Форма сечения и конструкция крепи стволов

Выбор формы сечения стволов обусловливается ря­дом факторов, из них наиболее важными можно признать: срок службы стволов, ожидаемый приток воды при сооружении стволов, материалы крепи и производственная мощность шахт.

На первых этапах развития горного дела, при весьма огра­ниченной производственной мощности шахт, малой глубине стволов и небольшом сроке эксплуатации шахт, стволы были прямоугольной формы поперечного сечения и даже не имели крепи.

В связи с увеличением производственной мощности шахт, сроков их эксплуатации и глубины стволов возникла необхо­димость иметь большую площадь поперечного сечения стволов и возводить крепь. Первоначальным материалом крепи стволов было дерево, что вызвало необходимость иметь сечение стволов прямоугольной формы.

Учитывая малую прочность деревянной крепи и принимая во внимание тяжелый режим ее эксплуатации в стволе (нали­чие горного давления, приток воды, огнеопасность), а также значительные затраты на ремонт, в настоящее время деревян­ная крепь в стволах не имеет применения.

Использование для крепи стволов прямоугольной формы сечения металлических балок нецелесообразно из-за их боль­шой стоимости, а также быстрого разрушения в результате коррозии металла.

Увеличение производственной мощности шахт, сроков их службы и глубины разработки вызвали необходимость приме­нения для крепи стволов более прочного и долговечного мате­риала в виде монолитного бетона, кирпича, бетонных бло­ков и т. п. Этим материалам свойственна весьма значительная сопротивляемость усилиям сжатия, а так как напряжения сжатия в конструкциях крепи в наибольшей степени проявляются при круглой форме сечения стволов этой формы. Круглая фор­ма сечения стволов в настоящее время нашла практически повсеместное применение в шахтном строительстве. К преиму­ществам ее следует отнести малое аэродинамическое сопротив­ление при движении воздуха для проветривания подземных выработок.

Конструкция крепи стволов. В современной практике сооружения стволов в обычных горно-геологических условиях, т. е. в устойчивых породах при ограниченных прито­ках воды, в качестве материала крепи почти исключительное применение имеет монолитный бетон. Так, например, в уголь­ной промышленности монолитным бетоном крепят 97—98 % стволов, в горнорудной — 95%. Такое же положение наблюдается и в зарубежной практике.

Основными преимуществами монолитной бетонной крепи являются: надежная и плотная связь с окружающими порода­ми, что позволяет не иметь опорных венцов; широкие возмож­ности механизации работ при ее возведении; достижение высо­кой водонепроницаемости (особенно при наличии малого числа швов); стойкость против агрессивных вод; значительное сниже­ние аэродинамического сопротивления и др.

При сооружении стволов в устойчивых породах при ограни­ченных притоках воды с целью создания изолирующей оболоч­ки, воспринимающей давление со стороны горных пород и пре­дохраняющей породы от влияния на них различных атмосфер­ных агентов (воды, разности температур и др.), возможно при­менение в качестве крепи набрызгбетона. При наличии явно выраженного горного давления возможно сочетание набрызг­бетона с металлической сеткой и анкерной крепью.

При наличии слабых и весьма водоносных пород применя­ют крепь из чугунных тюбингов или стальных оболочек с за­полнением пространства за крепью бетоном.

Толщину крепи стволов определяют в зависимости от гор­но-геологических условий и свойств пересекаемых стволом пород, его глубины и площади поперечного сечения. В устойчи­вых породах при ограниченных притоках воды толщину бетон­ной крепи при наличии жесткой армировки на протяженных участках ствола принимают без расчета, только в зависимости от глубины расположения участка ствола и при пологом зале­гании пород (в пределах 200—300 мм). При соответствующих обоснованиях допускается принимать крепь из набрызгбетона толщиной 80-150 мм (СНиП II—94—80 «Подземные горные выработки»).

В малоустойчивых породах наряду с учетом горно-геологи­ческих факторов, т. е. наличия тектонических нарушений, вели­чины угла падения пород, наличия напорных водоносных гори­зонтов, необходимо учитывать ряд технологических факторов. При производстве работ по выемке породы буровзрывным способом в результате воздействия взрывания шпуров, непосред­ственно примыкающих к контуру ствола, возникают нарушения ее сплошности, развиваются трещины, достигающие значитель­ной глубины (до 0,5—0,7 м), что вызывает разрушение крепи. Расчет крепи стволов осуществляется по СНиП Н-94—80.

Крепь устья стволов сооружают из монолитного бетона или железобетона.