книги из ГПНТБ / Орлов, В. В. Тампонаж в капитальных выработках

В. В. ОРЛОВ, А. К. ПОНОМАРЕНКО, И. А. ФИЛАТОВ

ТАМПОНАЖ

В КАПИТАЛЬНЫХ

ВЫРАБОТКАХ

П Р Е Д И С Л О В И Е

На ремонт и перекрепление горных выработок на шах­ тах затрачиваются значительные средства. Особенно боль­ шие затраты приходятся на ремонт и перекрепление капи­ тальных выработок: камер и выработок околоствольных дворов, квершлагов и коренных штреков.

На основании длительных наблюдений за состоянием крепей капитальных выработок установлено, что во мно­ гих случаях крепи разрушаются преждевременно.

Одной из причин преждевременного разрушения кре­ пей является плохое качество заполнения закрепного пространства, что приводит к возникновению сосредото­ ченных нагрузок на крепи и быстро выводит их из строя.

В глубоких шахтах на ремонт и перекрепление капи­ тальных выработок расходуются десятки миллионов рублей. Особенно большой объем работ по ремонту и пе-

торов в выработках околоствольных дворов был произве­ ден тампонаж закрепных пустот и упрочение окружаю­ щих пород песчано-цементным раствором под давлением

г

2—5 am *. Наблюдения показали, что везде, где был качественно произведен тампонаж, состояние крепи и вы­ работок хорошее, перекрепление их не потребовалось.

Таким образом, тампонаж закрепных пустот и упро­ чение окружающих выработки пород значительно повы­ шает устойчивость выработки и снижает объем работ по их поддержанию.

В брошюре освещены передовой опыт тампонирова­ ния закрепного пространства, техника и организация этих работ на шахтах Донбасса и основные технико-экономи­ ческие показатели.

Отзывы и пожелания просим направлять по адресу:

Киев, 4, Пушкинская, 28, издательство «Технша».

* По ГОСТ 9867—61 единица давления — ньютон на квадратный метр (н/м2):

1 н/ма = 1,02 • 10~5 кГ1смг (am).

трещинами. После тампонажных работ пустоты между кусками забученной породы и раскрытые трещины в окру­ жающих выработку породах были полностью заполнены цементно-песчаным раствором.

ШПШПШШШППШа

Рис. 1. Схема загрузки круглой крепи.

Непосредственный контакт упрочненной крепи, запол­ нителя и окружающих выработки пород создает благопри­ ятные условия для устойчивости капитальных выработок, предотвращает развитие зон неупругих деформаций по­ род, резко снижает нагрузки на крепи и повышает устой­ чивость выработок в 6—8 раз. В обводненных породах обо­ лочка из упрочненных пород изолирует выработку от про­ никновения в нее воды, что также значительно повышает устойчивость выработки.

Определение несущей способности крепи. Для обос­ нования положительного влияния тампонирования закрепного пространства определим несущую способность круглых крепей при трех схемах загрузки (рис. 1).

1-я с х е м а . Крепь загружена вертикальной сосредо­ точенной нагрузкой Р (рис. 1, а). С боков нагрузки нет, поскольку отсутствует контакт крепи с боковыми породами.

6

Очевидно, чем плотнее заполнитель закрепного пространст­ ва и чем быстрее выполнен тампонаж, тем большая боко­

Несущая способность крепи определяется по силовым факторам, возникающим в замке верхнего свода (наибо­ лее опасное сечение). Круглые крепи являются статичес­ ки неопределимыми системами. Расчет этих систем сводится к решению канонических уравнений метода сил, для чего требуется вычислить деформации крепей.

Деформации крепей определяются с помощью интег­ рала Мора:

( 1)

где Мх, Nx, Qx — изгибающий момент, продольная и по­ перечная силы, возникающие в произвольном сечении крепи от единичной силы, приложенной в точке определе­ ния перемещения и действующей в направлении искомого перемещения; Мр, Np, Qp — изгибающий момент, продоль­ ная и поперечная силы, возникающие в произвольном сече­ нии крепи от внешней нагрузки, на которую рассчиты­ вается крепь; Е, G — модуль упругости и модуль сдвига

7

материала, из которого изготовлена крепь; J, F — момент инерции и площадь поперечного сечения элемента рамы

ной можно принять схему, изображенную на рис. 2. При

где А\р и 6П вычисляются по формуле Мора (2).

По внешним нагрузкам и их реакциям рассчитывают максимальный изгибающий момент М и продольную си­ лу N в замке верхнего свода. По силовым факторам М и N определяют несущую способность крепи для намеченных схем загрузки.

Для расчета принимаем крепи из бетона марки 200, тол­ щиной Т = 30 см и шириной полосы 6=1 м, и из спецпро­

8

филя СВП27 с железобетонными затяжками. Расстояние между кольцами крепи L = 1 м, радиус крепи R = 2м.

Несущая способность бетонной крепи.

Для 1 -й схемы

Расчетное напряжение бетона на разрыв <гр = 64 Т/м2 и выражается формулой

Подставив в выражение (9) значения М и N из фор­ мул (7) и (8) и р = kq, находим несущую способность крепи

а