CC BY
31
УДК 622.25.(06)
О.В. Пашкова
ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В КРЕПИ
ПРИ СООРУЖЕНИИ ПРИСТВОЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК
ИЗ ПРОЙДЕННОГО ШАХТНОГО СТВОЛА
Рассмотрены основные виды приствольных выработок. Проанализированы главные причины нарушений в зонах влияния приствольных выработок, сделаны выводы о необходимости дальнейшего исследования данных участков.
Ключевые слова: вертикальный ствол, крепь, напряжения, технология проходки, реконструкция.
Т} ассечка приствольной выработал^ ки может осуществляться в период строительства ствола после его проходки или в период эксплуатации ствола и приводит к изменению установившегося равновесного состояния системы «крепь - массив».
Выполненный по результатам математического моделирования качественный анализ интенсивности главных и эквивалентных напряжений в крепи ствола на участке приствольной выработки позволяет выделить ряд характерных зон влияния (рис. 1).
Рассмотрим изменение напряжений в крепи в процессе строительства приствольной выработки применительно к зоне 1 - противоположному выработке участку ствола. Он наиболее характерен для участка камеры загрузочных устройств скипового ствола. Рассечка очередного слоя камеры приводит к увеличению радиальных нагрузок на крепь противоположной стенки ствола на соответствующей высотной отметке и вызывает рост нормальных тангенциальных напряжений в бетоне крепи.
Основным фактором, определяющим интенсивность увеличения напряжений является параметр В/Бств, где В - ширина выработки, Бств - диаметр ствола в
свету. На рис. 2 представлена зависимость коэффициента Ка„, характеризующего прирост нормальных тангенциальных напряжений в крепи по сравнению с обычным участком ствола в тех же условиях от отношения В/Оств при модуле деформации пород £=10-103 МПа.
Рис. 1. Зоны влияния приствольной выработки на контактирующую крепь ствола
В /Г
^ к' ств
Рис. 2. Влияние относительной ширины камеры на интенсивность увеличения нормальных тангенциальных напряжений в крепи ствола в зоне 1
Аналогичные результаты получены и при других параметрах системы. Они показывают, что при увеличении ширины приствольной выработки интенсивность нормальных тангенциальных напряжений в крепи противоположной камере стенке ствола возрастает по слабовыраженной параболической зависимости. Суммарное увеличение напряжений по сравнению с обычным участком ствола может достигать 25 %, что свидетельствует о необходимости усиления крепи в зоне 1 или применении мер по снижению радиальных нагрузок.
Анализ возможных конструктивных и технологических решений по реализации данных воздействий показывает, что обеспечить их достаточно сложно без разборки существующий крепи или изменения диаметра ствола.
Наиболее целесообразным решением является предварительное анкерное упрочнение крепи и массива в зоне 1 до начала работ по рассечке при-
ствольной выработки. В качестве дополнительной меры возможна установка металлической сетки с последующим нанесением слоя набрызгбе-тона. Такие меры позволят создать единую упрочненную систему «крепь - массив», повысить сопротивляемость крепи деформациям сжатия и изгиба, а также не приведут к существенному уменьшению диаметра ствола.
Важнейшей проектной задачей при этом является обоснование необходимой длины упрочняющей анкерной крепи, так как при ее недостаточных значениях установка анкеров может привести, напротив, к увеличению нагрузки на бетонную крепь, а также возникновению локальных зон концентраций напряжений.
На основании исследования поэтапного изменения напряженно-
деформированного состояния пород в зоне 1 от стенки ствола вглубь массива в процессе строительства приствольной камеры при отношении ВЮств=1,0 были
Н, МП
Рис. 3. Необходимые радиальные размеры областей упрочения породного массива в зоне 1 влияния строящейся приствольной выработки при различной прочности пород и величине вертикального горного давления
определены необходимые размеры зон упрочнения пород, обеспечивающие устойчивое состояние системы «крепь -массив» в различных условиях. В графическом виде для ствола диаметром в свету 6,0 м они приведены на рис. 3.
Данные графики можно использовать при определении длины упрочняющей
железобетонной или сталеполимерной анкерной крепи с учетом ее дополнительного увеличения на величину толщины крепи, а также для закрепления концевой части анкера в устойчивых породах. ВГСга
— Коротко об авторе
Пашкова Ольга Валерьевна - аспирант кафедры «Подземное, промышленное, гражданское строительство и строительные материалы» Шахтинского института (филиала) Г о-сударственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)», тел. 8-919-871-32-96.
А
