Способ крепления ствола монолитным бетоном

Авторы патента:

Масленников Станислав Александрович (RU)

E21D5/04 - кирпичная, бетонная, каменная и т.п. крепь (E21D 5/01,E21D 5/012,E21D 5/016 имеют преимущество)

E21D11/10 - бетона, отлитого непосредственно на месте работ; опалубка и прочее оборудование для этого

Владельцы патента RU 2524928:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам крепления вертикальных стволов, и может быть использовано в стволах угольных шахт и рудников, а также в вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов. Целью изобретения является создание способа крепления стволов, позволяющего повысить конечную прочность бетона и увеличить скорость набора им прочности. Указанный технический результат достигают тем, что цементный раствор подвергают механической активации в аппаратах типа дезинтегратора, цементно-песчаный раствор готовят на проходческом полке, щебень и цементно-песчаный раствор в пределах одной заходки по креплению укладывают послойно.

Известен способ возведения монолитной бетонной крепи в вертикальных стволах, направленный на повышение качества крепи и снижение стоимости работ [1]. Недостатком предложенного решения является необходимость создания в породных стенках ствола продольных каналов для размещения в них бетонопроводов. Это увеличивает объем ручного труда и продолжительность строительства, в случае засорения бетонопровода отсутствует возможность его очистки или замены.

Также известен способ возведения бетонной крепи, направленный на повышение прочности и снижение водопроницаемости бетона за счет бесшовного возведения под воздействием внешнего давления [2]. Недостатком предложенного решения является наличие остаточной примеси глинистого раствора, снижающего прочностные характеристики бетона, а также техническая сложность реализации на практике.

Наиболее близким к предлагаемому является «Способ бетонирования закрепного пространства стволов» [3]. Недостатками аналога являются низкое качество бетонирования ввиду смешивания цементно-песчаного раствора с глинистым; высокая пористость, обусловленная взвешивающим воздействием глинистого раствора и невозможностью уплотнения.

Целью изобретения является создание способа крепления стволов, позволяющего повысить конечную прочность бетона и увеличить скорость набора им прочности.

Для достижения поставленной цели предлагается способ крепления стволов, включающий механическую активацию цементного раствора, раздельный спуск щебня, песка, цементного раствора, приготовление цементно-песчаного раствора на проходческом полке, послойную укладку щебня и цементного раствора.

Согласно предлагаемому способу крепление ствола осуществляется по мере откачки промывочной жидкости в направлении сверху вниз. После обнажения породных стенок на высоту не менее 4 м поддон переставляют на новую заходку, пикетируют и раскрепляют, спускают и раскрепляют опалубку, наращивают трубопроводы и приступают к послойной укладке щебня с последующей заливкой цементно-песчаным раствором. Щебень и песок доставляют в забой с помощью трубопроводов, цементный раствор контейнерами. После окончания процесса бетонирования выжидают время набора бетоном распалубочной прочности и перемещают опалубку на новую заходку. После этого все процессы повторяют.

Процесс приготовления бетона включает пять этапов:

1. Цемент затворяют проектным количеством воды.

2. Полученный раствор подвергают механической активации, пропуская 1 или более раз через установку типа дезинтегратора.

3. Активированный раствор спускают в контейнерах на проходческий полок.

4. В барабане механической мешалки в раствор добавляют песок.

5. Конечная стадия приготовления бетона происходит за опалубкой, куда послойно укладывают щебень и заливают его цементно-песчаным раствором.

Механическая активация изменяет вид и количество дефектов в структуре цемента, при этом в нем аккумулируется энергия, величина которой может достигать значительной части энергии, затраченной на обработку. Варьированием интенсивности воздействия (частота вращения роторов, количество циклов обработки) оказывается возможным управлять количеством и качеством электрической активности возникающих в приповерхностных слоях точечных дефектов.

Для оптимального течения процесса механической активации система должна подвергаться резким скачкообразным изменениям нагрузки. В дезинтеграторе достигаются во много раз большие импульсные мощности и частоты, чем при обработке материала в шаровой или вибромельнице, а частицы материала получают большее количество энергии. Обработка раствора в дезинтеграторе с перегрузками до четырехсот миллионов ускорений свободного падения приводит к тому, что в частицах цемента накапливается энергия особого вида и изменяется структура, что положительно влияет на его свойства.

Выполненные эксперименты показали, что проведение механической активации цементного раствора приводит к росту конечной прочности бетона до 1,2-1,35 раза и увеличивает скорость набора прочности до 1,5 раз.

Литература

1. А.с. 1081352 SU, МПК E21D 5/04. Способ возведения монолитной бетонной крепи шахтного ствола и устройство для его осуществления / Тюркян Р.А., Новик Е.Б., Маргулис Е.М., Макаров А.А.; заявитель и патентообладатель Проектно-технологический трест организации и технологии шахтного строительства «Оргтехшахтострой». 3537885/22-03; заявлено 11.01.1983; опубл. 23.03.1984. Бюл. №11.

2. А.с. №136285 SU, МПК E21D 5/04. Способ возведения бесшовной бетонной крепи шахтного ствола / Маренный Я.И., Гринев А.А. 658765/22; заявлено 15.03.1960; опубл. 1961 г. Бюл. №5.

3. А.с. 362921 SU, МПК E21D 5/04. Способ бетонирования закрепного пространства стволов / Багза М.И. 1425891/22-3; заявлено 03.04.1970; опубл. 20.12.1972, Бюл. №3.

Способ крепления ствола монолитным бетоном, включающий раздельную подачу компонентов по обособленным трубопроводам с формированием бетонной смеси непосредственно в месте ее укладки, отличающийся тем, что цементный раствор подвергают механической активации в аппаратах типа дезинтегратора, цементно-песчаный раствор готовят на проходческом полке, щебень и цементно-песчаный раствор в пределах одной заходки по креплению укладывают послойно.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при строительстве различных вертикальных подземных горных выработок. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств используемых при проходке вертикальных горных выработок и повышение качества сооружения вертикальной выработки и точности укладки бетонной смеси за тюбинговую обделку.

Сборно-монолитная крепь вертикального ствола // 2478789

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям крепи вертикальных стволов, и может быть использовано в стволах угольных шахт и рудников, строящихся в сложных горно-геологический условиях.

Блочная крепь вертикального ствола // 2474693

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для крепления вертикальных горных выработок. .

Сиалитный двухкомпонентный мокрый цемент, способ его производства и способ использования // 2326842

Изобретение относится к новому цементу, который может заменять традиционный цемент в строительстве, при закладке шахт, устройстве шахтных крепей и дорожных оснований, укреплении грунтов.

Вяжущие композиции и способ их использования // 2301205

Изобретение относится к схватывающейся композиции для использования при нанесении на поверхность покрытий, обладающих долговременной гибкостью и высоким пределом прочности при растяжении.

Расширяющийся тампонажный раствор (варианты) // 2222688

Изобретение относится к калийной промышленности и может быть использовано при тампонировании шахтных стволов на калийных рудниках. .

Способ возведения шахтного ствола из монолитно- прессованного бетона // 2171378

Изобретение относится к подземному строительству и может использоваться при строительстве шахтных стволов с размещенными внутри них закладными элементами и различными видами оборудования.

Устройство для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона // 2166090

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к устройствам для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона, и может быть использовано при сооружении тоннелей и шахтных стволов.

Способ возведения подземного сооружения из монолитно- прессованного бетона и устройство для его осуществления // 2166089

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к способам и устройствам для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона, и может быть использовано как при строительстве тоннелей различного назначения, так и для строительства вертикальных стволов.

Крепь шахтного ствола // 2110689

Изобретение относится к горному делу, а именно к сооружению шахтных стволов в сложных горно-геологических условиях. .

Способ возведения обделки наклонного или горизонтального ствола и опалубка металлическая секционная для осуществления способа // 2510459

Предложенное изобретение относится к области горного дела и позволит обеспечить качественное и быстрое возведение крепей в наклонных и горизонтальных стволах горных выработок различного назначения.

Способ сооружения подземной выработки при щитовой проходке тоннеля // 2476675

Изобретение относится к горной промышленности и подземному строительству, в частности к щитовой проходке тоннелей различного назначения с использованием элементов сборной кольцевой обделки.

Обделка подземного сооружения // 2457332

Изобретение относится к транспортному строительству и может быть использовано при возведении тоннельных обделок транспортных тоннелей. .

Способ закладки пустот в шахтных выработках // 2417321

Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности и может быть применено при подземной отработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями с использованием технологии заполнения пустот, вывалов, куполов, пространства между перемычками за счет применения гибкой опалубки.

Конструкция бункера для цемента для горной машины // 2406824

Изобретение относится к горному делу, в частности к конструкции бункера для цемента для горной машины, предназначенной для возведения анкерной крепи. .

Уплотняющая смесь для гидроизоляции и омоноличивания тоннельных обделок // 2385303

Изобретение относится к инъекционным сухим уплотняющим смесям и может быть использовано, в частности, для обеспечения герметичности швов в железобетонных блоках тоннелей, прокладываемых в условиях неагрессивных грунтовых вод, а также для осуществления гидроизоляции.

Шагающая опалубка // 2290512

Изобретение относится к строительству и ремонту туннелей, а также к горному делу и предназначено для механизации туннельных работ. .

Пневматическая бетоноукладочная машина // 2254477

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подачи бетонной смеси при креплении горных выработок к месту производства бетонных работ. .

Устройство для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона // 2184238

Изобретение относится к области подземного строительства и может быть использовано при строительстве тоннелей различного назначения. .

Проходческий щит // 2184237

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к строительству тоннелей с использованием проходческих щитов со скользящей опалубкой, и может быть использовано при сооружении подземных сооружений из монолитно-прессованного бетона.

Камерный способ отработки мощных, ценных, рыхлых рудных месторождений // 2536514

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке рыхлых рудных месторождений, в том числе и мощных и богатых, перекрытых слабыми наносными породами. Камерный способ отработки мощных, ценных, рыхлых рудных месторождений включает секторальную отработку руды с последующим формированием пустотелой камеры в виде шестигранной призмы. Предварительно в надрудной толще налегающих пород над сотовой камерой формируют купол, предотвращающий обрушение налегающих пород. Под куполом посекционно формируют стены камеры. Последовательно сверху вниз на всю глубину рудного тела на каждом секторе устанавливают опалубку под стены пустотелых камер с последующей закладкой в нее бетона. К созданной камере формируют аналогичным образом примыкающие к ней соседние камеры для образования единой камерной сотовой конструкции. Камеры соединяют проходами для удобства эксплуатации. Изобретение позволяет обеспечить формирование вертикальных сотовых камер с последующим использованием их в качестве подземного хранилища или помещения для организации металлургических производственных процессов, уменьшаются затраты на отработку рудных месторождений. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.