Файл: Введение в горнодобывающей промышленности выработки широко используются для разработки полезных ископаемых.docx
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 119
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Параметры нарушенной зоны устанавливаются путём инструментальных измерений или расчётом по данным изучения трещиноватости и размеров выработок.
Стойки крепи должны устанавливаться на основании, очищенном до скалы. В сыпучих породах стойки устанавливаются в лунки, глубина которых должна быть не менее 10 см.
Установленная рама расклинивается в боковых породах деревянными клиньями. В тех случаях, когда допущены значительные вывалы, жесткость рамы обеспечивается с помощью металлических скоб.
На верхняки крепи устанавливается всплошную затяжка из обаполов или подтоварника. Пространство между затяжкой и кровлей выработки забучивается подтоварником или бревнами. В слабоустойчивых породах необходимо производить затяжку и забутовку также и боков выработки.
Возведение металлической крепи отличается от возведения деревянных рам способом соединения верхняка со стойками. Устанавливаемые стойки целесообразно скреплять металлическими стяжками с ранее установленными рамами. Это облегчает монтаж крепи, а в дальнейшем повышает жесткость всей системы.
Вместо металлических стоек в исключительных случаях стенки выработки могут быть закреплены бетоном, на который устанавливаются металлические верхняки. Для исключения деформаций косого изгиба при применении в качестве верхняков металлических балок из двутавра или швеллера, верхняки между собой распираются.
В выработках находят также применение подвесные (потолочные) виды крепи, которые состоят из железобетонных штанг, закрепляемых в стенках и кровле выработок, и металлических подхватов или деревянных верхняков.
Пространство между подхватами или верхняками и кровлей выработки забутовывается деревом.
Глубина закрепления железобетонных штанг в массиве определяется паспортом крепления и должна быть не менее 1 м.
2. Бетонная и железобетонная крепь.
Монолитная бетонная и железобетонная крепь обладает высокой несущей способностью, долговечна, огнестойка и может применяться в любых горно-геологических условиях. Рациональная область применения - выработки днища блоков, пройденные в нарушенных породах (окисленных зонах и зонах дробления).
Для производства бетонных работ в подземном руднике используют портландцементы (ГОСТ 10178-76) или быстротвердеющие глиноземистые цементы (ГОСТ 969-77). Марка цемента должна быть не ниже 300. Если бетон предназначен для заполнения пустот или только для придания конструктивным элементам заданной формы, то марка бетона может быть снижена до М 100.
В качестве крупного и мелкого заполнителя при приготовлении бетона можно использовать щебень и отсевы дробления, получаемые из пустых пород. Применение бедных руд (на ОАО Апатит - содержание Р2О5 не выше 10%) допускается только для производства мелкого заполнителя.
При ручной укладке бетона фракция щебня должна находиться в пределах 5-70 мм, а при механизированной укладке с помощью пневмобетоноукладчиков 5-30 мм.
Толщину бетонного крепления можно определить по формуле:
Q
Δ0=5.1 Кз R √ ------- м, (3.13)
[σ]c
где Q – нагрузка на крепь (кгс/м2), отнесённая к 1 м2 выработки: Q = 0.5 ρ lн (при равномерно распределённой нарушенной зоне) и Q = 1/3 ρ lн(при параболически распределённой нарушенной зоне), ρ – объёмный вес пород, кгс/м3; lн – размеры нарушенной зоны м.
R – полупролёт выработки, м; [σ]c – предел прочности бетона на сжатие, марка бетона, кгс/м2.
Кз – коэффициент запаса прочности крепи (для буродоставочных штреков или ортов Кз = 1.0, для откаточных, вентиляционных и материально-ходовых штреков или ортов Кз = 1.5, для скреперных штреков или ортов Кз = 1.7).
Толщина бетонной крепи должна быть не менее 0.5 м для скреперных и буродоставочных, не менее 0.4 м для откаточных и не менее 0.3 м для материально-ходовых и вентиляционных выработок.
Для сокращения сроков схватывания бетона применяются ускорители твердения (в % от массы цемента): хлористый кальций - 3-5%. жидкое стекло - 2-5%, поташ - 1-3%, хлористый натрий - 2-4% и др.
Качество подготовки выработки для возведения бетонной (железобетонной) крепи контролируется участковым маркшейдером. Отклонения в меньшую сторону, вызывающие уменьшение толщины бетонной обделки, допускаются на отдельных участках не более 5 см. Допускаемые отклонения в большую сторону регламентируются в зависимости от назначения выработки и условий выполнения бетонных работ.
Опалубка должна быть строго привязана к горизонтальной в вертикальной осям выработки. Она состоит из грузонесущих элементов (стоек и кружал) и обшивки. Грузонесущие элементы устанавливаются через 0.8-1.0 м и должны быть надежно раскреплены, чтобы исключить смещение крепи. Элементы обшивки должны плотно прилегать друг к другу, чтобы исключить вытекание цементного молока.
В нарушенных (окисленных) породах для основания под бетонную крепь должны быть проделаны углубления на 20 см ниже подошвы выработки или дна водосточной канавки.
Бетонирование стен должно производиться участками длиной не более 5 м. Бетонирование сводов на каждом участке должно производиться симметрично от пяты к замку, заходками не более 2 м при ручной укладке и 4-5 м при укладке с помощью бетоноукладчика. Перед началом нового цикла бетонирования поверхность затвердевшего бетона должна быть обмыта и удалены отслоившиеся куски породы.
При ручной укладке бетонная смесь должна быть тщательно уплотнена при помощи пневматических или электрических вибраторов. При механической укладке уплотнения не требуется.
Укладка бетона при температуре ниже +4°С должна производиться с обогревом, на быстротвердеющем цементе или с использованием ускоряющих добавок.
Максимальная дальность подачи бетона с помощью пневмоукладчиков по горизонтали составляет 150 м, по вертикали - 15 м.
При работе бетоноукладчика в выработке, имеющей сквозной проход, с противоположной стороны подачи бетона должен быть установлен аншлаг “Стой! Хода нет”. Подача сжатого воздуха в бетоноукладчик разрешается при удалении людей от места укладки бетона на расстояние не менее 10 м.
При обнаружении деформаций или смещения опалубки укладка бетона должна быть немедленно прекращена. Опалубка должна быть исправлена под руководством горного мастера до начала схватывания бетона. Опалубка демонтируется не ранее чем через 7 дней после окончания укладки бетона.
Бетонная смесь для возведения крепи может приготовляться на поверхностных и подземных бетонных узлах, а при небольших объемах работ - на месте возведения крепи.
Если в процессе эксплуатации в бетонной крепи произошло образование трещин, то за этими участками устанавливается постоянное наблюдение. В тех случаях, когда трещины с течением времени расширяются и может произойти обрушение, эти участки перекрепляются
Набрызг-бетонная крепь может применяться в выработках, пройденных в устойчивых и среднеустойчивых породах. Минимальная толщина набрызг-бетона должна быть не менее З см, а на участках динамических проявлений горного давления - не менее 10 см. Набрызг-бетонная крепь может быть усилена за счет предварительной установки штанг или армирования слоя набрызг-бетона.
Набрызг-бетон может применяться для ремонта бетонной и восстановления набрызг-бетонной крепи.
При полном соблюдении технологии набрызг-бетон имеет высокую прочность при сжатии ([σ]с = 2ОО÷350 кгс/см2), хорошее сцепление с породами (τ = 12-30 кгс/см2) и при схватывании создает единую систему “крепь-порода”.
Нанесёние набрызг-бетона производится специальными машинами. Поверхность выработки, подлежащая креплению набрызг-бетоном, должна быть тщательно промыта напорной водой. Расстояние от сопла до закрепляемой поверхности выработки должно быть в пределах 0.8-1.5 м. Во всех случаях нужно стремиться, чтобы ось сопла была перпендикулярна закрепляемой поверхности выработки. Для получения равномерного слоя набрызг-бетона сопло при работе должно совершать круговые движения.
Для возведения набрызг-бетона состав цементно-песчаной смеси должен быть при марках цемента до 400 - Ц:П = 1:3, свыше 400 - Ц:П = 1:4.
Цементно-песчаные смеси для набрызг-бетона приготовляются растворомешалкой или вручную. Сухая смесь должна быть использована в течение 4 ч с момента приготовления.
Регулирование подачи воды в сопло производится вентилем для получения необходимой консистенции бетона. При недостаточном смачивании получается большое количество отскока, а при излишнем смачивании бетон на стенках «оплывает».
Толщина набрызг-бетонной крепи рассчитывается по формуле:
Qобщ
Δ=0.5 √ ------- м, (3.14)
[σ]р
где Qобщ – нагрузка на крепь; [σ]р - расчетная величина сопротивления набрызг-бетона и армированного фиброй набрызг-бетона осевому растяжению (для проектных марок набрызг-бетона 300, 400, 500 соответственно 120, 140, 160 тс/м2 при наличии армирования и 100, 120, 140 тс/м2 при отсутствии армирования).
Набрызг-бетон наносится слоями на стенки выработки толщиной не более 2-З см, на кровлю - 1.5-2 см, с таким расчётом, чтобы вес нанесенного материала не превышал силы сцепления его с породой. При применении обычного портландцемента слои повторно наносятся через 18-20 ч. При применении добавок ускорителей схватывания бетона последующие слои набрызг-бетона наносятся в зависимости от рекомендаций, указанных в инструкциях по применению этих добавок.
Крепь из набрызг-бетона возводится на стенках выработки в направлении снизу вверх, а на своде - в направлении от пяты к замку свода.
Крепление в местах, где наблюдается капеж воды, должно производиться с применением быстротвердеющих цементов или добавок - ускорителей схватывания бетона.
Полимерцементный набрызг-бетон на основе стабилизированного синтетического латекса по сравнению с обычным набрызг-бетоном обладает повышенным сцеплением с горной породой и снижает потери материала в отскок в 2-3 раза.
Для приготовления водолатексной эмульсии используется герметичная емкость, в которой стабилизированный (в заводских условиях или перед его использованием) синтетический латекс перемешивается с водой до получения раствора однородного состава. Содержание латекса в водном растворе по отношению к массе цемента в сухой набрызг-бетонной смеси составляет 2%.
Водолатексная эмульсия из емкости подается к соплу набрызг-бетонной установки с помощью насоса.
Армированный набрызг-бетон, состоит из цементно-песчаной смеси и произвольно расположенных металлических или других типов волокон (фибр). Применение армированного набрызг-бетона (фибробетона) позволяет повысить сейсмостойкость крепи и её сопротивляемость ударным нагрузкам. В состав смеси армированного набрызг-бетона входит: цемент марки не ниже 300 с расходом 300-400 кг/м3, заполнитель с постоянным гранулометрическим составом при крупности зерен не более 12 мм; фибра до 5-8% от массы цемента.
Особых отличий в технологии нанесения традиционного и армированного набрызг-бетона нет. Наиболее предпочтителен для нанесения армированного набрызг-бетона «мокрый> способ.
При использовании фибробетона рекомендуется первый выравнивающий слой наносить без фибры. Второй несущий слой наносится с фиброй на еще не схватившийся первый слой. При необходимости, в последнюю очередь формируют изолирующий слой без фибры. Интервал между нанесением слоев определяется практически, исходя из сроков схватывания бетонной смеси.
3. Анкерная крепь.
Железобетонные штанги наиболее широко используются при креплении горных выработок, как в России, так и за рубежом, поскольку имеют относительно низкую удельную стоимость установки и несущую способность 5070 кН. Недостаток железобетонных штанг – относительно длительное достижение анкером расчётной нагрузки (обычно до 10 суток). При использовании быстротвердеющих цементных растворов железобетонные штанги воспринимают нагрузку через 1.5÷2 ч.
Полный цикл установки железобетонных штанг, включая бурение шпуров, подачу раствора и введение арматуры, выполняют самоходные установки Robolt 06 фирмы Sandvic с производительностью около 40 анкеров в смену.
Железобетонные штанги имеют высокую прочность сцепления стержня с бетоном (τ = 35-60 кгс/см2) и бетона с боковыми породами (τ = 100 кгс/см2), что позволяет применять их в качестве несущей конструкции практически во всех горно-геологических условиях за исключением окисленных и тектонических зон и обводнённых участков, когда из шпуров поступает вода прерывистыми или постоянными струйками.
В практике работы рудников применяются железобетонные штанги различных конструкций: без опорных плит, с опорными плитами, с высаженной головкой или с резьбой и гайкой и др.
При явно выраженной слоистости пород, когда разрушение ее происходит от нарушения связей между слоями, шпуры под штанги следует располагать вкрест простирания слоев.
Заполнение шпуров цементно-песчаным раствором производится пневмонагнетателем. Шпуры должны полностью заполняться цементно-песчаным раствором.
Цементно-песчаная смесь должна быть однородной по цвету массы, её необходимо использовать в течение 1 ч с момента приготовления. Запрещается применять смесь с попавшим в нее маслом, солидолом и различными органическими примесями.
После заполнения 10-12 шпуров раствором в них вводятся стержни штанг.
Стержни штанг изготавливаются из горячекатаной арматурной стали и периодического профиля диаметром 12-16 мм. Для изготовления стержней железобетонных штанг можно также применять гладкую круглую сталь и обезжиренные пряди стальных канатов.