Крепь вертикального ствола

Авторы патента:

Масленников Станислав Александрович (RU)

E21D5/11 - комбинации различных материалов, например дерева, металла, бетона (E21D 5/01,E21D 5/012,E21D 5/016 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2519279:

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 конструкциям крепи вертикальных стволов, и может быть использовано в стволах угольных шахт и рудников, а также вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов. Технический результат направлен на повышение несущей способности крепи, снижение расхода стали, обеспечение возможности эксплуатации ствола при подработке. Указанный технический результат достигается тем, что внешний слой возводят из набрызгбетона, основную грузонесущую конструкцию собирают из железобетонных блоков, без соединения колец между собой, элементы системы отвода воды пропускают через отверстия в железобетонных блоках, а стальную оболочку размещают между слоем высокопрочного фибробетона и основной грузонесущей конструкцией. 2 ил.

Известна конструкция крепи с регулируемым режимом работы [1], обеспечивающая полную гидроизоляцию вертикального ствола и снижение давления на внутреннюю стальную оболочку. Однако существующее решение имеет ряд недостатков:

- большой расход стали. По опыту эксплуатации стволов в сложных гидрогеологических условиях с подобной крепью толщина слоя стали может достигать 160 мм;

- большая часть давления воды и породного массива воспринимается сталью, наиболее дорогостоящей составляющей крепи, в то время как несущая способность бетона используется не в полной мере;

- величина критического давления интенсивно снижается по мере увеличения диаметра ствола и значительно меньше значения, определяемого прочностью стали;

- низкое давление сброса, которое не должно превышать величины критического давления, определяет большой объем фильтрующейся воды, что ведет к размыву бетона крепи и вмещающих пород;

- возведение слоя бетона в стесненных условиях ствола не позволяет осуществить его качественную укладку и уплотнение;

- крепь чувствительна к деформациям изгиба, во внешнем слое бетона образуются трещины, открывающие прямой доступ воде к стальной оболочке.

Целью изобретения является создание конструкции крепи, позволяющей повысить несущую способность крепи, снизить расход стали, обеспечить возможность эксплуатации ствола при его изгибе во время подработки.

Для достижения поставленной цели предлагается конструкция крепи с регулируемым режимом работы (см. фиг.1), включающая внешний слой набрызгбетона (поз.1), слой высокопрочного фибробетона (поз.2) с искусственно улучшенными водопроводящими свойствами, стальную оболочку (поз.3), основную грузонесущую конструкцию из железобетонных блоков (поз.4), контрольно-регулирующие элементы (поз.5) и систему отвода воды.

Использование в качестве внешнего слоя набрызгбетона позволяет механизировать процесс крепления, добиться высокой плотности бетона, укрепить зону прилегающих пород на глубину до 5-10 см. Также этот слой выполняет функцию временной крепи, что позволяет возводить предложенную конструкцию в условиях, где оставлять породные стенки (поз.6) незакрепленными на сколько-нибудь значительную высоту нельзя.

Слой высокопрочного фибробетона с искусственно улучшенными водопроводящими свойствами предназначен для передачи давления от породного массива на внутренние слои крепи, а также для выравнивания гидростатического давления на стальную оболочку во время ее сброса через контрольно-регулирующие элементы.

Стальная оболочка выполняет функцию водонепроницаемого экрана, воспринимающего давление воды и передающего его на внутренний грузонесущий слой.

Использование в качестве основного грузонесущего слоя колонны из железобетонных блоков имеет следующие преимущества:

- основным несущим элементом становится железобетон, толщина слоя стали радикально сокращается и не превышает нескольких миллиметров;

- железобетонные блоки, изготовленные в заводских условиях, обеспечивают с высокой степенью надежности требуемую прочность и механические характеристики;

- отсутствие связи между кольцами блоков по вертикали и возможность деформирования стальной оболочки без нарушения сплошности позволяет эксплуатировать ствол при подработке.

Крепь предложенной конструкции возводится в следующей последовательности. После разрушения массива на глубину заходки отбитую породу грузят на высоту 1,5-2 м, после этого на породные стенки ствола наносят набрызгбетон, далее процессы повторяют. Стальная оболочка наращивается в направлении сверху вниз со специального полка. До возведения основной грузонесущей оболочки контрольно-регулирующие элементы выставлены на нулевое давление, т.е. дренируют воду. Это позволяет в процессе строительства избежать выпучиваний стальной оболочки.

Внутренний слой из железобетонных блоков возводится в направлении снизу вверх на всю высоту закрепляемого ствола, либо участками, со специально сооружаемых фундаментов. Блоки (см. фиг.2) в кольце скрепляются металлическими шпильками (поз.7). После установки всех блоков кольца в оставшийся зазор вводятся домкраты, которыми кольцо разжимается в стальную оболочку. Далее выпуски арматуры (поз.8) двух замковых блоков сваривают, а оставшийся зазор бетонируют. Доступ к регулирующим элементам осуществляется через оставленные отверстия (поз.9).

Предлагаемая конструкция может использоваться как для крепления всего ствола, так и отдельных его участков, пересекающих водоносные горизонты.

Литература

1. Пат. 2433269 Российской Федерации, МПК E21D 5/11. Конструкция крепи вертикальных стволов с регулируемым режимом работы / Страданченко С.Г., Масленников С.А., Шинкарь Д.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)». №2009142187/03; заявлено 16.11.2009; опубл. 10.11.2011, Бюл. №15.

Крепь вертикального ствола, включающая слои бетона, стали, контрольно-регулирующие элементы и систему отвода воды, отличающаяся тем, что внешний слой возводят из набрызгбетона, основную грузонесущую конструкцию собирают из железобетонных блоков, без соединения колец между собой, элементы системы отвода воды пропускают через отверстия в железобетонных блоках, а стальную оболочку размещают между слоем высокопрочного фибробетона и основной грузонесущей конструкцией.

Изобретение относится к области подземного строительства шахтных стволов большого диаметра для метро, фундаментов мостов и фундаментов строительных конструкций.

Способ комбинированной забутовки закрепного пространства // 2498072

Изобретение относится к области строительства горных выработок в сложных инженерно-геологических условиях с повышенными смещениями массива или со значительным горным давлением, а также тоннелей различного назначения в аналогичных условиях.

Устройство для сопряжения и стыковки стволов подземных сооружений метрополитена // 2474694

Изобретение относится к тюбинговой крепи стволов подземных выработок, проходимых кессонным способом при строительстве метрополитенов. .

Конструкция крепи вертикальных стволов с регулируемым режимом работы // 2433269

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкции крепи вертикального ствола, и предназначено для обеспечения полной гидроизоляции ствола. .

Элемент шахтной крепи // 2168637

Изобретение относится к горному делу, в частности к элементам крепления горизонтальных горных выработок при строительстве подземных сооружений, особенно в условиях агрессивных сред.

Устройство для бетонирования крепи горной выработки // 1479656

Изобретение относится к шахтному строительству. .

Способ защиты сопряжений шахтных стволов с выработками от горного давления // 1368438

Способ сооружения радиально-податливой железобетонной крепи вертикального шахтного ствола // 1229353

Многослойная крепь для горных выработок круглого сечения // 775325

Способ изготовления шахтной крепи типа "сталь-бетон-сталь" и устройство для его осущевления // 768991

Крепь вертикального ствола // 2521105

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям крепи вертикальных стволов, и может быть использовано в стволах угольных шахт и рудников, а также вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов. Целью изобретения является создание конструкции крепи, позволяющей существенно снизить трудоемкость возведения, стоимость, повысить несущую способность и надежность крепи с управляемым режимом работы. Указанный технический результат достигают тем, что внутренний водонепроницаемый слой собирают из чугунных тюбингов, внешний грузонесущий слой изготавливают из твердеющей смеси с активированными хвостами обогащения в качестве вяжущего и классифицированными отходами горного производства в качестве крупного и мелкого заполнителя, а внешний грузонесущий слой связывают с породным массивом системой анкеров. 2ил.

Конструкция крепи вертикального ствола с регулируемым режимом работы // 2524082

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям крепи вертикальных стволов, и может быть использовано в стволах угольных шахт и рудников, а также в вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов. Технический результат направлен на создание конструкции крепи, позволяющей существенно снизить нагрузку на внутреннюю стальную оболочку и слой бетона, исключающей фильтрацию значительных объемов воды через слой грузонесущего бетона, уменьшив за счет этого материалоемкость и стоимость крепи, увеличив долговечность и надежность. Указанный технический результат достигают тем, что водопроводящий слой, включающий гранулы вспененного полистирола, располагают между грузонесущим слоем, состоящим из бетона с активированными в дезинтеграторе хвостами обогащения в качестве вяжущего, и затампонированными породами, а также наличием установленных в прилегающий массив анкеров. 1 ил.

Крепь шахтного ствола // 2535554

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве шахтных стволов в соляных и соленосных породах. Технический результат направлен на обеспечение безаварийной работы бетонной части крепи шахтного ствола, расположенной в ползучих солевых породах в течение расчетного срока, а также на повышение эффективности крепления шахтного ствола за счет исключения крепления шахтных стволов дорогостоящей чугунной тюбинговой крепью. Крепь шахтного ствола состоит из несущей внутренней бетонной оболочки и внешней компенсационной оболочки из податливого вспененного материала. Компенсационная оболочка сформирована из пенополистирольных плит и размещена ровным слоем вокруг бетонной оболочки цилиндрической части ствола. Расстояние между опорными венцами определяют в зависимости от длительности сцепления каменной соли, внутреннего и внешнего радиусов границ контакта опорного венца с каменной солью, внутреннего радиуса ствола, коэффициента запаса, веса опорного венца, удельного веса бетона, толщины бетонной крепи ствола. Опорные венцы из бетона усилены тюбинговыми кольцами и отделены от основной части бетонной крепи деформационными швами из дерева, а компенсационная оболочка из пенополистирольных плит прикреплена к породному массиву монтажными анкерами. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Крепь подземного сооружения // 2583800

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к конструкциям крепи заглубленных сооружений, и может быть использовано в стволах метрополитенов, угольных шахт и рудников, а также в вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов. Задачей изобретения является создание конструкции крепи, позволяющей исключить проникновение воды из водонапорного слоя через водоупоры в слои пород содержащие растворимые минералы, при этом не допуская существенного увеличения объема поступающей в ствол воды. Указанный технический результат достигают тем, что выше и ниже водонапорного слоя в водоупорах бурят комплект скважин глубиной не менее чем на 0,5 м больше максимальной ширины зоны влияния взрывных работ в массиве, скважины оснащают водозаборными элементами, состоящими из последовательно помещенных одна в другую труб с регулирующим клапаном на конце каждой; давление сброса на клапанах устанавливают равным разнице между величиной гидростатического давления водонапорного слоя и величиной гидравлического сопротивления на участке от места установки клапана до кровли, или почвы слоя водоупора. 2 ил.

Крепь заглубленного сооружения // 2584174

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к конструкциям крепи выработок, и может быть использовано в стволах шахт и рудников, а также в вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов. Технический результат заключается в создании конструкции крепи, позволяющей избежать проникновения воды по плоскости соприкосновения крепи с массивом, а также по зоне нарушенных в ходе БВР пород в ранее не обводненные слои, повысить эффективность использования материалов крепи и за счет этого снизить ее материалоемкость. Крепь состоит из обделки и гидрозатвора в виде незатвердевающей вязкой жидкости, находящейся под давлением, превышающим давление подземных вод. Гидрозатвор размещают между породными стенками и крепью. Приствольный массив упрочняют анкерами, на которые навешивают металлическую сетку. Выше и ниже горизонта напорных подземных вод устраивают кольцевые противофильтрационные завесы. В крепи и прилегающем массиве монтируют систему мониторинга, включающую: датчики давления жидкости в гидрозатворе, датчики смещения породного массива, датчики давления и скорости фильтрации воды. 2 ил.