Крепление стволов

Стоимость крепи составляет 50–60%, а трудоемкость ее возведения до 40% общей стоимости и трудоемкости проходки ствола.

Эксплуатационные стволы крепятся в основном бетонной крепью. Внедряется набрызгбетонная крепь. Разведочные стволы чаще крепят деревянной крепью, кроме устья. Деревянную крепь применяют в стволах прямоугольного сечения со сроком службы до 15 лет. При этом производят её антисептирование. После указанного срока она требует ремонта или полной замены.

Применяют следующие конструкции деревянной крепи: сплошную венцовую, венцовую на стойках и подвесную венцовую. Сплошную венцовую крепь используют при проходке стволов в слабых и средней устойчивости породах. Крепь может быть из бруса или круглого леса. Для поддержания вышерасположенного участка крепи возводят опорные венцы. Их необходимо располагать в более плотных устойчивых слоях породы, поэтому высота звена крепи в одном и том же стволе может быть различной. Расстояние между опорными венцами при сплошной крепи принимается 5–10 м в зависимости от устойчивости пород и гидрогеологических условий проходки ствола, но в конкретных случаях могут допускаться отклонения.

Для установки опорных венцов в стенках ствола по короткой стороне разделывают лунки (маленькие и большие – заводные). В неустойчивых породах V и менее категории крепости и при небольших расстояниях между опорными венцами лунки располагают поочередно в длинных и коротких сторонах ствола. Глубина лунок для пальцев опорных венцов в этом случае должна составлять 800–1000 мм, а в породах VI и более категории – 500–800 мм. При разделке лунок для опорных венцов необходимо по возможности избегать применения ВВ, так как в результате взрыва породные стенки разрушаются; при работе в крепких породах можно применять шпуры, но с малыми зарядами и разновременным взрыванием. Вертикально венцы заводят в породах до V категории крепости с горизонтальной слоистостью, горизонтально – в породах VI и выше категории крепости, устойчивых, нетрещиноватых.

Лунки (малая и большая) для завода опорных венцов в различных звеньях крепи строго чередуются, чтобы меньше ослаблять стенки ствола. Нижнюю плоскость лунок для опорных венцов тщательно выравнивают, чтобы они занимали горизонтальное положение. Не допускается установка опорных венцов на разрыхленной породе или на прокладках.

При подходе к сопряжению ствола с выработками околоствольного двора опорные венцы необходимо располагать на 4–8 м выше замка свода сопряжения.

На опорный венец постепенно наращивают промежуточные (рядовые) венцы в строгом порядке согласно разметке, сделанной на поверхности. Промежуточные венцы следует возводить снизу вверх в породах средней устойчивости и сверху вниз (путем крепления скобами к вышележащим венцам) в слабых неустойчивых породах, не допускающих отставание крепи от забоя. В последнем случае после возведения звена крепи под него подводят опорный венец.

Опорные и промежуточные венцы должны быть уложены горизонтально, выверены и плотно пригнаны друг к другу. Правильность их установки проверяют при помощи четырех угловых отвесов, уровня и измерением расстояния по диагонали рейкой-шаблоном. После проверки и необходимых исправлений венцы с торцевых и боковых сторон расклинивают. Все пустоты между венцами и стенкой ствола тщательно закладываются кусками породы или обрезками дерева.

Отдельные элементы крепи, заготовленные на поверхности, опускают на подъемном канате, для чего к крюку прицепного устройства прикрепляют предназначенную для этой цели серьгу с болтом.

Установленная крепь должна удовлетворять следующим требованиям: отклонения внутренней поверхности отдельных венцов от проектного положения не должны превышать ± 15 мм, а расстояния между углами венцов по диагонали не должны отличаться от проектных более чем на ± 50 мм; в местах минимальных зазоров между крепью и подъемным сосудом отклонения элементов венцов внутрь ствола не допускаются.

Венцовая крепь на стойках применяется в крепких и устойчивых породах. Она отличается от сплошной венцовой крепи тем, что отдельные венцы из бруса располагаются на высоте 1–1,5 м один от другого. Между венцами в углах и по длинным сторонам в вертикальных плоскостях, разделяющих сечение ствола на отделения, устанавливают вертикальные стойки. Стенки ствола между отдельными венцами крепят затяжками из досок или горбылей толщиной 40–50 мм, которые плотно расклинивают. Расстояние между опорными венцами следует принимать 8−15 м. Крепь должна возводиться только снизу вверх. Она требует меньшего расхода леса, чем сплошная.

Подвесная венцовая крепь применяется так же, как и венцовая, на стойках в крепких устойчивых породах. Она состоит из отдельных горизонтальных венцов из бруса с вертикальными стойками между ними. Венцы крепи подвешивают на стальных болтах (крючьях) и после установки стоек стягивают болтами и гайками. Стенки ствола между венцами затягивают досками или горбылем толщиной 40–50 мм. Крепь возводится в направлении сверху вниз. После установки звена крепи под него подводят опорный венец. Расстояние между опорными венцами при подвесной крепи следует принимать 10–20 м.

Подвесная венцовая крепь по сравнению с венцовой на стойках имеет следующие преимущества: уменьшается число опорных венцов благодаря сокращению высоты незакрепленного участка ствола, что приводит к значительному ускорению работ по креплению; обеспечивается высокая безопасность работ, так как крепь возводится вслед за подвиганием забоя.

При возведении венцовой крепи на стойках и подвесной венцовой крепи должны выдерживаться те же отклонения, что и при сплошной крепи.

Бетонную крепь возводят снизу вверх звеньями высотой 20–60 м. В неустойчивых породах звено ствола сначала закрепляют временной крепью. В основании каждого звена возводятся опорные венцы, для упора которых в стенках ствола устраиваются врубы. Ширина крепи опорных венцов составляет 0,5–1 м, высота − 1,0−1,5 м.

Для возведения крепи устанавливают цилиндрическую опалубку, пространство между которой и стенкой заполняют бетоном и трамбуют его. Работы по креплению производят с подвесных полков.

В практике геологоразведочных работ применяется последовательная схема проведения стволов. По этой схеме проходится звено ствола 10–15 м при деревянной крепи и 20–50 м при бетонной (при неустойчивых породах 4–5 м). Затем углубку прекращают, устанавливают опорный венец и закрепляют пройденное звено.

При креплении эксплуатационных стволов бетонная смесь готовится на специализированных заводах, стационарных или передвижных бетоносмесительных установках. Для ускорения схватывания бетона в бетонную смесь вводят хлористый кальций (2–3% массы цемента).

В качестве пластифицирующих добавок используется сульфат натрия (0,15–0,5%), сульфат-спиртовая барда (ССБ) в количестве 0,1–0,25% массы сухого цемента. Для повышения водонепроницаемости применяют абиетат и СНВ в количестве 0,01–0,03% массы цемента и сернокислый алюминий в количестве 0,8–1,1%.

Бетонную смесь в ствол подают по трубам за опалубку. Опалубки применяют деревянные, инвентарные и передвижные металлические. В настоящее время предпочитают секционные опалубки.

Техническая характеристика секционных опалубок

для стволов диаметром в свету 4,5 м

Опалубка ОСД-4,5 выпускается в двух модификациях: со строительной высотой оболочки 3300 и 4200 мм. Параметры последней приведены в скобках.

Секции состоят из стали толщиной 5–6 мм. Секции закреплены на двух или трех каркасах жесткости. Для отрыва и раскрепления крепи в следующем звене используются винтовые стяжки. Опалубка подвешивается на канатах тихоходных лебедок, установленных на поверхности.

При пересечении пород с коэффициентом крепости по М.М. Протодьяконову f < 4 высота опалубки не более 2–2,2 м; при f = 6−8 – не более 3 м; при пересечении пород с f > 8 – более 3 м.

Бетон за опалубкой укладывают слоями высотой 30–40 см и трамбуют вибраторами.

При совмещенной схеме проходки ствола передвижную опалубку следует устанавливать на поддон, изолирующий свежеукладываемую бетонную массу от взорванной породы.

Перед бетонированием очередного звена в стволе передвижную опалубку необходимо отцентрировать по центральному маркшейдерскому отвесу, а опорное кольцо-поддон, кроме этого, установить по уровню.

Для пропуска центрального маркшейдерского отвеса к забою в проходческом полке должен быть свободный проем радиусом не менее 100 мм. Передвижная металлическая опалубка должна устанавливаться симметрично относительно центрального маркшейдерского отвеса; вертикальная ось опалубки не должна отклоняться от среднего положения отвеса более чем на 20 мм. Передвижка опалубки на очередную заходку опускается после достижения предела прочности бетона на сжатие не менее 0,8 МПа.