Способ сооружения вертикальных шахтных стволов

 

Использование: в горном деле при проходке и креплении шахтных стволов. Сущность изобретения: способ сооружения вертикальных шахтных стволов включает разрушение и уборку породы на величину заходки, установку предвижной опалубки, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство, выдержку бетонной смеси до ее затвердения, отрыв опалубки от бетона и ее перемещение на следующую заходку. Для снижения стоимости и увеличения скорости проходки ствола опалубку выполняют переменного сечения с увеличением диаметра сверху вниз на 2/3 - 4/3 толщины крепи в верхней части заходки. Верхний наружный диаметр опалубки принимают равным диаметру сечения ствола "в свету". Верх опалубки устанавливают выше низа предыдущей заходки на 1/4 - 1/3 часть ее величины, а бетонирование этой части производят с нахлестом бетона смежных заходок с образованием внутренних уступов по всему периметру поперечного сечения ствола. Высоту опалубки принимают равной сумме величины заходки и данного нахлеста. На уступках опалубки могут устанавливаться расстрелы армировки ствола. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам сооружения вертикальных шахтных стволов при их креплении монолитным бетоном.

Известен способ сооружения вертикальных шахтных стволов, включающий последовательную выемку породы, возведение временной крепи, устройство опорных венцов и возведение постоянной крепи из монолитного бетона на величину звена [1] Недостатками данного способа являются большая трудоемкость работ, материалоемкость крепи и низкая скорость проходки шахтных стволов.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ сооружения вертикальных шахтных стволов, включающий разрушение и уборку породы на величину заходки, установку передвижной опалубки на сопряжении заходок, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство, выдержку бетонной смеси до ее затвердения, отрыв опалубки от бетона и ее передвижку на следующую заходку, а также включающем установку и закрепление в бетонной крепи с шагом по глубине расстрелов армировки ствола [2] Недостатками данного способа являются излишняя материалоемкость крепи, образование технологических швов в местах сопряжения заходок, большая трудоемкость установки и закрепления расстрелов армировки ствола.

Задачей изобретения является разработка эффективного способа сооружения вертикальных шахтных стволов, обеспечивающего снижение стоимости и увеличение скорости проходки.

Технический результат изобретения состоит в уменьшении на 20-30% материалоемкости возводимой крепи при сохранении ее необходимой несущей способности, ликвидации технологических швов в местах сопряжения заходок, а также в упрощении и ускорении установки и закрепления расстрелов армировки ствола.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе сооружения вертикальных шахтных стволов, включающем разрушение и уборку породы на величину заходки, установку передвижной опалубки на сопряжении заходок, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство, выдержку бетонной смеси до ее затвердения, отрыв опалубки от бетона и ее передвижку на следующую заходку, а также включающем установку и закрепление в бетонной крепи с шагом по глубине расстрелов армировки ствола, опалубку выполняют переменного сечения с увеличением диаметра сверху вниз на 2/3 4/3 толщины крепи в верхней части заходки, при этом верхний наружный диаметр опалубки принимают равным диаметру сечения ствола в свету, причем верх опалубки устанавливают выше низа крепи предыдущей заходки на 1/4 1/3 часть ее величины, а бетонирование этой части производят с нахлестом бетона смежных заходок с образованием внутренних уступов по всему периметру поперечного сечения ствола, при этом высоту опалубки принимают равной сумме величины заходки и данного нахлеста, а также тем, что расстрелы армировки ствола устанавливают и закрепляют на образующихся при бетонировании внутренних уступах.

На фиг.1 показан ствол в процессе возведения монолитной бетонной крепи, продольный разрез; на фиг.2 установка и закрепление расстрелов армировки шахтного ствола.

Способ осуществляется следующим образом.

Проходка ствола производится буровзрывным способом. При этом сначала в соответствии с паспортом БВР бурятся шпуры, выполняется их заряжание и взрывание. Разрушение породы 1 происходит на величину заходки l_y (фиг.1).

С предыдущей заходки опалубку 2 устанавливают на взорванную породу 1, выравнивают и центрируют. Опалубка является передвижной, например, подвешенной на канатах 3 специальной подъемной машины. По конструкции она может быть створчатой или секционной в зависимости от вида механизма отрыва от бетона.

Опалубку 2 выполняют переменного сечения, например, конической формы (фиг.1). При этом диаметр опалубки увеличивается сверху вниз на 2/3 4/3 толщины h крепи 4 в верхней части заходки. Данная толщина h крепи 4 равна проектной при ее постоянной толщине, определенной расчетом в соответствии с существующими нормативными документами.

В соответствии с этим толщина крепи каждой заходки будет уменьшаться от h в ее верхней части до 2/3 1/3 h в нижней. Возможность такого уменьшения доказана расчетом на основе моментной теории круговых цилиндрических оболочек, при этом несущая способность крепи равна несущей способности крепи постоянной толщины, а материалоемкость на 20-30% меньше.

Конкретная величина возможного уменьшения толщины крепи и величина заходки l_y определяются непосредственным расчетом в зависимости от горно-геологических условий, глубины ствола, технологии проходки.

Наружный диаметр D₁ опалубки 2 в ее верхней части принимают равным диаметру сечения ствола в свету D_св (фиг.1), поэтому диаметр опалубки 2 в ее нижней части равен D₂ D_св + (2/3 4/3) h.

Верх опалубки 2 устанавливают выше низа крепи 4 предыдущей заходки на 1/4 1/3 часть ее величины l_у, а бетонирование в данной части производят с нахлестом бетона смежных заходок с образованием внутренних уступов 5 по всему периметру поперечного сечения ствола. Величина нахлеста в 1/4 1/3 часть величины l_у заходки принята из условия обеспечения достаточной надежности заделки крепи предыдущей заходки в крепь последующей, что важно для выполнения условия пространственной работы крепи. Кроме этого, данный нахлест ликвидирует открытые технологические швы, неизбежно возникающие при сопряжении смежных заходок, которые ослабляют и разгерметизируют конструкцию крепи при обычной технологии производства работ.

Для обеспечения величины l_y заходки, определяемой как расстояние между уступами 5 или нижними концами 6 крепи 4 заходок (фиг.1) высоту опалубки 2 l_оп (фиг. 1) принимают равной сумме величины заходки и величины нахлеста в 1/4 1/3 часть l_y, т.е. она равна l_оп (5/4 4/3)l_у.

Технология бетонирования не отличается от общепринятой, при этом бетонная смесь 7 может, например, подаваться в заопалубочное пространство 8 по трубам 9 и гибким рукавам 10. Укладку бетонной смеси 7, включая ее вибрирование, осуществляют до полного заполнения заопалубочного пространства 8 с образованием внутренних уступов 5.

После укладки бетонной смеси 7 производят ее выдержку до затвердения и набора начальной прочности. Время выдержки определяется продолжительностью остальных проходческих процессов цикла, выполняемых последовательно с процессом бетонирования. Для ускорения охватывания целесообразно применение различных добавок либо быстротвердеющих цементов.

Одновременно с процессом бетонирования при наличии поддонов в нижнем торце опалубки либо последовательно с данным процессом осуществляют уборку породы 1 (не показано).

После уборки породы производят бурение шпуров новой заходки, заряжание, взрывание и процессы повторяют.

Одновременно с проходкой либо после проходки и крепления шахтного ствола, когда это предусмотрено проектом, выполняют работы по его армировке. При этом работы по армировке начинают с установки расстрелов 11 (фиг.2).

В соответствии с данным способом расстрелы 11 устанавливают на уступах 5, что значительно проще, быстрее и безопаснее, чем их заделка в лунках или на кронштейнах.

Кроме того схема расположения расстелов может быть любая, так как уступы 5 выполняются по всему периметру поперечного сечения ствола.

Для надежного закрепления расстрелов 11 на уступах 5 можно использовать приваренные к торцам расстрелов 11 кронштейны 12 в виде, например, соответствующих планок и анкеров 13.

Для расположения расстрелов 11 на уступах 5 величину l_y заходки увязывают с шагом l_a установки расстрелов (фиг.2).

Формула изобретения

1. СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ, включающий разрушение и уборку породы на величину заходки, установку передвижной опалубки на сопряжении заходок, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство, выдержку бетонной смеси до ее затвердения, отрыв опалубки от бетона и ее перемещение на следующую заходку, отличающийся тем, что опалубку выполняют переменного сечения с увеличением диаметра сверху вниз 2/3 - 4/3 толщины крепи в верхней части заходки, при этом верхний наружный диаметр опалубки принимают равным диаметру сечения ствола в свету, причем верх опалубки устанавливают выше низа предыдущей заходки на 1/4 - 1/3 часть ее величины, а бетонирование этой части производят с нахлестом бетона смежных заходок с образованием внутренних уступов по всему периметру поперечного сечения ствола, при этом высоту опалубки принимают равной сумме величины заходки и данного нахлеста.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает установку и закрепление в бетонной крепи с шагом по глубине расстрелов армировки ствола, при этом расстрелы устанавливают и закрепляют на образующихся при бетонировании внутренних уступах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2