CC BY
26
-------------------------------- © И.А. Мартыненко, С.Г. Страданченко,
А.Ю. Прокопов, 2004
УДК 622.258.3
И.А. Мартыненко, С.Г. Страданченко, А.Ю. Прокопов
НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ АРМИРОВКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ В ЗОНАХ НАРУШЕНИЙ
Семинар № 10
С
овременные вертикальные стволы сооружаются и эксплуатируются в самых разнообразных горно-геологических условиях, влияющих на состояние крепи и армировки. В сложных горно-геологических условиях наблюдаются нарушения крепи стволов вследствие влияния деформаций вмещающих ствол пород. Как следствие, происходят нарушения жесткой армировки вертикальных стволов.
К таким причинам, влияющим на состояние ствола, относятся: усадка обводненного массива пород вследствие его осушения, влияние очистных работ, пересечение стволом зон старых горных работ и геологических нарушений, влияние сопряжений стволов с околостволь-ными выработками и камерами и др.
В результате обследования глубоких вертикальных стволов, выполненного Украинским филиалом ВНИМИ, установлено, что 53% из них имели различной степени повреждения крепи и армировки.
В тяжелом состоянии эксплуатируются стволы, попадающие в зону влияния очистных работ. Влияние очистных работ имеет свои особенности в условиях пологого и крутого залегания вмещающих пород.
В условиях пологих пластов влияние очистных работ проявляется, в основном, в форме опорного давления при оставлении предохра-
нительных целиков недостаточных размеров либо при проведении стволов в зонах остаточного опорного давления у старых очистных выработок. В этих случаях крепь испытывает вертикальные знакопеременные деформации, которые приводят к изменению расстояния между ярусами армировки и искривлению проводников.
Для защиты стволов от проявлений горного давления наряду с другими (горные, горнотехнологические, технологические и др.) используются конструктивные меры защиты, к которым относятся разного рода податливые прокладки, узлы податливости, заполненные вязким материалом, скользящие битумные оболочки, податливые костровые зоны и т.д. Указанные мероприятия не обеспечивают нормальную эксплуатацию стволов в случаях, когда фактические деформации превышают предусмотренные проектом, векторы возникающих усилий не совпадают с осью регулируемости податливой конструкции, крепь теряет устойчивость и др.
ВНИИОМШСом совместно с Южгипро-
Рис. 1. Схемы консолей и их основные геометрические параметры: а - консоль с распором под углом Х=90°, б -консоль с распором под углом А.<90°; в - одинарная консоль (А=0°); 1,2 - точки крепления проводников шахтом разработаны схемы конструктивных
Лкр #—>
'Тгт.
'У,-/// У//У/, ■
1
-* в—1 У"”'
7
Акр
Рис. 2 Определение величин регулирования положения консоли: Лмон - величина регулирования, обеспечивающая точность монтажа; Лкр - величина регулирования, обусловленная радиальным отклонением крепи ствола
решений мер защиты жестких армировок и регулируемые узлы. Варианты регулируемого крепления элементов армировки принимаются в зависимости от характера и величин деформаций крепи, конструкции крепи и армировки.
Другим направлением защиты армировки вертикальных стволов является рациональный выбор схемы армировки, которая должна учитывать возникающее в процессе проходки ствола и эксплуатации месторождения перераспределение напряжений в горном массиве и прогнозируемое преобладающее направление горизонтальных и вертикальных деформаций породного контура и крепи ствола. Такими схемами, наиболее предпочтительными с точки зрения защиты армировки являются безрас-стрельные схемы армировки с боковым односторонним расположением проводников. При этом продольные оси консолей должны проектироваться в направлении ожидаемых сдвижений поперечного сечения ствола.
Для решения проблемы защиты армировки, а также снижения металлоемкости конструкции армировки и уменьшения аэродинамического сопротивления ствола на основании действующих типовых сечений вертикальных стволов Южгипрошахта был разработан альтернативный ряд схем безрасстрельной (консольно-распорной), включающий 7 наиболее распространенных сечений клетевых и 3 сечения скиповых стволов [1].
Анализ разработанных сечений стволов показывает, что все консольные расстрелы, входящие в разработанный альтернативный ряд безрасстрельных схем могут быть решены как консоли с распором под некоторым углом X,
• 290 400 СМ 800 1000 Н, М
Рис. 3 Графики зависимости средних отклонений крепи по периметру от глубины ствола для различных диаметров стволов
изменяющимся от 0° (чисто консольная арми-ровка) до 90° (консольно-распорная армиров-ка). Длина консольных расстрелов может изменяться от 292 мм до 2290 мм. Схемы консолей, входящих в предлагаемый ряд, приведены на рис. 1.
Приведенные схемы предусматривают крепление элементов армировки анкерами, причем опорная плита плотно прижимается анкерами к стенке ствола, а возможность регулирования длины консоли в случае радиального отклонения крепи ствола от проектного положения обеспечивается составной конструкцией консоли.
Необходимые значения величин регулирования положения консоли в продольном и поперечном направлениях определяются различными факторами (рис. 2). Для обеспечения точности монтажа консолей конструкция их крепления должна предусматривать возможность регулирования в направлении оси У в пределах имон = ±50. ..60 мм.
Решающим фактором в определении величины регулирования длины консоли в направлении оси X является значение радиального отклонения бетонной крепи ствола от проектного положения.
Произведенные замеры в стволах и выпол-
ненные на их основе исследования [2] показывают, что значения отклонений крепи □ R решающим образом зависят от диаметра и глубины ствола.
Рис. 5. Схемы конструкции армировки с опиранием вне участка деформирующегося массива: а - в виде плоскопараллельных рам; б - в виде пространственной конструкции с межрамными связями
Рис. 4. Конструкции регулируемых консолей: а, б - для консоли из двутавра ; в, г - для консоли из коробчатого профиля; 1 - анкер, 2 - опорная плита, 3 - ребро жесткости, 4 -фланцевая накладка, 5 - телескоп, 6 - консоль, 7 -болт, 8 - накладка
Графики зависимостей □ R от глубины для различных диаметров стволов приведены на рис. 3.
Исследованиями установлено, что средние по периметру радиальные отклонения крепи стволов пропорциональны диаметру и нелинейно зависят от глубины с существенной нелинейностью связи при глубине более 600 м и диаметре стволов более 5 м, при этом величины отклонений колеблются в пределах 30-100 мм. Исходя из этого определяется и необходимая величина регулирования длины консоли □ в направлении оси X. Возможные конструктивные решения регулируемых консольных расстрелов приведены на рис. 4.
Рассмотренные конструкции способны обеспечить защиту армировки при ограниченном смещении стенок ствола от проектного положения, однако, в случае нарушения сплошности крепи в местах крепления консолей эксплуатация армировки становится небезопасной, и поэтому невозможной.
В таких случаях обеспечение работоспособности армировки может быть достигнуто разрывом связи в системе "крепь - армировка" на участке деформирующейся крепи путем устройства пространственных конструкций с опиранием вне зоны нарушений [3].
Предлагаемое техническое решение может быть выполнено в зависимости от интенсивности работы подъема и протяженности (высоты) участка в двух исполнениях: в виде плоскопараллельных рам или пространственных конструкций.
Конструкция в виде плоскопараллельных рам (рис. 5,а) состоит из опорных расстрелов 1, устанавливаемых вне нарушенного участка ствола, вертикальных стоек 2, предназначенных для опирания промежуточных расстрелов
3. К промежуточным расстрелам крепятся проводники 4. Расположение промежуточных расстрелов совпадает с расположением расстрелов в обычных ярусах армировки. Шаг армировки сохраняется. Высота пространственной конструкции кратна шагу армировки.
Пространственная конструкция (рис. 5,6) состоит из аналогичных плоских рам с дополнительными связями 5, повышающими жесткость и устойчивость конструкции в целом.
1. Прокопов А.Ю. Оценка экономической эффективности, сложности и технологичности безрасстрельных армировок// Научно-технические проблемы шахтного строительства. Сб. науч. тр. Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. С. 103-110.
2. Сыркин П.С., Ягодкин Ф.И., Мартыненко И.А.
Принципиальные схемы предлагаемых пространственных конструкций были разработаны применительно к типовому ряду сечений и армировок широкого применения вертикальных стволов.
Анализ проектных проработок показал, что предлагаемые технические решения могут быть применены практически для всего типового ряда схем армировок вертикальных стволов.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Технология армирования вертикальных стволов. - М.: Недра, 1996. - 202 с.
3. Страданченко С.Г. Технология армирования вертикальных стволов на участках деформирующегося породного массива: Автореф. дис. ... канд. техн. наук - Тула, 1998.
— Коротко об авторах
Мартыненко И.А., Страданченко С.Г., Прокопов А.Ю. — ШИ ЮРГТУ.
---------------------------------------------------- © В.Д. Барышников,
Л.Н. Гахова, 2004
УДК 539.3.01:622.834
В.Д. Барышников, Л.Н. Гахова
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ОКРЕСТНОСТИ ПРОТЯЖЕННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В БОРТАХ И НИЖЕ ДНА КАРЬЕРА
Семинар № 11
ТГ еобходимость учета температурных И воздействий на напряженно-деформированное состояние (НДС) горных пород возникает в условиях теплообмена с окружающим массивом, больших амплитуд сезонных колебаний температуры воздуха, во время проветривания шахт на значительных глубинах разработки месторождений.
Для описания процессов, протекающие в условиях нестационарного теплообмена, используется уравнение нестационарной теплопроводности. Система дифференциальных
уравнений несвязанной квазистатической термоупругости без источников тепла и массовых сил будет иметь вид [1]
/лАы + (Л, +,« и (1)
