Введение к работе
Актуальность работы. Вертикальные стволы находятся, как правило, на критическом пути строительства и реконструкции шахт, и выбор эффективной технологии их сооружения во многом определяет сроки ввода в эксплуатацию.
Одной из наиболее сложных задач современного шахтного строительства шляется сооружение вертикальных стволов в обводненных неустойчивых порогах плывунного характера в контактных зонах, а также в зонах нарушений. В этих условиях для ведения проходческих работ применяют специальные способы, направленные на предварительное упрочнение пород и гидроизоляцию забоя ство-щ.
Опыт строительства стволов в указанных условиях свидетельствует о том, что тип крепи, технология и механизация ее возведения предопределяют скорость тооведения и в значительной степени влияют на качество работ и производитель-юсть труда проходчиков
В настоящее время наибольшее распространение для крепления стволов в атожпых горно-геологических и гидрогеологических условиях получили моно-іитная однослойная и двухслойная бетонная и железобетонная крепи и крепи из іугунньїх тюбингов.
Эти крепи имеют высокую стоимость, трудоемкость возведения, нетехно-гагичны при ведении работ в стволе и не всегда обеспечивают требуемые экс-шуатационные качества.
Применявшиеся ранее сборные крепи из железобетонных элементов, не-:мотря на свою экономичность, в настоящее время не используются из-за выяв-[енных существенных недостатков.
Вместе с тем накоплен значительный положительный опыт применения борных крепей из железобетонных элементов при проходке горизонтальных вы-іаботок, который может быть использован при совершенствовании конструкций репи и технологии ее возведения при проходке вертикальных стволов в сложных орно-геологических и гидрогеологических условиях.
Решению проблемы интенсификации строительства вертикальных ствола и снижения затрат, приобретающей особую актуальность в современных услові ях, посвящена настоящая работа.
Цель работы. Целью работы является разработка методических основ ирс ектирования конструктивных решений и эффективной технологии крепления вег тикальных стволов в сложных горно-геологических и гидрогеологических усле виях, обеспечивающих снижение капитальных затрат, повышение скорости прс ходки и эксплуатационных качеств ствола.
Идея работы - повышение эффективности проходки и крепления верп кальных стволов в сложных горно-геологических и гидрогеологических условия (в т. ч. контактных зонах.) достигается путем применения сборной крепи из жєле зобетонных блоков клиновидной формы, обеспечивающих предварительный рас пор в кольце, жесткость кольца, герметизацию швов и технологичность монтаж ных работ.
Методы исследования. В работе использован метод исследования, вклк: чающий анализ состояния крепления вертикальных стволов, теоретические ис следования напряженно-деформированного состояния и расчет железобетонны элементов крепи, экспериментальные методы в лабораторных и производствен ных условиях.
Научная положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
установлено, что напряжения сжатия в круговой цилиндрической оболоч ке крели ствола из клиновидных железобетонных блоков, в связи с наличие] предварительного распора и смещения осей поворота блоков относительно дру друга, близки по величине напряжений, возникающим в аналогичной цилиндри ческой оболочке из монолитного железобетона;
установлено, что отличительной особенностью круговой цилиндрическо оболочки из клиновидных железобетонных блоков является возникновение каса тельных напряжений на боковых гранях блоков при работе крепи и монтаже зам кового блока с созданием предварительного распора, достигающих максимально
интенсивности в окрестностях вершин и требующих армирования с расположением рабочих стержней вдоль боковых граней блоков;
- определены основные параметры и области применения технологических
;хем проходки стволов с креплением железобетонными клиновидными блоками в
твисимости от горногеологических и гидрогеологических условий.
.Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием конечно-элементного анализа и математи-іеского моделирования, удовлетворительной сходимостью результатов теорети-іеских расчетов (погрешность не более 7-10%) с данными экспериментальных ис-;ледований и полученными при креплении ствола с применением рекомендуемой технологии, а также положительным опытом крепления и эксплуатации ствола.
Научное значение работы заключается в установлении закономерности эаспределения напряжений в блоках с клиновыми боковыми поверхностями, по-юженных в основу расчета и конструирования блоков, а также технологии монтажа крепи.
Практическое значение работы заключается:
- в разработке научно обоснованных основ проектирования и внедрении
технологии крепления стволов в сложных горно-геологических и гидрогеологиче-
жих условиях сборной крепью из клиновидных железобетонных блоков, позво-
іяющей повысить качество крепи, обеспечить се герметичность, максимально ме
ханизировать работы, повысить производительность труда и снизить стоимость
эабот по сравнению с монолитной железобетонной крепью на 10 % и на 150 - 250
/о по сравнению с крепью из чугунных тюбингов;
- в разработке крепеукладчика, позволяющего максимально механизировать иботы, повысить производительность труда и точность монтажа крепи.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований реализова-іьі при реконструкции воздухоподающего ствола шахты № 3-2 бис ШУ "Степа-гавское" АО "Ростовуголь" и проекте проходки вентиляционного ствола блока № і ш. "Капитатьная" концерна "Кузнецкуголь".
Рекомендации и выводы работы использованы в ведомственном нормативном документе: "Технологические схемы крепления вертикальных стволов сборной крепью из блоков железобетонных клиновидных в условиях деятельности АО "Ростовшахтострой" (Ростовшахтострой, 1995 г).
Фактический годовой эффект от реализации работы на стволе шахты № 3-2 бис составил 76 тыс. руб. (в базовых ценах 1991 г.).
Апробация работы. Содержание и отдельные положения диссертации обсуждены и одобрены на научно-производственных конференциях "Пути сокращения сроков и повышения эффективности сооружения вертикальных стволов" (г Шахты, 1996 и 1997 г), заседаниях технических советов "Ростовшахтостроя" (г Шахты, 1992 - 1.997 г), "Ростовгипрошахта" (г. Ростов-на-Дону, 1992 - 1997 г), ш научно-технических конференциях кафедры строительства подземных сооружений и шахт Шахтинского института Новочеркасского государственного техниче ского университета.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 8 работ.
Объем работы: диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и за ключения, содержит 156 страниц машинописного текста, 46 рисунков, 21 табли цу, список использованной литературы из 44 наименований и 11 приложений.
