Расчёт нагрузки на крепь устья ствола

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 20Следующая ⇒

Расчётное горизонтальное (радиальное) давление Р_n,кПа (тс/м²) на крепь устья ствола определяется по СНиП П-94-80. Расчётное горизонтальное давление Р_n в малосвязных, глинистых породах наносов определяется по формуле

, (2.1)

где n - коэффициент перегрузки, равный 1,3;

Ку - коэффициент, принимаемый равным 1,7 при расстоянии от проемов в крепи более 20м и 2,9 при расстоянии менее 20 м;

r₀ - радиус ствола в свету, м;

φ - угол внутреннего трения пород, град.;

γ - объёмный вес наносов, кН (тс/м²);

Н - глубина рассматриваемого участка от поверхности, м;

ψ - безразмерный коэффициент, определяемый из выражения

. (2.2)

Р_Ф_max - максимальная пригрузка от зданий и сооружений, кПа (тс/м²), определяемая по формуле

, (2.3)

где - пригрузка от i - здания (сооружения), расположенного на поверхности на расстоянии не более 5r₀, кПа (тс/м²), определяемая по формуле

, (2.4)

где - масса (вес) здания (сооружения), кН (тс);

- расстояние от контура сечения ствола до наиболее удаленной точки по длине здания (сооружения), м;

- тангенциальный размер (по ширине) здания (сооружения), м;

- угол, заключенный между радиусом, проходящим через центр тяжести здания (сооружения) первого и линией приложения максимальной суммарной нагрузки, град. (рисунок 2.1), определяется по формуле

, (2.5)

где _i - угол, заключенный между радиусами, проходящими через центры тяжести зданий (сооружений) первого и i-го, град.

Рисунок 2.1 – Схема к расчёту пригрузок от зданий

(сооружений), расположенных на поверхности вблизи ствола

Горизонтальное (радиальное) давление P_n определяется при Н = 0 и глубине Н до рассматриваемого участка.

Способы проходки стволов

Строительство стволов является одним из сложных, трудоёмких и продолжительных процессов в общем комплексе работ по строительству горного предприятия. Это обусловлено некоторыми особенностями: постоянно изменяющейся глубиной, стеснёнными условиями выполнения большинства технологических процессов, необходимостью применения сложного и часто перемещающегося по высоте подвесного проходческого оборудования, наличием постоянно увеличивающихся с глубиной притоков воды в забой, сложным режимом работы подъёмов и проветривания и другими факторами. Различное сочетание этих факторов оказывает существенное влияние на скорости строительства стволов и шахты в целом.

Проходка ствола – это комплекс работ по разрушению породы в забое, погрузке и выдаче её на поверхность и возведению постоянной крепи, являющейся составной частью строительства ствола.

Способы проведения стволов зависят от устойчивости горных пород и их обводнённости. Обычные способы применяют при проведении выработок в достаточно устойчивых породах, допускающих обнажение без применения крепи и специальных средств по борьбе с поступающей водой. В неустойчивых породах, не допускающих обнажения пород без предварительного применения специальных средств по их упрочнению, или хотя и устойчивых, но требующих дополнительных средств для предотвращения поступления воды, а также в удароопасных условиях применяют специальные способы проведения выработок.

Строительство вертикальных стволов включает выполнение ряда работ, в число которых входят: подготовка промышленной площадки, строительство устья ствола, монтаж проходческого оборудования на поверхности, проходка технологического отхода, монтаж проходческого комплекса в забое или на поверхности и спуск его в ствол, проходка ствола до проектной глубины, рассечка ствола с сопряжениями горизонтальных выработок околоствольного двора, демонтаж проходческого оборудования и выдача его на поверхность, монтаж оборудования для армирования ствола, монтаж эксплуатационного оборудования.

Крепь устьев стволов

Независимо от вида крепи протяжённой части устье ствола должно быть закреплено несгораемой крепью. Чаще крепят устье ствола монолитным железобетоном, монолитным бетоном. Реже применяют железобетонные тюбинги. На выбор типа крепи оказывают влияние физико-механические свойства пород, окружающих устье ствола, величина нагрузки, слагающейся от горного горизонтального давления и нагрузки от зданий и сооружений, расположенных на поверхности вблизи устья ствола.

Конструкции крепи зависят от нагрузок, размеров проёмов каналов, диаметра ствола и мощности наносов.

На рисунке 2.2 приведены наиболее распространенные варианты устьев. При мощности наносов 10-12 м опорный венец закладывают в коренных породах. Копер в этом случае опирается на оголовок (рисунок 2.2, а). При значительной мощности наносов опорный венец в коренных поводах заложить невозможно, поэтому устье проходят на глубину 10-12 м такой конструкции, в которой вертикальную нагрузку воспринимает только оголовок (рисунок 2.2, б).

Если коренные породы выходят на поверхность, то копер имеют самостоятельный фундамент (рисунок 2.2, в). При наличии в устье каналов оголовок усиливают опорным двухконическим венцом (рисунок 2.2, г).

На стволах с башенным копром устью придают более сложную конструкцию, в которой устье является одновременно фундаментом под копер (рисунок 2.2, д). Могут применяться и другие конструкции в зависимости от наличия каналов, физико-механических свойств наносов.

Нижнюю подошву каналов располагают на 1 м выше опорного венца. Над лестничным отделением верхних отметок устьев устраивают металлические ляды, а над вентиляционными отделениями - металлические решетки или герметичные перекрытия из несгораемых материалов.

Рисунок 2.2 – Конструкции устья ствола

Строительство устьев стволов

Строительство устьев стволов является одной из сложных работ при проходке стволов - темпы проходки их низкие, что отрицательно влияет на сроки строительства стволов.

После проходки устья ствола проходится участок технологического отхода для размещения проходческого оборудования. Глубина технологического отхода принимается при совмещенной схеме проходки и использовании породопогрузочных машин с механическим вождением не менее 30 м, при параллельно-щитовой схеме и наборе соответствующего комплекта проходческого оборудования - 70 м.

Проходка устья ствола и технологического отхода при благоприятных горно-геологических условиях осуществляется по двум схемам:

- с применением передвижного проходческого оборудования;

- с применением постоянного проходческого оборудования.

Выемку породы и возведение постоянной крепи при проходке устья ствола производят на всю глубину или звеньями. Очередность работ следующая:

- выемку породы на глубину оголовка выполняют с помощью экскаватора;

- возводят оголовок из монолитного бетона или железобетона. В нижнем обрезе оголовка заделывают анкерные крючья для подвески временной крепи.

После выполнения этих работ устанавливают раму-шаблон, монтируют все проходческое оборудование, располагая его вокруг ствола. Затем производят выемку породы на всю глубину устья ствола (при небольшой мощности наносов) или звена с возведением временной крепи вслед за продвиганием забоя. Разделывают вруб под опорный венец, возводят его и от опорного венца снизу вверх возводят постоянную крепь. Временную крепь, если позволяют условия, демонтируют. После окончания работ по устью ствола раму-шаблон заменяют на основную проходческую (нулевую) раму.

Достоинства этой схемы:

- устье проходится в подготовительный период;

- можно применять при слабых наносах;

- малый объём подготовительных работ.

Недостатки:

- перерыв в работе на замену временного проходческого оборудования на постоянное;

- невысокие технико-экономические показатели.

Проходку устьев с применением проходческого оборудования используемого для проходки основной части ствола, возможно выполнять по двум схемам:

- с использованием временных проходческих копров и подъёмных машин;

- с применением копров и подъёмных машин, используемых в

дальнейшем при эксплуатации шахты.

В каждой из этих схем выемка породы и возведение постоянной крепи могут выполняться как по последовательной, так и по совмещенной схемам. Выбор схемы производят, исходя из физико-механических свойств горных пород и технико-экономического анализа.

Схему с применением временного проходческого оборудования целесообразно применять в тех случаях, когда это оборудование может быть использовано для проходки основной части ствола и постоянной эксплуатации (вентиляционные и фланговые стволы). Проходку устья ствола с применением постоянных копров и подъёмных машин целесообразно применять, когда для приспособления постоянного копра к проходке и после проходки к эксплуатации требуются минимальные затраты средств и времени и при наличии устойчивых наносов. При данной схеме оснащения необходимо до начала монтажа постоянного копра пройти 5-6 м устья, закрепить оголовок и установить подкопровую раму. Эта схема считается наиболее прогрессивной, так как к окончанию оснащения проходки ствола на строительной площадке бывают возведены необходимые сооружения и проложены коммуникации, что позволяет наиболее полно механизировать основные процессы, повысить скорость строительства и снизить стоимость проходки устья и всего ствола.

Достоинства схемы:

- минимальная продолжительность переходного периода (от схемы с временным оборудованием на схему с постоянным);

- максимальная общая скорость строительства;

- более высокие технико-экономические показатели;

- наилучшая организация работ и технологичность.

Окончательный выбор технологической схемы проходки устья

ствола и схемы оснащения производят по наименьшей общей продолжительности, стоимости, трудозатратам и наибольшей скорости строительства ствола.

Отбойка породы в зависимости от ее физико-механических свойств может производиться (в слабых породах) отбойными молотками или пневмоломами слоями толщиной 0,4-0,6 м от центра ствола к стенкам. Породы средней крепости и крепкие отбивают с помощью буровзрывных работ. Глубина шпуров 1,0-1,3 м, величина заряда 0,2-0,4 кг.

Погрузку отбитой породы в бадьи производят грейферами типа КС-3 вместимостью 0,22 м³ или 0,65 м³ от погрузочной машины КС-2У/40. Гружёные бадьи поднимают автомобильными кранами или лебедками. Разгружают бадьи в бункеры, а из бункеров автосамосвалами отвозят в отвал или используют для планировки территории. Работы по проходке устья в крепких породах начинают с планировки участка заложения ствола и укладки рамы-шаблона, изготовляемой, как правило, из стальных прокатных профилей (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Рама-шаблон:

а - из деревянных брусьев; б - металлическая

Раму-шаблон устанавливают на столбчатые бетонные фундаменты. На балки рамы-шаблона укладывают кольцо из швеллеров, собираемое в зависимости от диаметра устья из 5-10 сегментов, которые соединяют между собой при помощи накладок и конусных штырей. Кольцо к балкам крепят при помощи металлических скоб, планок и гаек.

К раме-шаблону подвешивают кольца временной крепи на z-образных подвесках из круглой стали диаметром 30-32 мм. Кольца временной крепи изготовляют из швеллерного профиля № 16 - 22 в зависимости от диаметра ствола, устойчивости пород и расстояния между кольцами. Каждое кольцо собирается из отдельных сегментов весом не более 60 кг, длиной 2,5-3,0 м. Наружный диаметр кольца должен быть на 150-200 мм меньше диаметра устья вчерне. Расстояние между кольцами по высоте 0,5-1,0 м. Подвески по периметру кольца ставятся через 1,0-2,0 м. Сегменты между собой соединяются накладками и штырями.

Между кольцами временной крепи для придания жёсткости в вертикальном направлении устанавливаются трубчатые распорки диаметром 100-120 мм. Распорки устанавливают около каждой подвески или через одну. Пространство между кольцами и породной стенкой затягивают досками толщиной 40-50 мм, шириной 150-200 мм и длиной на 200-300 мм больше расстояния между кольцами.

Временную крепь устья возводят в следующем порядке:

- после выемки породы на величину заходки, равную расстоянию между кольцами, в забой опускают подвески и подвешивают их по периметру на вышерасположенное кольцо временной крепи;

- спускают сегменты, укладывая их на крючья, и соединяют между собой в кольцо;

- кольца центрируют относительно осевого отвеса и расклинивают;

- устанавливают затяжки и распорки и заполняют закрепленное пространство породой.

Протяженность участка из временной крепи составляет 8-10 м.

Постоянную крепь возводят от опорного венца. Бетон укладывают слоями высотой 30-40 см за деревянную или инвентарную металлическую опалубку. Подают бетон с поверхности по трубам. Для уплотнения уложенного за опалубку бетона его вибрируют с помощью вибраторов.

Деревянная опалубка (при глубине устья до 10 м) состоит из кружал и досок. Металлическая опалубка (при глубине устья больше 10 м) состоит из отдельных сегментов высотой 0,75-1,5 м и длиной по дуге 1,5-2,0 м. Сегменты готовят из листовой стали толщиной 3-5 мм, усиленными по периметру уголками. Между собой сегменты соединяют болтами через отверстия в уголках.

Выбор средств механизации для проходки устья ствола зависит от глубины, диаметра, горно-геологических условий, вида постоянной крепи и других факторов. В практике шахтного строительства для этой цели применяют краны К-161, МПК-25, ПК-1, установки ППУ-1, агрегаты ПА-2, КЛШ-3, экскаваторы и другое оборудование.

После окончания всех работ по проходке устья ствола раму-шаблон меняют на основную проходческую (нулевую) раму, с помощью которой перекрывается устье ствола (рисунок 2.4). На нулевой раме производится посадка и высадка людей в бадьи, загрузка и разгрузка бадьи материалами и оборудованием при спуске в ствол и подъеме из ствола.

1 – шкив; 2 – проём для бадей; 3 – раструб для вентиляции

Рисунок 2.4 - Нулевая рама

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1106; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!