Применявшиеся до шестидесятых годов XX века конструкции и схемы жесткой армировки с расстрелами из проката двутаврового профиля и рельсовых или деревянных проводников вполне удовлетворяли типичным до 60-х годов прошлого века условиям: в основном неглубоких шахт малой мощности с подъемными установками с полезной грузоподъемностью 8-10 т и скоростью движения подъемных сосудов 5-6 м/с.

Жесткая металлическая армировка с расстрелами балочного типа широко применяется в шахтных стволах. Ее доля составляет около 75%, а с учетом жесткой смешанной армировки (металлические расстрелы и деревянные проводники) - более 80%. Устоявшийся традиционный подход в проектировании армировок стволов способствовал тому, что такая армировка наиболее востребована. Накопленный опыт строительства и эксплуатации жестких многорасстрельных армировок, которые по праву считаются наиболее проверенными и надежными.

В настоящее время глубина шахтных стволов превышает 1000 м, грузоподъемность подъемных сосудов достигает 100 т, а скорость находится в пределах 20 м/с. На армировку ствола глубиной 1000м затрачивается 1200-1500 т металлопроката, что связано с высокой трудоемкостью изготовления и монтажа. Это и обусловливает совершенствование проектирования новых схем армирования.

В практике проектирования, строительства и эксплуатации возникают следующие проблемы:

возросла реальная вероятность возникновения аварийных ситуаций с тяжелыми последствиями из-за выхода подъемных сосудов из проводников и зацепления ими за расстрелы и инженерные коммуникации;

сократился срок службы элементов армировки из-за интенсивного истирания проводников, накопления усталостных напряжений и коррозионного износа;

увеличилась стоимость эксплуатации стволов вследствие большой трудоемкости регулярных осмотров и ремонтов узлов крепления армировки, на выполнение которых затрачивалось более 6 ч в сутки;

возросло в два и более раза аэродинамическое сопротивление стволов в связи с загруженностью сечения ствола в свету элементами армировки, их недостаточной обтекаемостью, увеличением глубины стволов и расхода воздуха;

в 1,3-1,5 раза увеличился расход металла и в 1,5-2 раза капитальные затраты на 1м армировки ствола;

увеличилась трудоемкость работ до 15-20% от общих объемов работ по сооружению ствола с сохранением большого объема ручного труда;

на 25-40% возросла продолжительность армирования стволов в связи с утяжелением и усложнением конструкции армировки, повышением требований к точности ее монтажа, сохранением большого объема ручного труда и увеличением сроков переоснащения ствола от проходки к армированию.

 

Современные требования к проектированию жесткой армировки

 

А.Ю. Прокопов, С.Г. Страданченко, М.С. Плешко предложили новые решения в проектировании жесткой армировки вертикальных стволов. Ими произведен анализ существующих схем и конструкций жесткой армировки вертикальных стволов, сформулированы современные требования к проектированию армировки, разработан ряд ресурсосберегающих конструкций армировки и технологий армирования вертикальных стволов.

Можно сформулировать следующие принципы проектирования жесткой армировки вертикальных стволов в современных условиях строительства и эксплуатации стволов:

- принцип максимального ресурсосбережения, заключающийся в максимально возможном использовании конструкций малой металлоемкости (консольных, консольно-распорных, анкерноконсольных), увеличении шага армировки, повышении технологичности конструкций (снижении многодетальности, использовании унифицированного ряда монтажных шаблонов, применении регулируемых узлов крепления) и др.;

- принцип поточности, предусматривающий максимальное совмещение работ по армированию ствола с его проходкой и креплением, а также использование средств временного крепления ствола для последующей навески элементов армировки;

- дифференцированный подход, предусматривающий использование в одном стволе различных схем и конструкций в зависимости от горно- и гидрогеологических условий;

- принцип учета геомеханических свойств вмещающего породного массива, позволяющий отказаться от традиционных ярусов армировки на наиболее опасных участках ствола и не устанавливать на данных участках никаких опорных конструкций и анкеров.

Проектирование жесткой армировки

Взаимосвязь требований и принципов проектированию жесткой армировки схематично.

С одной стороны, функциональные требования определяют необходимость наиболее полного учета условий эксплуатации армировки и применения различных на отдельных глубинах схем и конструкций, а также использования всевозможных способов защиты армировки; с другой стороны экономические требования ограничивают проектировщика необходимостью максимального ресурсосбережения и обеспечения высоких темпов армирования.

Для устранения указанного противоречия авторами ведется разработка новых конструкций армировки и технологических схем армирования, позволяющих успешно удовлетворять как функциональные, так и экономические требования.

Обосновано применение анкеров для крепления консолей, податливость узлов крепления к крепи. Предложены пути улучшения деформационных характеристик элементов армировки, разработаны конструкции и методика проектирования армировок для стволов, проходимых и эксплуатируемых в сложных горно-геологических условиях.

Традиционно применяемый способ закрепления элементов армировки (расстрелов, консолей, опорных конструкций и т.д.) к крепи оказывает решающее влияние как на надежность армировки, трудоемкость работ и продолжительность ее возведения, так и на целостность и работоспособность самой крепи на участках крепления армировки. До 80-х гг. XX века в отечественной горнодобывающей промышленности наиболее широко применялся способ заделки расстрелов в лунки бетонированием. В последние годы внедряются анкеры для крепления армировки к крепи. Условия работы узлов первого из упомянутых типов крепления расстрелов при этом были чрезвычайно тяжелыми. Так как эксплуатация армировки ведется в условиях повышенных притоков воды и агрессивной среды, в местах заделки концов расстрелов в крепи ствола наблюдается активная коррозия металла и бетона.

При ремонте крепи и армировки применение анкер-инъекторов для крепления элементов армировки обеспечит дополнительное усиление крепи. Фирмой Titan Ischebeck выпускаются анкер-инъекторы различных типоразмеров (внешним диаметром от 30 до 103 мм) для крепления выработок. Применение для крепления элементов армировки к бетонной крепи ствола вышеописанных анкер-инъекторных конструкций позволит:

- повысить водонепроницаемость крепи на участках крепления расстрелов и снизить водоприток в ствол;

- упрочнить зону контакта бетонной крепи ствола и вмещающих пород и повысить устойчивость крепи;

- снизить коррозийный износ бетонной крепи и металлической армировки, тем самым увеличить срок их службы;

- уменьшить количество операций при армировании, тем самым снизить трудоемкость монтажа армировки.




Другие новости по теме: