1] в вентиля--я-3 ционных стволах при отсутствии влияния очистных работ и водопо-нижения, где притоки воды не более 8 м3/ч, в породах I и II категории устойчивости следует применять набрызгбетон-ную крепь либо комбинированную крепь из анкеров, металлической сетки и набрызгбетона. Такие конструкции крепи характеризуются низкой трудоемкостью, материалоемкостью и стоимостью, исключают необходимость применения призабойной опалубки при возведении крепи и позволяют перейти на прогрессивные схемы строительства стволов с максимальным совмещением проходческих процессов во времени.
Однако на практике в настоящее время данные рекомендации не выполняются, и крепление вентиляционных стволов даже в благоприятных условиях осуществляется монолитным бетоном. Причиной этого является возможность применения в сочетании с набрызгбетонной крепью только канатной армировки, которая с увеличением средней глубины стволов до 1000 м и более постепенно выходит из упот-ребВеввнви с этим возникает актуальная задача по разработке конструкций жест-
кой армировки вентиляционных стволов, закрепленных набрызгбетонной крепью. При этом к ним можно предъявить следующие основные требования:
1. Армировка должна иметь простые узлы крепления к крепи и породам с возможностью радиального регулирования;
2. Армировка должна характеризоваться минимальным аэродинамическим сопротивлением движению воздушной струи;
3. Конструкция армировки должна минимизировать величины динамических нагрузок, возникающих при движении подъемного сосуда по стволу, на крепь и породы с целью исключения возможных вывалов;
4. Армировка должна характеризоваться минимальной стоимостью, материалоемкостью и трудоемкостью монтажа.
Одним из путей снижения динамических нагрузок на узлы крепления является выравнивание поперечной жесткости проводников по глубине ствола, так как в этом случае отсутствуют внутренние возбуждающие силы горизонтальных колебаний подъемного сосуда [2].
. і-,1
В-В
Рис. 1. Конструкция безрасстрельной армировки
С целью решения этой проблемы, а также соблюдения остальных требований разработана безрасстрельная конструкция армировки, обеспечивающая постоянную жесткость проводников по глубине ствола (рисунок).
Безрасстрельная армировка включает в себя анкерные консоли 1, опору 2 и коробчатый проводник 3. Анкерная консоль 1 состоит из двух штанг изготов-
ленных из арматурной стали периодического про-филя или толстостенных труб. Штанги закреплены в крепи патронированным неорганическим вяжущим, их выдвинутые в ствол концы имеют резьбу. Опора 2, выполненная из швеллера, крепится к анкерной консоли посредством соединения 4, состоящего из трех болтов и двух шайб. Конструкция болтового соединения позволяет регулировать положение опоры относительно штанг.
Коробчатый проводник 3 непосредственно соединяется только с опорой с помощью болтового соединения
5, которое располагается посередине между анкерными консолями. Соединение осуществляется благодаря приваренным к проводнику уголкам. В уголках и швеллере выполнены овальные отверстия под болты, имеющие взаимно перпендикулярную ориентацию.
Выравнивание жесткости армировки обеспечивается при равенстве поперечной жесткости проводника в точке его крепления с опорой (максимальной жесткости) и в середине между болтовыми соединениями (минимальной жесткости). Максимальную и минимальную жесткость можно определить по формулам:
С
С
ар. тах
ар.тт
= С = С
с
тт оп
где Соп - жесткость опоры в точке ее соединения с проводником; Стах и Стт -безразмерные коэффициенты.
Коэффициенты Стах и Стт являются функциями параметра а, определяемого из выражения:
6 ЕЛ
а =
пр
Т3 с
пр оп
где Е - модуль упругости материала проводника, н/м2; 1пр - момент инерции проводника, м4; 1пр - шаг армировки, м;
Выравнивание максимальной и минимальной жесткости с достаточной степенью точности достигается при значении параметра а=2,5-3,2. Обеспечить требуемое значение коэффициен-
та можно соответствующим сочетанием профилей проводника и опоры.
Работоспособность предложенной без-расстрельной конструкции существенно зависит от длины анкерных консолей, которая определяется схемой армировки. Наиболее эффективными будут схемы с минимальными расстояниями от проводников до стенок ствола, например с угловым или диагональным расположением. Они также позволят обеспечить соблюдение приведенных выше 2 и 4 требований к армировке вентиляционных стволов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СНиП 11-94-80. Подземные горные выработки / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1982. - 31 с.
2. Плешко М.С. Безрасстрельная жесткая армировка вертикальных стволов шахт с улуч-
шенными деформационными свойствами // Научно-технические и социально-экономические проблемы Российского Донбасса: межвуз. сб. научн. тр. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2003. - С.75-78. ЕШ
— Коротко об авторе ----------------------------------------------------------
Сотников Михаил Борисович - аспирант кафедры «Подземное, промышленное, гражданское строительство и строительные материалы». Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). Россия, Ростовская область, тел.: 8-919-871-32-96.
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ГОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
МУСАЕВ Нариман Магомедович Геолого-технологическое обоснование комплексного использования известняков на карьерах республики Дагестан 25.00.16 к.т.н.
