Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СЕЙСМОСТОЙКОЙ БЕТОННОЙ КРЕПИ

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и используется для крепления горных выработок. Оно позволяет повысить сейсмоустойчивость бетонной крепи выработок при их поддержании на участках влияния массовых взрывов, в сейсмоопасных районах и ведении горных работ на удароопасных месторождениях. Оно может быть использовано также при строительстве тоннелей и освоении подземного пространства городских территорий.

Известен способ возведения монолитной бетонной крепи в выработках (а.с. СССР, №1076587, опубл. 28.02.84), включающий монтаж опалубки, заливку бетонной смесью и образование полостей в монолитной оболочке вдоль выработки путем бурения шпуров с расстоянием между ними, равным 2-3 диаметра шпура, для создания податливости крепи.

Недостатками способа являются значительная трудоемкость работ по возведению крепи, приданию ей податливости и низкая сейсмоустойчивость крепи вследствие тесного взаимодействия крепи с массивом горных пород.

Известен «Способ возведения бетонной податливой крепи» (а.с. СССР, №1401139, опубл. 07.06.88), принятый за прототип, включающий монтаж внешней и внутренней опалубки, возведение бетонной обделки между опалубками и заполнение образованной полости между обделкой и вмещающими породами забутовочным сыпучим материалом, который, высыпаясь через специальные окна порциями, пропорциональными величинам подвижек вмещающих пород, может создавать податливость крепи при подвижках.

Недостатками способа являются значительная трудоемкость работ из-за необходимости возведения двух опалубок и сложность заполнения забутовкой из сыпучего материала образованной полости между обделкой и вмещающим массивом.

Техническим результатом изобретения является повышение сейсмостойкости бетонной крепи.

Технический результат достигается тем, что в способе возведения сейсмостойкой бетонной крепи, включающем проходку выработки, монтаж опалубки и возведение бетонной обделки в выработке предварительно устанавливают анкерную крепь, на которой последовательно производят монтаж прилегающего к породному контуру выработки покрытия из низкомодульного материала, выполняющего функцию антисейсмического экрана и обеспечивающего сохранность бетонной обделки при сейсмоподвижках пород, и крепление каркаса разборно-переставной щитовой опалубки для возведения бетонной обделки, при этом для исключения жесткого контакта концов анкерных штанг с бетонной обделкой при сейсмоподвижках на концы штанг надевают резиновые обоймы

После набора необходимой прочности бетона обделки анкерная крепь может быть извлечена для повторного использования.

На фиг.1 показан поперечный и продольный разрезы выработки после монтажа на анкерах 1 антисейсмического экрана 2, разборно-переставной щитовой опалубки 3 и заливки бетонного раствора 4 и монтажный узел А каркаса опалубки на анкере; на фиг.2 - разборно-переставная щитовая опалубка 3.

Способ осуществляют следующим образом.

В поперечных сечениях закрепленной выработки с определенным интервалом устанавливают ряды анкеров 1, на концах которых, выступающих из шпуров, сначала монтируют антисейсмический экран из податливого материала 2, а затем каркас разборно-переставной щитовой опалубки 3, далее на каркасе собирают щиты опалубки 4, предварительно надев на концы анкеров 1 резиновые обоймы 5 и закладывают бетонный раствор 4 в заопалубочное пространство. После затвердевания бетона опалубку разбирают и переставляют на следующую заходку.

Для исключения прилипания опалубки на контакте с бетоном внешнюю поверхность опалубки покрывают смазкой типа Полипласт ФОРМ или другими антиадгезионными материалами.

Сейсмическая стойкость крепи повышается как за счет сейсмоэкранирующего эффекта самой анкерной крепи, так и за счет дополнительного поглощения остаточных сейсмоперемещений податливым материалом на контактах пород и анкеров с бетоном.

Применение разборно-переставной щитовой опалубки, монтируемой на анкерах, позволяет упростить технологию возведения податливой бетонной крепи по сравнению с прототипом. Способ позволяет также совместить известное антисейсмическое влияние анкерной крепи и сейсмоэкрана, создаваемого на контакте пород с бетонной обделкой.

Пример применения способа

При строительстве дренажного комплекса вокруг Лебединского карьера поддержание выработок нередко приходится вести на участках залегания трещиноватых и обводненных пород. На таких участках, вследствие влияния сейсмики взрывных работ на карьере и склонности пород к обрушению требуются специальные меры по обеспечению безопасности эксплуатации выработок в сейсмоопасных зонах.

Например, при эксплуатации дренажного штрека на шахте «Дренажная» Лебединского ГОКа, поддерживаемого на стадии проходки без крепи, с течением времени под влиянием массовых взрывов на карьере отмечены частые случаи заколообразования и вывалов обводненных пород из кровли и боков выработки. Для обеспечения безопасности эксплуатации штрека с определенным отставанием от забоя предусмотрено возведение постоянной сейсмостойкой крепи из монолитного бетона с применением разборно-переставной щитовой опалубки.

В предлагаемом способе возведения сейсмостойкой бетонной крепи сначала устанавливают анкерную крепь. Анкеры длиной 1,8 м устанавливают рядами с интервалом 1,0 м между рядами по 7 штук в ряду (см. фиг.1). При этом бурение шпуров под анкеры производят по шаблону с точностью, установленной параметрами расположения отверстий на каркасе опалубки. Возможен также вариант бурения шпуров через отверстия в каркасе при условии достаточно жесткой его фиксации в выработке. Концы штанг анкеров, выступающие из шпуров, перед закреплением анкеров выставляют по проектному контуру поперечного сечения выработки в свету. После закрепления анкеров в шпурах на их концах производят монтаж сейсмического экрана, например из плит минеральной ваты толщиной 50 мм, или рулонного материала из пенопласта, пенополистирола, винипласта и других подобных той же толщины. Далее на концах анкеров производят сборку опалубки, при этом для защиты концов анкеров от контакта с бетоном их закрывают резиновыми обоймами. На щиты опалубки и элементы ее каркаса, имеющие контакт с бетоном перед его укладкой, наносят антиадгезионную смазку типа Полипласт ФОРМ и др.

Бетонную смесь приготавливают на бетонном узле, расположенном непосредственно на участке закрепляемой выработки. Укладку бетона за опалубку производят с помощью пневмонагнетателя.

В процессе бетонирования между отдельными заходками предусматривают деформационные и антисейсмические швы.

Разборно-переставная щитовая опалубка состоит из готовых пластиковых элементов (унифицированных инвентарных щитов) и несущего каркаса, снимаемых с обделки после достижения бетоном прочности, при которой допускается распалубливание.

Уплотнение бетонной смеси, необходимое для улучшения качества и прочности бетона, осуществляют вибрированием.

Демонтируют опалубку только после приобретения бетоном прочности не менее 60-70% от 28-дневной прочности. При нормальном твердении бетона при температуре 20±2°С с относительной влажностью воздуха не менее 90% бетон набирает такую прочность через 7-14 дней.