5.3 Забивная крепь при проходке штолен в неустойчивых породах
Проходку штолен в неустойчивых грунтах (песках, супесях) ведут с применением забивной крепи. При этом лоб забоя крепят горизонтальными досками всплошную, заводят их за стойки последней рамы и расклинивают. Полный цикл работ состоит из забивки марчеван в кровле и в боках выработки, выемке грунта в забое с перекреплением лобовых досок, установке рамы полного дверного оклада, устройства водоотводной канавки и укладки откаточных путей.
Рис. 106. Схема размещения оборудования при проходке штольни комбайном: 1 — стрела комбайна; 2 — арочная крепь штольни; 3 — проходческий комбайн; 4 — вентиляционная труба; 5 — конвейер (транспортер); 6 — вагонетки; 7 — электровоз
Проходку штольни в породах средней крепости (глинах, мергелях, суглинках и др.) ведут путем разработки породы отбойными молотками и погрузки ее в вагонетки погрузочными машинами или с применением стреловых проходческих комбайнов с перегружателями, которые полностью механизируют процесс разработки грунта и погрузки его в вагонетки (рис. 106). Длину заходки в этих условиях принимают в пределах 0,75-1,2 м. Разработку грунта в забое отбойными молотками начинают в средней его части устройством вруба высотой 50-70 см, который затем расширяют вверх и вниз, разрабатывая верхний и нижний уступы. В последнюю очередь добирают кровлю и лоток штольни. Работу ведут в основном двумя молотками, разрабатывая вначале ядро штольни, а затем края и углы. Проходку штольни ведут на основе заранее разработанных графиков-циклограмм, учитывающих особенности данного забоя и показывающих, в каком месте и в какой последовательности должны вестись очередные работы по циклу. Цикличная организация работ позволяет добиваться высоких скоростей проходки.
Вопрос 6.Сооружение тоннелей в слабых, мягких и полускальных породах. Раскрытие выработок по частям. Способы: опертого свода и его разновидности; полностью раскрытого профиля; способ ядра с податливой оболочкой. Крепление элементов раскрытия- малой, средней и большой колотты и штроссы.
В полускальных и мягких грунтах для сооружения тоннелей применяют способ опертого свода, в слабых грунтах - способ опорного ядра. Закрепляют выработку обычно с помощью деревянной веерной крепи, получившей свое название по расположению стоек (штендеров), поддерживающих кровлю и лежащих в одной плоскости, в направлении от середины к контуру сечения. Примером такой крепи является крепь калотты.
Применение деревянной крепи, загромождающей сечение выработки и устанавливаемой вручную, ограничивает возможности механизации проходческих работ и скорости их выполнения. Поэтому перечисленные способы работ допускается применять лишь при сооружении тоннелей или их участков длиной до 300 м. При большем протяжении проходки более целесообразен щитовой способ работ со сборной тоннельной обделкой. В этом случае при сооружении горных тоннелей в пересеченной местности возникают затруднения с доставкой тяжелого и громоздкого оборудования, но проходка осуществляется с комплексной механизацией всех производственных процессов, обеспечивающих высокие скорости сооружения тоннеля.
Способ опертого свода. Идея способа заключается в предотвращении осадок кровли выработки и развития горного давления путем быстрого возведения в калотте постоянной крепи - свода обделки. Этот способ применим при наличии в подошве калотты грунтов, позволяющих опереть на них свод обделки без его существенных осадок. К таким грунтам относятся нескальные грунты типа твердых глин и суглинков, сцементированных крупнообломочных, отвердевших лессов. а также скальные грунты с коэффициентом крепости от 1,5 до 4.
Разработку боковых штросс производят в шахматном порядке (рис.4.7) или в благоприятных условиях одновременно с обеих сторон тоннеля. При этом вертикальные рабочие швы колец свода и стен не должны совпадать. Длину подводимого под свод столба стены назначают в зависимости от устойчивости грунтов ( обычно половина длины кольца свода). После того как стыки между кольцами будут оперты на столбы, подводят стены в промежутках, в результате чего образуется сплошная стена. При этом подводка очередного столба допускается. когда прочность столба, с ним смежного, достигнет 60 % проектной. т.е. примерно через 8 суток после введения его в работу.
Пяты свода при выемке из породы грунтов III - IV категорий следует поддерживать не менее чем двумя подкосами (штребелями) диаметром 28-30 см, опирающимися на продольные брусья.
Стены выработки в случае необходимости закрепляют досками, поддерживаемыми прогонами. Прогоны заводят концами в лунки, пробитые в нетронутом грунте, или за столбы первой очереди, а в недостаточно устойчивых грунтах опирают на подкосы .
Особенно ответственной операцией является примыкание бетона стены к поверхности пят свода. Чтобы в последующем не произошла осадка свода, необходимо обеспечить полную монолитность конструкции.
Бетон стены не доводят примерно на 20-40 см до пят свода, и его поверхности придают горизонтальное положение. После выдерживания бетона в течение 2 суток зазор забивают бетоном тонкими наклонными слоями с тщательным трамбованием. Целесообразно нагнетать цементный раствор через стальные трубки, заложенные в стыке.
Для удобного совмещения работ в забоях калотты и штроссы устраивают подвесной потолок (рис.4.8), состоящий из поперечин 1. подвесок 3 с винтовыми стяжками 2 и прогонов 4. Потолок используют для доставки материалов в калотту и транспортирования грунта к бункеру, перемещаемому на нижнем уровне и применяемому для перегрузки грунта с верхнего горизонта в вагонетки.
Способ опертого свода с опережающей калоттой. При способе опертого свода с опережающей калоттой отпадает необходимость в верхней штольне, так как проходку калотты 1 осуществляют сплошным забоем (рис.4.9) отдельными заходками, длина которых равна расстоянию между дугами крепи (обычно 1-1,2 м). Устранение верхней штольни положительно отражается на успехе проходки калотты 1 в ненарушенном грунте. На небольшом расстоянии от забоя (обычно 12 шагов крепи, в неустойчивых грунтах до двух шагов крепи). определяемом удобствами производства работ, производят бетонирование свода II.
Выемку штросс III, IV и VI и подводку стен V и VII производят ранее описанным способом.
Применение инвентарной стальной крепи калотты позволяет осуществить раскрытие выработки на более крупные части, чем при деревянной крепи.
Наиболее простой и удобной является проходка без штолен, при которой функции опережающей выработки выполняет калотта (первый вариант). Работы производят в двух уровнях, причем на участке выемки средней штроссы устраивают подвесной потолок, используемый для подачи материалов и откатки грунта из опережающего забоя до бункера, обеспечивающего перегрузку грунта в вагонетки большого объема.
Практика показывает, что при площади сечения калотты не превышающей 15 м2, скорость ее проходки на стальной крепи не уступает скорости проходки направляющей штольни. Поэтому применение первого варианта вполне целесообразно при сооружении однопутных железнодорожных тоннелей.
При увеличении сечения калотты скорость ее проходки резко падает и не может быть признана достаточной. В этом случае переходят ко второму варианту способа с транспортной штольней (рис.4.10), позволяющей развернуть широкий фронт работ путем открытия промежуточных забоев.
Способ опорного ядра. Если прочность грунта недостаточна для опирания на него свода, а другие способы могут вызывать недопустимые осадки, можно применять способ опорного ядра. Сущность способа сводится к разработке грунта по контуру выработки с опиранием временной крепи на ненарушенный грунт (ядро) в средней части сечения и возведением обделки по частям, начиная со стен.
В основном варианте способа в месте намеченного расположения стен обделки проходят штольни I на всю длину сооружаемого участка тоннеля, в которых бетонируют нижние части II стен. В широких штольнях, где рядом со стеной может поместиться рельсовая колея, проходка и бетонирование могут быть совмещены. Чаще поперечный размер выработки не позволяет раскрыть штольни такой ширины, так как иначе ядро получится слишком узким сравнительно с высотой и возникнет опасность его сползания в сторону. В этом случае проходку штолен и бетонирование стен чередуют. После продвижения штольни на всю длину сооружаемого тоннеля бетонируют стены в направлении от забоя штольни к выходу из нее.
Сооружение стен требует обычно не менее двух ярусов штолен. Штольни III верхнего яруса проходит после набора бетоном стены нижнего яруса 25% проектной прочности и заполнения грунтом пространства между забетонированной нижней частью стены и штольневой крепью для предотвращения подвижек грунта в ядре. Затем бетонируют верхнюю часть IV стены. Следующим этапом работ является проходка верхней штольни V, на базе которой раскрывают калотту VI кольцами длиной не более 4 м (в неблагоприятных геологических условиях до 2 м) с интервалами между ними в два-три кольца. Бетонирование свода VII выполняют с опиранием его на готовые стены. Ядро VIII вынимают механизированным способом под прикрытием свода после раскружаливания его на всем протяжении участка работ. При достаточной ширине выработки и ее сечении более 40 м2 допускается проходить по оси тоннеля нижнюю транспортную штольню. используемую для разбивочных работ, откатки грунта и устройства подходов к боковым штольням.
При способе опорного ядра, как правило, устраивают обратный свод X, бетонируемый в поперечных траншеях IX, ширина которых не должна превышать половины длины кольца обделки. Для предотвращения сдвига стен обделки внутрь выработки между стенами устанавливают распорки из бревен (тиранты), используемые для размещения откаточных путей и деревянного желоба, являющегося продолжением водоотводной канавы. Очередную траншею под обратный свод разрабатывают не раньше, чем будет забетонирован обратный свод на смежном участке.
К достоинствам способа опорного ядра следует отнести его надежность, обеспечивающую безопасность проходки в самых сложных геологических условиях, а также возможность сооружения обделки без подводки ее элементов, начиная со стен, и хорошее осушение массива. В случае необходимости можно в первую очередь сооружать обратный свод в поперечных сбойках между продольными штольнями.
К недостаткам способа опорного ядра относятся его неэкономичность, связанная с разработкой большой части сечения в штольнях, стесненность работ, затрудняющая достижение высокого качества обделки (особенно при большом числе рабочих швов), и низкая скорость сооружения тоннеля.
Способ полностью раскрытого сечения. Этот способ применяют при сооружении коротких камер (в том числе для первых трех колец сборной обделки камер для монтажа щита или тюбингоукладчика), используемых для дальнейшей проходки полным сечением, в неводоносных глинах, суглинках и супесях, создающих боковое давление, которое исключает возможность применения способа опертого свода.
Раскрытие выработки производят по частям с длиной кольца, уменьшенной до 3-4 м, чтобы избежать необходимость в постановке промежуточных тоннельных ферм и ограничиться лишь торцовыми фермами.
Особенности проходки в скальных грунтах. Проходку в скальных грунтах ведут почти исключительно буровзрывным способом, при котором выполнению цикла работ соответствует продвижение забоя на глубину заходки.
После взрывания забой оказывается заваленным грунтом, а кровля выработки у забоя – без поддержки и, следовательно, подвергается остаточном деформациям под действием развивающихся в ней растягивающихся напряжений. Нарастание деформаций происходит тем быстрее, чем меньше крепость грунта и больше степень его трещиноватости и размеры выработки. Эти факторы определяют период, в течение которого кровля может быть безопасно оставлена без поддержки.
В весьма крепких скальных грунтах выработки часто оставляют без временной крепи до сооружения постоянной обделки.
В крепких скальных грунтах, устойчивость которых обеспечена в течение сравнительно продолжительного периода, временную крепь устанавливают после уборки грунта во вермя бурения на следующую заходку (со специальной тележки или буровой рамы, подтянутой к забою). За счет совмещения операций сокращается продолжительность проходческого цикла и увеличивается скорость продвижения забоя.
В менее крепких скальных грунтах временную крепь устанавливают после уборки грунта перед обуриванием забоя на следующую заходку. В грунтах средней крепости, слабых скальных и полускальных длительное оставление кровли без крепления может вызвать значительные ее деформации с отслоением и выпаданием отдельных глыб, что связано с нарастанием горного давления. Поэтому крепь ставят сразу после проветривания и оборки кровли.
Изложенные соображения влияют на выбор системы крепи и способа проходки, так как продолжительность периода между раскрытием выработки и установкой временной крепи определяет удобства организации производственного процесса.
При проходке в скальных грунтах применяют только поточную систему развертывания работ по длине выработки. При этом в зависимости от степени устойчивости и крепости грунтов забой выработки продвигают вперед всем сечением или расчленяют на части, последовательность взрывания которых определяет способ проходки тоннеля. Обделку бетонируют, как правило, в полностью раскрытой выработке.
Наиболее распространенными способами производства работ по сооружению тоннеля в скальных грунтах являются способы сплошного забоя и нижнего уступа; менее распространен способ центральной штольни.
Способ сплошного забоя. При этом способе, применяемом для проходки тоннелей высотой до 10 м с монолитной обделкой, в устойчивых скальных грунтах с коэффициентом крепости не менее 4, раскрытие выработки производят за один прием, в случае необходимости (трещиноватые выветрелые грунты) с временной крепью, которую устанавливают после уборки взорванного грунта с буровой рамы (подмостей), подтянутой к забою.
При проходке в скальных монолитных грунтах с коэффициентом крепости не менее 12 временное крепление выработки не производится. В этом случае (рис.4.5) отсутствует опережающая выработка. Поэтому при недостаточной изученности геологических условий для предупреждения прорыва воды или обрушения более слабых грунтов целесообразно бурить входящую в состав вруба опережающую скважину диаметром 75-100 мм на глубину до 20-50 м.
В скальных грунтах средней крепости, требующих закрепления кровли до уборки породы, кровлю временно поддерживают подхватами, подмешенными к ранее установленным стальным аркам, или закрепляют анкерной крепью, устанавливаемой с выдвижных платформ буровой рамы.
Критерием для возможности применения этого способа является безусловная устойчивость забоя без использования несущей забойной крепи.
Способ сплошного забоя характеризуется простой и четкой организацией работ, обеспечивающей снижение трудоемкости и высокие скорости проходки. Благодаря значительной площади сечения зажим взрываемого грунта уменьшается и применение глубоких заходок, необходимых для скоростной проходки, не вызывает повышенного расхода ВВ. Однако преимущества этого способа могут быть реализованы лишь при достаточной механо- и энерговооруженности.
При способе сплошного забоя (см. рис. 4.6) бурение шпуров и установку анкерной крепи производят с использованием самоходного бурового агрегата 1 (в данном случае “Фурукава”), уборку грунта -машиной 2 (типа ПНБ) в вагон 3 (ВПК-10), перемещаемый электровозом. Кровлю выработки закрепляют анкерами 4. Воздух подают к забою по вентиляционной трубе 5, подвешенной к кровле выработки. Бетонирование обделки производят в инвентарной опалубке на расстоянии от забоя, определяемом удобством производства работ.
Способ нижнего уступа. При проходке тоннелей высотой более 10 м в скальных грунтах с коэффициентом крепости не менее 4 или высотой менее 10 м в скальных грунтах с коэффициентом крепости от 2 до 4 применяют способ нижнего уступа (рис. 4.6), при котором проходка калотты опережает проходку штроссы на 30-50 м.
Опережающая калотта является рекогносцировочной выработкой, позволяющей при встрече с более слабыми, чем предполагалось, грунтами своевременно перестроить производственный процесс, не приостанавливая работ по расширению сечения. Наряду с этим забой высокой выработки расчленяются на две устойчивые и не требующие крепления части.
Разработку верхней части выработки производят способом сплошного забоя, допускающим высокий уровень механизации.
После проветривания и оборки забоя и кровли ее закрепляют анкерной крепью или временно (до окончания уборки) поддерживают балками-подхватами, подвешенными в случае арочной крепи к предыдущим аркам.
При устойчивых стенах выработки арочная крепь калотты опирается непосредственно на грунт или деревянные подкладки за пределами проектного контура. При неустойчивых стенах опорой для крепи служат стальные рандбалки, состоящие из звеньев, соответствующих глубине заходки, под которые после взрывания уступа подводят стойки. Промежутки между арками затягивают досками.
Высоту калотты назначают не менее 4 м из условия размещения проходческого оборудования и в случае необходимости возможности бетонирования свода.
При способе нижнего уступа бурение шпуров в калотте производят самоходной установкой (например, СУ-2К), которая перед взрыванием отводится на безопасное расстояние от забоя. Уборку грунта ведут машиной непрерывного действия (например, ПНБ-3Д) с погрузкой в самоходный вагон (например, ВС-15 ), доставляющий грунт к нижнему уступу и сбрасывающий его вниз. На нижнем уровне машина непрерывного действия грузит грунт в состав из вагонов с донным конвейером (например, ВПК-7 и ВПК-10), перемещаемый электровозом .
После уборки грунта оба забоя обуривают на следующую заходку.
Для уменьшения разброса взорванного грунта шпуры нижнего уступа целесообразно бурить горизонтально с помощью портального бурового агрегата 6 (ПБА-1 или “Фурукава”), который после преодоления участка, на котором необходимо применить способ нижнего уступа, используется для проходки выработки полным сечением.
Обделку обычно бетонируют целиком в удалении от уступа, определяемом удобствами организации работ. С целью ее упрощения иногда проходят насквозь верхнюю часть выработки с закреплением арочной или анкерной крепью. Только после этого проходят штроссу и бетонируют обделку.
Достоинства способа нижнего уступа - некоторая экономия ВВ по сравнению со способом сплошного забоя и возможность применения в слабых скальных грунтах. Недостатком способа нижнего уступа является усложнение организации работ по параллельной проходке в двух забоях ,взрывание в которых необходимо производить одновременно для сокращения общего времени на заряжание и проветривание. Дополнительные трудности возникают в связи с перекладкой (на время взрывания нижнего уступа) устройств, обеспечивающих переброску грунта из опережающего забоя к месту окончательной погрузки (если не применяются вагоны ВС) и необходимостью поддержания верхней крепи в месте уступа (при арочной крепи).
В тоннелях длиной до 300 м, кроме параллельной системы работ, может быть применена также последовательная система, при которой лишь после сбойки опережающих калотт, закрепляемых временной крепью или постоянной обделкой.
Способ ядра с податливой оболочкой. Применение в скальных и полускальных грунтах набрызгбетона в сочетании с гладким взрыванием и анкерной крепью явилось предпосылкой для создания нового способа работ, получившего широкое распространение за рубежом, особенно в Австрии, где он был разработан, в связи с чем и получил название новоавстрийского.
Крепление элементов раскрытия- малой, средней и большой колотты и штроссы.
После проходки верхней штольни необходимого поперечного сечения переходят к выработке полной ширины, т.е. раскрытие колотты. Расширение сечения выработки на полный профиль и бетонирование обделки ведут отдельными кольцами длиной от 2 до 6,5 м. Раскрытие колотты начинается не раньше, чем верхняя штольня будет пройдена на три кольца. Высота колоттной выработки, раскрываемой из верхней штольне, равна высоте штольне, т.е. не более 3,5 м.
Вопрос 7. Проходка (сооружение) тоннелей в скальных породах. Конструкции контурных временных крепей – деревянная полигональная, металлическая арочная, анкерная, набрызг-бетонная. Раскрытие выработок на полный профиль или крупными элементами. Способы сплошного забоя, ступенчатого забоя, верхнего или нижнего уступа, подсводного разреза и центральной штольни.
Крепь — искусственное сооружение, возводимое для предотвращения возможности обрушения окружающих горных пород в горных выработках, а также при строительстве шахт, тоннелей и метрополитенов и др. подземных объектов. Конструкция крепи зависит от площади и формы поперечного сечения горной выработки, величины и характера горного давления, срока службы и других факторов.
По сроку службы
Различают временную и постоянную крепь (обделку). В связи с тем, что при проведении капитальных выработок возведение постоянной крепи вслед за подвиганиемзабоя мешает работам по выемке и погрузке породы, на участке длиной 40—60 м устанавливается временная крепь, а затем она заменяется постоянной.
Как правило, временная крепь выполняется в виде деревянных или инвентарных облегченных металлических рам. Наружным очертанием временной крепи считается верхняя граница марчеван.
По материалу
Крепи подразделяют на деревянную, металлическую (из стали, легких сплавов), анкерную, каменную (из естественных и искусственных камней), бетонную,железобетонную (монолитную, из отдельных блоков или элементов), смешанную (комбинированную).
Деревянную крепь в основном применяют в выработках небольшого сечения и с небольшим сроком службы.
Разновидностями бетонной крепи являются: торкрет (заполнитель цементного раствора имеет крупность 0—8 мм); набрызг-бетон (заполнитель цементного раствора имеет крупность от 10 мм до 25 мм) и тюбинговая — крепь из составных частей (бетонных или металлических), связанных между собой болтами или другим крепежом.
Анкерная крепь использует породу слоёв за контуром выработки для удержания породы по контуру выработки, поэтому её применение позволяет сократить металлоемкость крепления при повышении темпов проходки; однако возможно только при проходке тоннелей в скальных и полускальных породах, устойчивых и средней устойчивости; в более слабых породах анкерную крепь применяют совместно с набрызг-бетонной или металлической арочной крепью.
По форме сечения выработки
Различают трапециевидную, арочную (замкнутую и незамкнутую), кольцевую, эллиптическую, полигональную. Это, как правило, рамная крепь, состоящая из отдельных крепежных рам, устанавливаемых в выработке на некотором расстоянии одна от другой. Кровля и бока выработки в промежутках между рамами закрепляются затяжками. От продольного смещения рамы удерживаются рошпанами, представляющими собой поперечину, соединяющую соседние рамы. Это придает конструкции жесткость и стабильность.
По характеру работы
В зависимости от способа соединения элементов крепи подразделяются на жесткие, шарнирные, податливые и комбинированные.
Податливые крепи выполняются из спецпрофиля (например, СВП-профиля) и способны сокращать поперечное сечение выработки под действием горного давления без нарушения работоспособности конструкции. Податливость достигается за счёт скольжения элементов крепи в местах их соединения. Установка такой крепи выполняется обычно вручную. Использование специальной техники в настоящее время позволяет лишь ненамного повысить производительность труда, что не оправдывает стоимость устройства такой крепи.
По роду выработок
Подразделяются на крепь капитальных, подготовительных, нарезных и очистных, горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок.
Крепи стальные инвентарные также используются для прокладки и ремонта инженерных коммуникаций открытым способом.
Крепление горных выработок является наиболее распространенным способом их поддержания и представляет собой совокупность работ по возведению горной крепи.
Крепью называют искусственное сооружение, предназначенное для сохранения необходимых размеров выработок и предотвращения обрушения вмещающих пород.
Крепежные материалы – материалы, применяемые для изготовления крепи горных выработок.
По назначению они классифицируются на: основные, вяжущие и вспомогательные.
Основные – используются для несущих конструкций крепи – это дерево, металл, бетон, железобетон, камень, пластик.
Вяжущие – идут на приготовление растворов, бетонов и стеклопластиков (цемент, смола).
Вспомогательные – водоизоляционные материалы, химические реагенты, изделия из стали.
Требования к крепежным материалам – должны обладать высокой прочностью, быть устойчивыми против коррозии и гниения, иметь невысокую стоимость, не быть дефицитными и огнеопасными, противостоять воздействию подземных вод и шахтной атмосферы. Крепь – прочная, надежная, долговечная, занимать как можно меньше места, возможность механизации возведения, должна быть транспортабельной, нетрудоемкой при возведении, оказывать минимальное сопротивление воздуху, иметь минимальные затраты , огнестойкая, и пр.
Материал крепи выбирают с учетом его огнестойкости, назначения и срока службы выработки, её поперечного сечения, величины и характера горного давления.
Горную крепь классифицируют:
• на крепь горизонтальных, вертикальных и наклонных выработок;
• на крепь капитальных и подготовительных выработок;
• на деревянную, металлическую, каменную, бетонную, ж/б и смешанную;
• на временную и постоянную;
• на рамную, сплошную, штанговую и комбинированную;
• на жесткую, шарнирную, податливую;
• на прямоугольную, трапециевидную, полигональную, сводчатую, арочную, кольцевую, эллиптическую и др.;
• на обычную и специальную.
Деревянные крепи.
Деревянная крепь – используют преимущественно хвойных пород.
Достоинства – небольшая масса, сравнительно небольшая стоимость, легкость обработки на рабочем месте. Простота конструкции, удобна в установке и транспортировке.
Недостатки – недолговечность (срок службы 2-3 года, иногда до 5 лет), опасность в пожарном отношении, меньшая прочность по сравнению с другими материалами.
Сортамент пиленного материала
а) распил; б) брусья; в) доски обрезные («затяжка»);г) доски необрезные («затяжка»); д) обаполы (горбыли).
Рудничная стойка – круглый лесоматериал длиной от 0,5 до 5м и толщиной в верхнем торце от 7 до 30см.
Два сорта леса – круглый и пиленый ( пластины, распилы, брусья, доски, обаполы). Если предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон принять за единицу, то при сжатии поперек волокон он будет равен 0,1 – 0,3, при растяжении вдоль волокон -2-3; поперек волокон -0,3-0,5. Т.е. прочность древесины колеблется в широких пределах. Её, как материал для крепи, применяют в основном при небольшом сроке службы подземных выработок или в качестве временной крепи до возведения постоянной из более долговечных материалов.
Деревянная рамная крепь горных выработок
Соединение стоек с верхняком:
а) при давлении сверху;
б) при давлении сбоку;
в) при давлении сверху и сбоку;
г) крепление выработки вразбежку;
д) крепление выработки сплошное;
1- верхняк;
2- стойка;
3- Затяжка;
Деревянные крепежные рамы.
а, в, г – неполные, б- полные.
Основной конструкцией деревянной крепи является неполная крепежная рама Рис а,в,г. Состоит из верхняка 1, и двух соек 2. Реже применяют полные крепежные рамы, Рис б, когда добавляют четвертый элемент – лежень 3. Неполные крепежные рамы применяют в породах с f= 3-9, а полные – с f=1-2 и пучащих породах. Крепежные рамы трапециевидной формы с горизонтальным верхняком и углом наклона стоек в раме 80-850 применяют при любом угле залегания пласта. До 20-250 рамы устанавливают с наклонным верхняком по кровле пласта Рис в, при крутом залегании (более 550) – с горизонтальным верхняком и наклоном одной стойки по кровле пласта.
Соединение элементов крепежной рамы должно быть прочным, точным и простым в исполнении. Еще это соединение называют замком.
Соединение в лапу, очень распространенный способ соединения верхняка со стойкой и лежнем. Это соединение выполняют в зависимости от горного давления. На рис показано направление стрелками направление горного давления и соответствующая ему конструкция в лапу.
Соединение в паз применяют только при вертикальном горном давлении. Остальные виды соединений (в шип, встык) применяются довольно редко.
Соединение элементов крепи и узлы податливости деревянных рам.
Соединение элементов крепи и узлы податливости деревянных рам.
а, б, в – стоек и верхняка в лапу, г- в паз; д- стоек и лежней в лапу, е – в зуб; ж – заострение стоек на конус; з – в виде клина.
Замки
А- соединение в лапу.Б- соединение в паз.В- соединение в шип.Г- соединение стоек с лежнем.
При больших размерах поперечного сечения выработки или при значительном горном давлении применяют усиленные крепежные рамы:
Усиленные крепежные рамы
1 – ремонтина (средняя стойка);2 – прогон; 3 – подкос; 4 – распорка.
При давлении с кровли – усиливают верхняк, а при всестороннем давлении – усиливают многоугольной крепью, устанавливаемой внутри обычной рамы.
Крепежные рамы являются жесткой крепью. При большом горном давлении, сопровождающимся опусканием кровли, возможно разрушение крепи. Это явление требует применения податливой крепи. Податливость достигается в ослабление отдельных элементов крепи и их разрушении, но без снижения несущей способности. Для деревянной крепи податливость достигается за счет зострения нижних концов стоек на «карандаш». Под действием горного давления концы стоек сминаются и крепь приопускается (приседает).
Технология возведения деревянной крепи.
Все работы в подготовительном забое, и в том числе возведение крепи, производятся согласно утвержденного паспорта. Вначале готовят место для установки крепи – очищают забой от нависших кусков угля и породы, производят разметку и устройство лунок для стоек или углубления для леженя. Глубина лунок от 5см в крепких породах до 15 см в мягких породах. В лунки устанавливают стойки. Для удержания стоек в необходимом положении их раскрепляют с соседними рамами досками или строительными скобами. Стойки устанавливаются комлем вверх, чтобы обеспечить большую опорную площадь для верхняка и устранить распространение воды из лунки по капиллярам древесины по всей длине стойки. Накладывают верхняк. Раму выверяют по отвесам и вискам и тщательно расклинивают. Рамы устанавливают «сплошняком» или в «разбежку» - в соответствии с паспортом. Затем производят затяжку кровли и бортов выработки.
Пустоты между затяжкой и стенками выработки заполняют мелкой породой («забутовка»). Для обеспечения крепи продольной устойчивости между соседними рамами устанавливают в верхних углах и посредине стоек вдоль выработки распорки.
Полная крепежная рама:
1- стойка; 2- клинья; 3- верхняк;4- затяжка; 5- трап; 6- лежень.
Установка полной крепежной рамы отличается от установки неполной крепежной рамы тем, что работа начинается с укладки лежня в заранее приготовленные углубления (углубления должны быть равны половине или полной толщине лежня), а стойки устанавливают на лежень.
Металлическая крепь и условия её возведения.
Металлическая крепь – один из совершенных крепежных материалов, так как обладает большой несущей способностью, высокой прочностью, долговечностью, огнестойкостью, значительной деформированностью без потери несущей способности, хорошими конструктивными возможностями, хорошо поддается обработке. Удобна при возведении, применима в породах любой устойчивости и в выработках, как с установившимся давлением, так и в зоне влияния горных работ. Имеет высокие эксплутационные качества. Срок службы 20 – 25 лет.
Недостатки - высокая стоимость, подверженность коррозии.
Для элементов металлической крепи применяют преимущественно углеродистую сталь марки Ст.5 в виде проката, в основном СВП (специальный взаимозаменямый профиль) типоразмеров: 14, 17, 19, 22, 27, 33. Также применяют тюбинги, балки двутавровые, швеллеры, рельсы, сталь угловую, круглую, арматурную, в виде полос, сетки и другие профили.
Металлические крепи применяют в горизонтальных и наклонных выработках, изготавливают в виде трапециевидных, арочных и кольцевых рам.
Трапециевидная металлическая жесткая крепь
Рама состоит из двух стоек и верхняка, изготовленных из СВП, реже из двутавровых балок. Стойки с верхняком соединены с помощью съемных башмаков, уголков с болтами, накладок и пр.
Стойки неполных рам устанавливают непосредственно на почву выработки в лунки. При слабых почвах к нижним концам стоек приваривают опорные пластины или устанавливают на деревянные прогоны.
Достоинства: несложность её изготовления и установления, не нарушается кровля выработки при проведении выработки по пласту.
Недостатки: жесткость конструкции, меньшая несущая способность по сравнению с арочной, применяется в основном для капитальных и подготовительных выработок, расположенных вне зоны влияния очистных работ.
Металлическая податливая крепь МПК-1Т и Металлическая податливая кольцевая крепь
Жесткая арочная крепь
Жесткая арочная крепь состоит из двух полуарок, изготавливаемых из двутавровых балок, жестко соединенных между собой при помощи планок и болтов. Достоинства и недостатки – аналогичны жесткой трапециевидной крепи.
Наибольшее распространение от всех металлических крепей (до 90%) получили податливые крепи из СВП, которые бывают трех-, четырех- и пятизвенные.
Арочная податливая крепь.Пятизвенная АП-5(рис а)
1 – верхняк; 2 – стойка; 3 – хомут; 4 – планка; 5 – гайка; 6 – межрамная распорка; 7 – дополнительная стойка; 8 – затяжка.
Изготавливают из СВП:14, 17, 19, 22, 27, 33. Межрамные распорки изготавливают из уголковой стали.
Арочная податливая крепь состоит из отдельных арок, устанавливаемых в выработках одна от другой на расстоянии 0,5 – 1,25 м, межрамных распорок и затяжек.
Податливость крепи обеспечивается за счет вдвигания концов элементов арки одного в другой.
Узлом податливости является соединение элементов крепи с помощью скоб, планок и гаек, фасонных хомутов с клиньями. Величина нахлестки в местах соединения элементов при установке арки составляет 400мм, расстояние между скобами – 200мм. Податливость трехзвенной крепи составляет 300 – 500мм, а пятизвенной – до 1000мм.
Возведении крепи.
Возведение крепи производится согласно паспорту проведения выработки и под прикрытием временной крепи. Начинают с установки стоек, которые двумя боковыми стяжками соединяют с ранее установленной аркой. На стойки укладывают верхняк, чтобы нахлестка равнялась 300 – 400 мм, и соединяют их двумя парами скоб, предварительно заложив в замках между днищами стойки и верхняка деревянные прокладки. Гайки на скобах затягиваются динамометрическим ключом. После установки арки её расклинивают в замках на деревянных распорках клином, затягивают кровлю и бока выработки ж/б, металлическими, стеклопластиковыми или деревянными затяжками, а пустоты за тяжкой заполняют мелкой породой.
Металлическая тюбинговая крепь.
Общий вид чугунного тюбинга
1,2- фланцы (борта);2-ребра жесткости.
Тюбинги, изготовленные из серого чугуна марок СЧ-21 до СЧ48, реже из стали, представляют собой цилиндрические сегменты. Сегменты соединяются в кольца, которые соединяют между собой болтами.
Анкерная крепь
Анкерная крепь – является прогрессивной и экономически выгодной, применяется в широком диапазоне горнотехнических условий.
Преимущества – повышает безопасность ведения горных работ, так как лучше любой другой крепи противостоит взрывным работам, возможность полной механизации возведения, меньшие расходы материалов и затраты на доставку, позволят по сравнению с рамной крепью уменьшить сечение выработки на 18 – 25 % и ее аэродинамическое сопротивление.
Недостаток – ограниченное применение в сложных условиях.
Схемы анкерования.
а – метод «сшивки» - слоистые породы, скрепленные штанга-ми, работают до появления трещин как единая балка, сопротивление изгибу которой выше, чем суммарное сопро-тивление отдельных нескреп-ленных слоев.
б- метод «подшивки», разрушенные породы в кровле выработки подвешиваются анкерами к ненарушенным породам за пределами свода обрушения (к прочным породам кровли). Анкеры должны выдерживать массу пород в своде обрушения или всей пачки пород непосредственной кровли.
в - применяют в крепких трещиноватых породах, когда крепь выполняет роль ограждающей конструкции, предохраняющей выработку от отдельных случайных вывалов.
Анкерную крепь применяют в качестве постоянной и временной крепи, в самостоятельном виде и в сочетании с другими крепями. Часто анкерный болт используют для вспомогательных целей: подвешивают конвейеры, трубопроводы, монтажные блоки и пр.
Представляют собой систему стержней (штанг), закрепленных в шпурах (скважинах) и расположенных в определенном порядке в породах, окружающих выработку.
По характеру закрепления анкерные крепи разделяют: с закреплением в одной части, обычно в донной (замковые анкеры), и с закреплением по всей длине шпура. По конструкции замка анкеры различают: клинощелевые, распорно – клиновые, распорно – конусные, с закреплением по всей длине шпура.
Самые простые – клинощелевые, представляют собой металлическую штангу или деревянный стержень на одном конце которых имеется прорезь, в которую вставляется клин. Закрепление штанги или стержня производят ударами молотка по другому концу, клин упирается в дно шпура и заклинивает анкер. Нужно строго соблюдать длину и диаметр шпура, так как при перебуре закрепить штангу не удается.
Металлический замковый анкер состоит из стержня 1 с резьбой на одном конце и клиновой головкой (лопаткой) на другом, двух полумуфт 2, опорной шайбы 3 и натяжной гайки 4. Полумуфты надеваются на клиновую часть стержня, стержень с полумуфтами вставляется в установочную трубу, вместе с трубой вводится в шпур через отверстие в верхняке и ударами молотка по концу трубы расклинивается замок (полумуфты набиваются на клиновую часть стержня). Затем надевают шайбу и завинчивают натяжную гайку, притягивая верхняк к кровле. Анкер может воспринимать нагрузку сразу после установки.
Металлический анкер с закреплением быстротвердеющим химическим составом
(а)-Анкер с натяжной гайкой, опорной плиткой и уплотнительным кольцом.
(б)-Анкер с опорной плиткой и натяжной гайкой с уплотнительным кольцом.
(г)- 1-стержень; 2-шайба; 3-полукруглая гайка; 4- натяжная гайка; 5-стопор;6- уплотнительная шайба.
Ампулы с полиэфирной композицией
Время установки:
• Медленные - АП, цвет – синий, 40...50сек.
• Быстрые - АП-У, цвет – серый, 27...32сек.
• Сверхбыстрые - АП-М, цвет – желто-коричн, 17...22сек.
Размеры ампул для всех типов:
Диаметр – 24,5мм;
Длина – 330, 400, 470 мм.
Усилие при вытягивании анкера более 5 тонн (50кН).
Состоит из металлического или полимерного стержня, ампулы (ампул) с химическим закрепителем на основе синтетической смолы, уплотнительного кольца, опорной плитки и натяжной гайки . Ампулы на основе полиэфирной смолы состоят из полиэтиленовой оболочки, в которой помещается смола и там же помещается полиэтиленовая трубка с отвердителем. Металлические стержни периодического профиля изготавливаются из стали диаметром 18-25 мм. На внешнем конце стержня имеется резьба под гайку. Конец стержня, вводимый в шпур, выполнен в виде ласточкина хвоста, что способствует разрыву оболочки ампулы.
Уплотнительное кольцо – для предотвращения вытекания из скважины закрепляющего состава. В шпур вначале вводят одну или несколько ампул с закрепителем, затем стержень с резиновым кольцом. При вращении стержня ампулы разрываются, содержимое заполняет пространство между стержнем и породой, затвердевает и закрепляет анкер в шпуре. Через 1-2 часа анкера готовы к работе. Преимущества: простота конструкции, меньшая трудоемкость установления, большая прочность закрепления даже в слабых породах, простая механизация установки.
Канатные анкеры.
Диаметр каната – 15,2мм. Длина 3- 11м. Расчетная несущая способность 210 кН.
Анкер канатный АКО1.
Закрепляется ампулами с минеральной или полиэфирной композицией путем подачи и вращения в скважинах диаметром 27мм; 30мм; 36мм; 43мм.
Назначение: упрочнение приконтурного массива горных выработок за счет сшивки слоистой толщи пород и подвески неустойчивой части массива к устойчивой.
Область применения:
• Выработки, расположенные на границе с выработанным пространством;
• Демонтажные камеры;
• Газо – дренажные каналы;
• Выработки для повторного использования;
• Монтажные камеры;
• Сопряжения выработок;
• Выработки с неустойчивой кровлей мощностью более 3-4м;
• Крепление приводных головок ленточных конвейеров;
• Подвеска монорельсовых дрог;
• Крепление тоннелей;
Крепь состоит из стержня анкера, выполненного из стального семижильного каната 15К7, соединенного с муфтой посредством клиновой втулки. Муфта снабжена гайкой. Для увеличения жесткости каната на сопряжении с муфтой к торцу последней присоединена направляющая трубка. Для увеличения плотности закрепляющего материала и качественного перемешивания двухкомпонентного составов канат снабжен проволочным шнеком.
При закреплении канатного анкера минеральной композицией ампульным способом в головной части каната выполнен винт, обеспечивающий предварительное натяжение анкера без времени ожидания отверждения в сухих и обводненных породах.
Анкер канатный АКО2.
Ампульно – нагнетательного способа закрепления.
Ампулы с полиэфирной смолой или минеральной композицией.
Состав для нагнетания: цементные смеси; Геофлекс; Шахтизол -100; Беведол – беведан.
Верхняя часть стержня закрепляется ампульным способом в шпуре диаметром 30мм. Нижняя часть в шпуре диаметром 43мм. В этой части шпура канат охватывает трубка с герметизаторм.
Вначале устанавливается анкер ампульным способом, затем следует герметизация устья шпура и нагнетание смолы в шпур на всю оставшуюся длину. Для нагнетания смесей требуется насосное оборудование.
Анкер канатный АКО2.М1 и АКО2.М2.
Нагнетательного способа закрепления.
Предназначен для упрочнения обводненных пород приконтурного массива горных выработок различного назначения, в том числе с обильным водопритоком из шпура. Бурится шпур, в него вставляется анкер, досылают до упора гайки в подхват или опорный элемент высотой не менее 50мм. Производится распор анкера накручиванием гайки. Одновременно происходит закрепление головного конца каната замком и герметизация шпура. Далее следует нагнетание закрепляющего состава в шпур на всю его длину.
Анкер канатный АКО2.М3...АКО2.М4...АКО2.М5.
Предназначен для упрочнения обводненных пород приконтурного массива горных выработок различного назначения, в том числе с обильным водопритоком из шпура, в зонах повышенного горного давления, в нарушениях и без них.
Применяется с индивидуальными опорными элементами – полусферическая шайба, отрезок СВП.
Вначале закрепляется ампульным способом, далее следует герметизация монтажной пеной, а затем нагнетание смолы в шпур на всю его длину.
Железобетонный анкер
Состоит из стального стержня 2, цементного раствора 1, опорной шайбы 3 и натяжной гайки 4. Наибольшее распространение получили забивные анкера, стержни которых забивают в шпуры после нагнетания в них раствора. Через 3-5 часов к концам анкеров устанавливают опорные шайбы или подхваты и производят их натяжение.
Анкер полимерный
Технология возведения анкерной крепи.
Производится установка анкерной крепи согласно утвержденного паспорта крепления.
При составлении паспорта для каждого из конкретных условий производится расчет анкерной крепи в соответствии с «Инструкцией по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России», Санкт – Петербург, 2000г.
В зависимости от горногеологических условий, сечения и конфигурации выработки, срока службы, глубины от поверхности, влияние горных работ, нарушений и пр., определяют шаг установки крепи, количество анкеров в ряду, плотность установки на 1 м2 , длину анкеров, выбирают верхняк и материал для перетяжки кровли и бортов выработки.
Надежность работы анкерной крепи во многом зависит от качества ее установки, контроля за натяжением анкеров.
Перед началом работ забой должен быть приведен в безопасное состояние. Возведение крепи включает в себя следующие процессы: бурение шпуров, установку анкера с поддерживающими элементами, укладку межрамного перекрытия (затяжки), создание предварительного натяжения. Бурение шпуров производят как электросверлами, так и буровыми машинами (анкероустановщиками) или навесными бурмашинами, установленными на комбайнах и комплексах. Натяжение анкера осуществляется специальными гайковертами, динамометрическими ключами или приставками к бурильным машинам. Устанавливается крепь в следующей последовательности: на стойках ВК прижимается верхняк к кровле (или прижимается рабочим органом комбайна), кровля перетягивается затяжкой, через отверстия в верхняке бурятся шпуры под анкера, производится установка анкеров с их последующим натяжением.
Бетонные и железобетонные крепи.
Бетон – искусственный каменный материал, полученный при твердении цемента, воды и заполнителей (песка, щебня, гравия). Состав бетона – 1:П:Щ, где 1 – одна часть цемента, П – число частей песка, Щ – число щебня или гравия. Обычно применяют 1:2:3; 1:3:5; 1:4:6. В зависимости от содержания цемента в 1м3 бетонной смеси – бетоны жирные (более 250кг), средние (200-250кг), тощие (до 200кг). В зависимости от содержания воды в 1м3 бетона – жесткие (130 – 170л), пластичные (170 – 230л) и литые (более230л). Марки бетона 100, 150, 200, а для сборных ж\б крепей – марок 300, 400, плотность 2,1 – 2,3 т/м3. Достоинства – высокая прочность при работе на сжатие, монолитность, долговечность, огнестойкость.
Недостатки – большая плотность, незначительное сопротивление изгибающим и растягивающим нагрузкам, трудоемкость возведения, невозможность воспринимать нагрузки сразу после возведения крепи.
Торкрет – бетон – мелкозернисты бетон из цемента марки 400, 500 (до 750 кг на 1м3 смеси) песчано – гравийного заполнителя с крупностью зерен до 5мм и воды.
Набрызгбетон – более крупный заполнитель (до25мм), а содержание цемента на 1 м3 смеси – 350 – 400кг.
Железобетон – бетон, армированный стальной арматурой. Бетон хорошо воспринимает сжимающие усилия, а сталь – растягивающие.
Искусственные камни – кирпич, бетонит – бетонные камни до 40кг, бетонные блоки – 200-300 кг и более.
Новые крепежные материалы – пластобетон (вяжущие – смолы, и специальные химические добавки), углепласт ( из угольной пластмассы), стеклопластики ( синтетические смолы, армированные стекловолокном), и др.
Бетонная крепь
с вертикальными стенами и сводчатым перекрытием (а), с обратным сводом (б), (в) монолитная крепь вертикального ствола.
Монолитная бетонная крепь и Блочная бетонная крепь
Крепь из монолитного бетона имеет сводчатую замкнутую форму, так как в этом случае бетон хорошо работает на сжатие. Применяют – для крепления капитальных с большим сроком службы.
В зависимости от горно – геологических условий применяют следующие поперечные сечения горных выработок: с вертикальными стенами и сводчатым перекрытием для пород с f = 3 – 9; с вертикальными стенками, сводчатым перекрытием и обратным сводом для пород с f =1-2; круглой формы для сложных горно – геологических условий.
Бетонная незамкнутая крепь состоит из фундамента, стен и свода. Фундаменты представляют собой часть стен, расположенных ниже уровня поверхности почвы, и имеют глубину: со стороны водоотливной канаки – 500мм, а с другой стороны – 250мм. Толщина фундамента в крепких породах равна толщине стен, а в слабых породах их толщину увеличивают на 150-250мм. Верхнюю часть свода называют замком, а поверхности опирания свода на стены – пятами. В зависимости от размеров поперечного сечения выработки, крепости окружающих пород толщину стен принимают 200-500 мм, толщину верхнего свода 170- 350мм, толщину обратного свода 200-350. При круглой форме толщину крепи принимают 300-600мм.
Бетонную крепь возводят с отставанием от забоя до 20м. Участок выработки между забоем и местом возведения бетонной крепи поддерживают временной крепью. Для возведения крепи применяют передвижные или сборно – разборные (деревянные, металлические или смешанные) опалубки. Укладывают бетонную смесь за опалубку вручную или механизированным способом с помошью различных бетоноукладчиков. Конструкцию опалубки и сроки её снятия указывают в паспорте проведения и крепления выработки.
Разновидностью монолитной бетонной крепи является крепь из торкрет–бетона и набрызгбетона – безопалубочное бетонирование. Перед началом работ с помощью сжатого воздуха очищают рабочие поверхности выработки, смачивают их водой. Затем включают цемент – пушку и наносят бетон на горные породы слоями толщиной 3-7см. Каждый последующий слой наносят через 15 – 20мин. Суммарная толщина крепи – 15 – 20 см и более.
Железобетонные крепи. Возводят так же, как и бетонную, но перед бетонированием устанавливают арматурный каркас. Арматура может состоять из стержней круглого или периодического профиля, из двутавровых или швеллерных балок, спецпрофиля или рельсов в виде рам, колец или арок.
Железобетонная тюбинговая крепь и Железобетонная сборная крепь
Сборные железобетонные крепи. Изготовляют на заводах железобетонных изделий, доставляют в готовом виде в выработки, где возводят путем монтажа готовых элементов.
По конструкции можно разделить на два типа: рамные, состоящие из отдельных рам, арок, колец, устанавливаемых вразбежку, и сплошные, собираемые из плит, блоков или тюбингов. Если рамные имеют массу 100-120 кг и возводятся вручную, то сплошные – тюбинговые – 200-500кг и для их возведения применяют различные крепеустановщики.
а – КТАГ - крупноразмерная тюбинговая арочная гладкая; и б- ГТК – гладкостенная тюбинговая крепь.
а – КТАГ - крупноразмерная тюбинговая арочная гладкая;
б- ГТК – гладкостенная тюбинговая крепь. Отличаются размерами и массой. Площадь сечения выработки в свету от8 до 26м2. Девять типоразмеров тюбингов. Состоит из тюбингов 1и полутюбингов 2. Возводят крепь снизу вверх, укладывая тюбинги и расклинивая их временными распорами. После укладки последнего замкового тюбинга арку забучивают равномерно с двух сторон, а распорки удаляют.
Смешанные и комбинированные крепи.
Смешанные называют крепи, несущие элементы которых выполнены из различных крепежных материалов. Это металлический верхняк и деревянный стойки, или металлический верхнях и трубчатые ж/б стойки и пр.
Комбинированные – крепи, в которых сочетают две и более конструкций крепи. Например анкерная и металлическая арочная крепь, анкерная и рамная крепь из металлического верхняка и деревянных стоек и пр.
а) трапециевидная рамная смешанная крепь с верхняком из шахтного профиля СВП и межрамными соединениями: 1- верхняк; 2- стойки крепи; 3- межрамные соединения;4- ограничитель смещения стоек; 5- элемент межрамного соединения; 6- соединительный элемент межрамного соединения; 7- бобышка фиксации положения межрамного соединения.
б) трапециевидная смешанная крепь с верхняком из спецпрофиля СВП и межрамными соединениями.
Временная крепь.
При проведении горизонтальных и наклонных горных выработок все работы в забое по уборке горной массы после взрывных работ, а также возведение постоянной крепи должны проводиться под защитой временной крепи, которая предохраняет людей, машины и механизмы в призабойной части от ударов и падения кусков породы. Временную предохранительную крепь устанавливают в выработке до возведения постоянной крепи.
Применяют консольные, рамные трапециевидные и арочные, подвесные предохранительные крепи. Перемещаемые вручную и механизировано.
Консольные предохранительные крепи.
Консольные предохранительные крепи
а – выдвижные, наиболее распространенные. Состоит из продольных балок – прогонов, которые крепят при помощи хомутов 2 или скоб к верхнякам постоянной крепи. Прогоны между собой связывают связками 1 и на консольную их часть укладывают деревянный настил. Для прогонов применяют СВП или двутавр, трубы.
б – переносная консольная предохранительная крепь состоит из двух быстроразъемных треугольных ферм, устанавливаемых по бокам выработки, на которые затем укладывают верхняки постоянной крепи с последующей затяжкой кровли и распором укосными стойками ВК8. Горизонтальный кронштейн 1 изготавливают из двутавровой балки №10 или профиля СВП – 17.
в – рамная временная крепь. На стойках ВК8 устанавливают верхняк, производят перетяжку кровли, а затем устанавливают стойки, ВК8 убирают.
Подвесные временные предохранительные крепи.
Подвесные временные предохранительные крепи
а – с закладными боковыми штырями. Состоит из двух стальных штырей (подхватов) диаметром 32-36 мм и деревянного верхняка. В борта выработки бурят по два шпура глубиной 70см, в которые вставляют штыри – подхваты. На подхваты укладывают верхняк с затяжками.
б – разновидность крепи, только используется арочный верхняк и закладные анкера диаметром 40 мм.
в – крепь – опалубка с анкерами. Состоит из анкеров и арочного верхняка, подтянутого с затяжками к кровле. При снятии компенсирующих трубок 1 предохранительную крепь 2 можно использовать в качестве опалубки 3 при возведении постоянной монолитной бетонной крепи.
Один из вариантов временной крепи при креплении сталеполимерными анкерами.
После выемки угля комбайном, забой осматривается, обираются отслоившиеся и нависшие куски угля и породы. Решетчатая затяжка одной стороной консольно закрепляется за последний круг анкерного крепления (заводится за верхняк). На рабочий орган комбайна накладывается верхняк , поднимается рабочим органом и прижимается к кровле, тем самым поджимая вторую сторону решетчатой затяжки. Под защитой временной крепи начинается бурение шпуров под анкера и установка анкеров.
Способы проходки крупных подземных выработок
Туннели большого поперечного сечения и камеры разрабатывают с использованием буровзрывных работ преимущественно следующими способами: сплошного забоя, уступным, опертого свода, опорного ядра. Эти способы известны, они регламентированы СНиП Ш-Б. 8—68 и отработаны многолетней практикой строительства подземных сооружений.
Для выработок большого сечения в силу развития средств механизации, отказа от дерева в качестве крепежного материала и применения эффективных видов крепи, использующих несущие свойства скального массива, указанные способы приобрели определенное отличие от классических схем. Это отличие заключается в разбивке поперечного сечения выработки на минимальное число элементов с укрупнением их размеров.
На каждом участке осуществляют проходку элементов способом сплошного забоя, имеющих площадь, наибольшую для данных условий, при которой еще сохраняется устойчивое состояние выработки. Последовательность разработки сечения и возведения крепи (обделки) по каждому из этих способов для крупных выработок не соответствует в полной степени порядку, предусмотренному существующими правилами, а устанавливается в зависимости от размеров подземного сооружения, наличия строительных подходов и характеристики породы. Кроме того, не совпадает и регламентированная нормами область применения перечисленных выше способов в части инженерно-геологических условий. Например, способ опорного ядра в выработках большого сечения, имеющих значительные пролеты, может быть целесообразен не только в слабых, но и в крепких породах.
Щитовой и механизированный способы разработки забоев для выработок большого сечения имеют в настоящее время более ограниченное применение, чем указанные буровзрывные способы производства работ. Щиты (обычные и механизированные), комбайны и другие туннелепроходческие машины могут быть эффективно использованы пока лишь до определенного диаметра туннелей (10—11 м). При увеличении размера машины становятся громоздкими, требуют чрезмерного потребления энергии, стоимость их непропорционально возрастает. Вместе с тем не исключена возможность использования различного рода комбайнов (туннелепроходческих машин) для разработки отдельных камерных выработок пролетами более 10 м.
В отдельных случаях при строительстве крупных камер хранилища нефтепродуктов в специфических горно-геологических условиях применяют специальные способы производства работ (выщелачивание, внутренние взрывы).
В настоящей е дано описание практикуемых современных способов возведения крупных подземных сооружений и указаны рациональные условия и области применения каждого из этих способов.
Наряду с выработками площадью поперечного сечения около 100 м2 и более, рассмотрены также туннели шириной более 8 м (площадью в проходке примерно от 50 м2). При таких пролетах уже имеется определенная специфика в подземных работах, а площадь 50 м2 отвечает верхней части сечения крупных туннелей, разрабатываемых нижним уступом.
Способ сплошного забоя
Примерно до 1960 г. как в Советском Союзе, так и за рубежом крупные подземные выработки буровзрывным методом разрабатывали сплошным забоем в большинстве случаев лишь в благоприятных породах, позволяющих оставить выработку без крепи в процессе ее эксплуатации. В отдельных случаях выработки разрабатывали сплошным забоем в породах, в которых сохраняется устойчивое состояние достаточно длительный период — от момента вскрытия забоя до закрепления выработки постоянной бетонной крепью. Лишь некоторые туннели, ным образом в США, проходили сплошным забоем в породах средней крепости, но при этом применяли тяжелую металлическую арочную крепь, воспринимающую горное давление на весь срок строительства, поскольку, как правило, возведение постоянной бетонной крепи начинали после окончания проходки всего туннеля независимо от его длины и сечения.
Чрезмерная осторожность в применении наиболее экономичных проходок подземных выработок сплошным забоем при буровзрывном методе работ была вызвана отсутствием достаточного опыта в возведении облегченных типов крепи (анкерная, набрызгбетонная и др.) и в осуществлении метода контурного взрывания, громоздкостью буровых рам, арочной крепи, опалубочных агрегатов, трудоемкостью и сложностью выполнения работ по оборке кровли после взрыва, осторожность вызывалась также слабой изученностью ряда существенных факторов, влияющих на устойчивость выработки (напряженное состояние окружающего массива при вскрытии выработки, процессы образования над туннелем ослабленных зон пород, взаимо- действие горных пород и крепи), а кроме того недостаточной надежностью определения нагрузок на крепь, особенно в скальных породах.
Естественно, нельзя утверждать, что в настоящее время все эти вопросы получили свое решение, тем не менее, пути к этому в значительной степени наметились.
Если проследить развитие строительства подземных сооружений больших размеров за последние 10 лет, то можно заметить определенную тенденцию к переходу на проходку туннелей сплошным забоем, причем эта тенденция сохраняется не только для крепких, но и для трещиноватых нарушенных пород средней крепости, а на отдельных участках трассы — ниже средней крепости. При этом учитывается сложность перехода от проходки сплошным забоем на штольневые методы и обратно в тех случаях, когда по трассе оказались ослабленные неустойчивые породы.
Способы проходки подземных выработок сплошным забоем имеют весьма широкую область применения. Разработан ряд модификаций этих способов в зависимости от прочности и состояния окружающих пород. В устойчивых породах проходку можно вести сплошным забоем, без возведения крепи или с частичным возведением крепи выработок. В недостаточно устойчивых нарушенных породах проходка сплошным забоем может характеризоваться типом применяемой крепи: с жесткой крепью (арочная металлическая или бетонная), с крепью ограниченной податливости (комбинированная) и с податливой крепью (новоавстрийский способ проходки).
Проходка сплошным забоем без крепи или с облегченной крепью
При этом способе проходческие работы в забоях выработок большого сечения, как правило, ведут последовательно, т. е. бурение шпуров и погрузка породы не совмещаются во времени. В скальных монолитных породах крепь в большинстве случаев не применяют, в трещиноватых породах выработку закрепляют анкерами или набрызгбетоном, возможно также сочетание этих видов крепи.
Способ позволяет в наибольшей степени использовать мощное производственное оборудование, сократить продолжительность вспомогательных операций, осуществить четкую работу по графику цикличности и добиться высоких скоростей проходки при наименьших затратах труда.
Применение способа проходки сплошным забоем в устойчивых породах ограничивается в большинстве случаев выработками, ширина которых не превышает 20 м, а высота — 10 м. Это связано как с технической возможностью используемых типов оборудования, так и с определенной опасностью раскрытия в один прием незакрепленного пролета значительной ширины. Площадь поперечного сечения выработок, разрабатываемых на полный профиль, обычно не превышает 100—130 м2, имеются, однако, отдельные примеры в исключительно благоприятных инженерно-геологических условиях когда площади таких выработок достигают 160 м2 при наибольшей высоте около 14 м.
При ширине забоя 15—20 м и более проходку удобнее производить с опережением центрального участка на одну-две заходки. Это дает возможность при необходимости осуществить переход на другие более безопасные методы и немедленно закрепить кровлю при появлении признаков возникновения вывалов.
В камерных выработках длиной 100—130 м проходку верхней (подсводовой) части на полный профиль при отсутствии удобных подходов можно осуществлять из поперечных прорезей. В этом случае в первую очередь по всей длине верхней части проходят центральный направляющий ход, из которого через каждый 10—30 м устраивают поперечные прорези шириной примерно по 3 м для размещения бурового оборудования. Раскрытие верхней части производят из прорезей встречными забоями с бурением глубоких шпуров (на всю длину целика). Породу вывозят по направляющему ходу или сбрасывают по воронкам вниз к основанию камеры. Проходку и бетонирование можно вести одновременно на нескольких фронтах, что позволяет сократить время строительства. Вместе с тем при таком способе осложняется механизация погрузочно-транспортных работ и возникает необходимость проходки большого числа мелких вспомогательных выработок (направляющие хода, воронки, прорези). Кроме того, способ применим в исключительно монолитных породах.
Применение способа проходки крупных выработок сплошным забоем в устойчивых породах покажем на нескольких характерных примерах.
Туннель, входящий в состав гидроузла Нурекской ГЭС, имел полуциркульное очертание, ширина сечения Им, высота 6 м. Туннель проходил по песчаникам и алевролитам с = 7 ч- 8. Работы вели во второй половине 1969 г.
Шпуры бурили двумя самоходными установками СБУ-4, в забое располагалось 90 шпуров средней глубиной по 3,8 м, подвигание забоя за взрыв 3,4 м. Одновременно с обуриванием забоя бурили шпуры под анкера, затем устанавливали анкера и навешивали сетку. После взрыва зарядов, проветривания забоя и приведение его в безопасное состояние осуществлялась погрузка породы двумя машинами непрерывного действия ПНБ-Зк в автосамосвалы MA3-503. В сутки выполнялись два проходческих цикла, скорость проходки составила 167 м/мес.
Обуривание забоя
Представляет интерес пример строительства туннеля Манапури в Новой Зеландии длиной 10 км. Этот туннель разрабатывали преимущественно (8,5 км) с одного портала. Форма поперечного сечения туннеля подковообразная шириной и высотой по 10 мг породы гнейсовые с большим притоком воды (0,2—1,0 м3/с).
Обуривание забоя осуществляли 16 колонковыми перфораторами, смонтированными на трехъярусной передвижной буровой раме. В забое размещалось 150 шпуров средней глубиной 4 м, подвигание забоя за взрыв 3,6 м. Шпуры под анкера на глубину 1,5 м бурили с той же рамы четырьмя ручными перфораторами. Установку анкеров и навеску сетки выполняли также с верхней площадки рамы. На отдельных участках туннеля монтировали металлическую арочную крепь. Погрузка породы осуществлялась двумя машинами «Конвей) с ковшом емкостью 1 м3 в вагонетки емкостью 4,3 м3. Погрузочнотранспортное оборудование располагалось на специальном скользящем настиле длиной 137 м. Работы по проходке участка туннеля длиной 8,5 км с одного забоя вели с 1964 по 1968 г. (в течение 56 месяцев) равномерно со средней скоростью за весь период строительства 150 м/мес. Ежесуточно осуществлялось два цикла, в отдельные дни число циклов доходило до четырех, а скорость проходки достигала 13—14 м/сут.
Характерен также пример проходки выработки Нурекскои ГЭС в породах средней крепости. В поперечном сечении выработка имеет трапецеидальное очертание с криволинейным сводом. Высота 7,6 м, ширина от 23 (по почве) до 26 м (по пятам свода). Участок длиной около 100 м расположен в крупнозернистых песчаниках с прослоями алевролитов на карбонатно-глинистом цементе. В отдельных местах породы нарушены и имеют зоны сильно перемятых алевролитов с повышенной густотой трещин напластования. В зонах контактов есть выходы воды с расходом до 7 м3/ч.
В соответствии с указаниями СНиП III-И. 2—62 и на основании имеющегося опыта, подземные выработки при пролете более 20 м проходят с поэлементным раскрытием профиля, поэтому в проекте был заложен штольневой метод. При этом продолжительность строительства описываемого участка составляла 10 месяцев.
На основании результатов проведенного институтом Оргэнерго- строй и трестом Гидроспецстрой комплекса натурных исследований (определение несущей способности железобетонных анкеров в различном возрасте и при разных расстояниях от места взрыва зарядов, исследование перемещений породы с помощью деформометров и на основании маркшейдерских замеров, определение деформаций в массиве с использованием замоноличенных в шпурах гетинаксовых цилиндров с тензодатчиками, измерение ультразвуковым методом глубины нарушенной зоны породы над выработкой) была осуществлена проходка этой выработки сплошным забоем.
Работы вели по следующим этапам — проходка центральной части шириной 13—15 м на длину 3 м с креплением кровли анкерами глубиной 3 м, доборка боковых частей до полного пролета, крепление этих частей анкерами и навеска сетки. После двух таких заходок по 3 м проходку останавливали п производили бетонирование па полный пролет на длину 6 м. Участок длиной 3 м, примыкающий к забою, оставляли все время незабетонированным, что позволяло обуривать забой для следующей заходки. В дальнейшем цикл потеряли.
Шпуры бурили с применением установок СБУ-2 с удлиненными манипуляторами, погрузку породы осуществляли экскаваторами ПП-1 в автосамосвалы МАЗ-205. Анкера устанавливали с площадки, оборудованной на автопогрузчике.
Сооружение этой выработки заняло 6 месяцев, стоимость работ составила 165 тыс. руб.
Проходка сплошным забоем с жесткой крепью
Металлическая арочная крепь. В нарушенных породах средней крепости, не оказывающих горного давления в течение нескольких смен, независимо от длины и площади поперечного сечения выработки может найти применение способ проходки с использованием выдвижных подхватов. Подхваты обычно применяют при монтаже металлической арочной крепи, описываемый же способ позволяет использовать подхваты и при разработке забоя.
Выработку закрепляют металлической многоугольной крепыо на каждой заходке. Крепежная рама или арка состоит из нескольких косяков и двух вертикальных стоек. Косяки соединяют между собой и со стойками приваренными торцовыми накладками и болтами. Рамы устанавливают на расстоянии примерно 1 м одна от другой, продольная жесткость пх обеспечивается металлическими уголковыми распорками.
Кровлю и бока выработки закрепляют затяжкой или покрывают набрызгбетоном. К трем ближайшим от забоя полностью собранным рамам на съемных или сварных хомутах, прикрепленных к косякам крепи, подвешивают выдвижные подхваты из металлических балок двутаврового профиля. Во время установки новой крепежной рамы ое элементы поддерживают на консольной части подхватов. На каждый косяк приходится одпн-два подхвата, которые закрепляют в хомутах металлическими клиньями, удаляемыми при выдвижении подхватов.
Проходка туннеля
В первую очередь с буровых подмостей разрабатывают верхнюю часть забоя по отдельным участкам и устанавливают элементы крепи, при этом косяки поддерживаются выдвижными подхватами. Размер каждого участка выбирают в зависимости от состояния кровли, глубина заходки не превышает 1,5 м. Разработку нижней части и подведение вертикальных стоек осуществляют под защитой закрепленной кровли, удерживаемой арками на подхватах.
Такой способ проходки был впервые применен в 1957—1960 гг. на строительстве туннелей Атарбекянской и Ереванской ГЭС, что позволило повысить темпы работ в этих туннелях примерно в 1,5 раза и снизить стоимость проходки па 15%. Описываемый способ применяется и при строительстве гидротехнических туннелей в Болгарской Народной Республике.
Интересно заметить, что проходку в 1963—1964 гг. автодорожного туннеля Аллегейни в США фирмой Меррит-Чепмен энд Скотт Корпорейшн осуществляли ступенчатым забоем с металлической арочной крепью и восьмью выдвижными продольными подхватами из двутавровых балок. Метод проходки и конструкция подхватов аналогичны описанным выше. Опыт США также подтверждает высокую эффективность метода проходки туннелей сплошным забоем с применением металлической арочной крепи и выдвижных подхватов в нарушенных породах средней крепости.
Чтобы избежать необходимости поэлементного раскрытия сечения с поэтапным возведением арочной крепи в нарушенных породах, при отсутствии односторонних нагрузок возможно применение опережающих анкеров в сочетании с металлическими арками. Для этого по контуру выработки примерно через каждые 0,5 м бурят горизонтальные шпуры на глубину 2—4 м параллельно оси туннеля. Эти шпуры заполняют цементно-песчаным раствором и в них вставляют штанги из арматуры периодического профиля. Концы штанг приваривают к металлической арочной крепи, устанавливаемой вплотную к забою. Подвигание забоя после взрыва, таким образом, осуществляется под прикрытием опережающей крепи, причем концы анкеров, уходящие в массив, заделаны в него не менее чем на 0,5— 1 м. После взрыва и уборки породы под защитой штанг монтируют арочную крепь и начинают подготовку к следующей заходке. В Советском Союзе этот метод был применен Гидроспецстроем при проходке нарушенных зон в туннеле Арпа-Севан.
ГЭС Торрехон в Испании с применением опережающих анкеров и металлических арок. Глубина заходок составляла 2— 2,5 м, длина опережающих анкеров была равна 8—10 м, причем концы анкера, заделываемые в массив, имели длину от 1 до 2 м. Следом за проходкой бетонировали свод, а при отставании бетона от забоя породу с опережающими анкерами и стальными поперечными арочными подхватами покрывали набрызгбетоном.
Схема крепления камеры с применением опережающих анкеров
При строительстве одного из транспортных туннелей в США пролетом 10 м применяли опережающие анкера длиной 9 м на расстоянии 45 см друг от друга. Анкера устанавливали по своду выработки в скважины, пробуриваемые вдоль туннеля через отверстия в стенке двутавровых балок арочной крепп, арки располагали с шагом 60—120 м по длине туннеля.
Бетонная крепь (метод Бернольда). Начиная примерно с 1968 г. в Швейцарии и ряде других стран при проходке туннелей сплошным забоем в нарушенных породах начали применять патентованную систему крепления, названную креплением по методу Бернольда. Принцип этой системы состоит в возведении жесткой армированной бетонной крепп (обычно толщиной 20—30 см) вслед за проходкой забоя с применением специальных опалубочно-арматурных щитов различных размеров и форм. Эти щиты размером примерно 1 X 1,2 м представляют собой тонкую (1; 2 и 3 мм, массой от И до 33 кг каждый) и гибкую перфорированную металлическую конструкцию. Щиты закладывают за монтажные арки (кружала) и соединяют между собой внахлестку с помощью тяг. Монтажных арок-кружал обычно бывает не более 6—12 на каждый забой.
Пластичная бетонная смесь (водоцементное отношение 0,40— 0,45), подаваемая бетононасосом или пневмобетоноукладчиком, заполняет пространство между опалубочными щитами и породой, причем щиты начинают работать в качестве арматуры. Бетонирование ведется по сечению в направлении снизу вверх по мере установки щитов. В процессевибрирования бетонная смесь проникает через отверстия в щитах и омоноличивает конструкцию. В качестве антикоррозийной защиты осуществляют торкретирование поверхности щитов после окончания бетонирования. Торцовую опалубку выполняют из щитов аналогичного типа. После затвердевания бетонной смеси (через 1,5—2 суток или ранее при применении ускорителей твердения) монтажные арки передвигают вперед, причем каждые 2—3 арки соединены в единую конструкцию и после раскру- жаливания перемещаются на тележках без их демонтажа.
Проходка сплошным забоем с комбинированной крепью
В слабых породах после взрыва одновременно с погрузкой породы можно производить предварительное покрытие кровли тонким слоем набрызгбетона, а затем бетонирование сводчатой части выработки, при этом монтажные арки, поддерживающие щиты опираются на выдвижные подхваты. После окончания погрузки подводят боков),ie стойки монтажных арок, за них закладывают опалубочные щиты и осуществляют бетонирование стен выработки. Возможно применение также двойной оболочки из щитов Бернольда.
Описываемый метод получил уже достаточно широкое распространение. В частности, в 1971 г. начато строительство четырех автодорожных туннелей пролетом 7,8 м и общей длиной 3,6 км на участке шоссе вдоль Женевского озера. Работу вели в трещиноватых осадочных породах способом сплошного забоя с использованием крепления по методу Бернольда. Кроме того> этот способ применен в Сен-Готардском туннеле, в котором до 1972 г. было уже забетонировано 25 тыс. м2 туннеля. Этим методом в Швейцарии были закреплены туннели специального назначения площадью до 120 м2, железнодорожный туннель площадью 106 м2 длиной 3 км и другие туннели . К началу 1973 г., т. е. примерно за 5 лет метод был применен в 12 странах при строительстве 67 туннелей общей длиной 24 км. Намечается использование его в ближайшие годы в подземных выработках общей длиной около 200 км.
К основному преимуществу проходки туннелей с креплением по системе Бернольда относится возможность быстрого создания индустриальной несущей монолитной армированной бетонной крепи немедленно вслед за продвиганием забоя. Это позволяет в сочетании с выдвижными подхватами разработать туннель сплошным сечением даже в весьма слабых породах, устойчивое состояние которых сохраняется лишь в течение нескольких часов. При этом крепление по методу Бернольда оказывается не дороже, чем при применении: набрызгбетона и металлической сетки в сочетании с арками.
Принципиальное отличие этого способа от других заключается в поэтапном создании вокруг выработки в процессе ее проходки такой несущей крепи, которая упрочняет окружающую породу и вовлекает ге в работу. Одним из элементов этой крепи являются анкера (обычные или с предварительным напряжением), другим — набрызгбетои. В ряде случаев под защитой покрытия из набрызгбетона производят цементацию окружающего выработку горного массива.
Комбинированную крепь можно возводить сразу по всему периметру выработки или по отдельным его участкам. Во втором случае фронт проходки забоя может оказаться растянутым на 30—50 м.
Участок туннеля
Использование способа проходки выработок сплошным забоем с применением комбинированной крепи покажем на примере строительства Нурекской ГЭС.
Участок туннеля шириной 11,6 ми высотой 7,6 м на длине около 230 м проходил в слабых скальных породах, представленных переслаивающимися алевролитами и песчаниками с коэффициентом крепости = 2. В поперечном сечении туннель имел корытообразное очертание с криволинейным сводом. Порода в образце достаточно прочная, но массив сильно разбит системами трещин, заполненных рыхлым материалом или глинкой трения.
Была сделана попытка проходить этот туннель сплошным забоем с применением металлической арочной крепи, однако вывалы породы привели к необходимости немедленной остановки забоя и бетонирования туннеля. Возник вопрос о переходе на штольневые способы проходки. Тем не менее, было решено проверить возможность проходки туннеля сплошным забоем с применением комбинированной крепи. Для этого был проведен комплекс модельных исследований, позволивший сопоставить несущую способность различных типов крепи и выдать ряд практических рекомендаций по осуществлению проходки туннеля сплошным забоем, что и было принято к исполнению.
Для уменьшения сейсмического эффекта взрыва и сохранения устойчивости стен и кровли туннеля число шпуров было снижено. Для исключения пересыпания шпуров после удаления буровой штанги их устья располагали преимущественно в прослоях песчаника, отклонение шпуров от паспортного положения разрешалось не более 20 см. Применяли технологию контурного взрывания по методу сближенных зарядов с использованием рассредоточенных зарядов с детонирующим шнуром. Конструкцию клинового вруба выбирали в зависимости от расположения пластов и их устойчивости в центральной части забоя. Взрывчатые вещества применяли пониженной работоспособности. Величина заходкп за взрыв не превышала 1,5 м (по сравнению с 3,5—4 м в крепких породах).
Первый слой набрызгбетона толщиной 5 — 6 см наносили после взрыва и проветривания забоя с отвала взорванной породы или с монтажного гидроподъемника с шарнирной стрелой. Анкерную крепь из железобетонных анкеров глубиной 2,8 м с шагом 1 м устанавливали после нанесения первого слоя набрызгбетона во время обуривания забоя. Второй слой набрызгбетона толщиной 7—9 см наносили на расстоянии 10—12 м от забоя. При появлении трещин в первом слое набрызгбетона на этих; местах к анкерам подвешивали металлическую сетку из проволоки толщиной 4—6 мм с ячейками 8—10 см, и второй слой наносили по этой сетке.
Бетонирование туннеля и цементацию породы вели на расстоянии 100 м и более от забоя. В процессе проходки вели постоянные маркшейдерские наблюдения за устойчивостью туннеля и состоянием крепи.
По сравнению с проектным решением по проходке этого участка штольневыми методами достигнута экономия средств 250 тыс. руб., затраты труда на 1 м3 разработки породы сократились почти в 3 раза, а стоимость разработки 1 м3 породы — в 1,9 раза. Скорость проходки туннеля возросла в 1,7 —1,8 раза.
Проходка сплошным забоем с податливой крепью (новоавстрийскпй способ)
При этом способе, предназначенном для слабых пород, подземную выработку вначале укрепляют деформируемой замкнутой крепью, плотно прилегающей к породе, а после того, как горное давление и осадка контура выработки стабилизируются, возводят по всему периметру туннеля постоянную крепь, поддерживающую первоначально установленную крепь. Между наружной и внутренней крепями предусматривается изоляция.
Обычно наружная крепь представляет собой покрытие из набрызгбетона, распределительной арматурной сетки, закрепляемой к породе короткими конструктивными анкерами или опирающейся на легкие металлические арки либо решетчатые фермы. Внутренняя крепь выполняется из монолитного бетона или набрызгбетона. Толщина первоначального покрытия из набрызгбетона составляет 10—20 см, а внутренней крепи 25—35 см. Таким образом, общая толщина постоянной крепи при новоавстрийском способе в результате перераспределения нагрузок и усилий значительно уменьшается по сравнению с толщиной крепи при других способах.
Вопрос 8. Основные методы разработки горных пород. Ручная разработка. Разработка ручным механизированным инструментом. Проходка буровзрывным способом. Паспорт буровзрывных работ. Методы взрывания. Основные типы врубов и условия их рационального применения. Бурение шпуров . Применение современных буровых инструментов и машин. Классификация.