1.2.3. Конструкции многослойной крепи с податливым слоем

Горизонтальные выработки. Выше было показано, что на больших глубинах в неустойчивых породах традиционные монолитные и сборно- монолитные бетонные крепи оказываются неэффективными, так как бетон образует практически жесткую конструкцию, и при интенсивных смещениях пород контура выработка разрушается.

Двухслойная крепь предназначена для крепления основных горных выработок, расположенных на больших глубинах и в сложных горно- геологических условиях. Эта конструкция рекомендуется взамен металлобетонной крепи, по сравнению с которой двухслойная крепь дешевле и более надежна в работе.

В качестве материала податливого слоя можно использовать карбамидный пенопласт МБГ1-Б, представляющий собой вспененный и отвержденный легкий однородный материал мелкоячеистой структуры. Он изготавливается в шахтных условиях при помощи специальной установки УППМ путем вспенивания и механического перемешивания предварительно подготовленных растворов. Для производства карбамидного пенопласта используют мочевиноформальдегидную смолу (МФФМ или МФ-1), вспенивающе-отверждаюший продукт АВО-1 или заменяющую его смесь из ортофосфорной кислоты и сульфанола. Кроме исходных компонентов в состав пенопластов входят модифицирующие добавки - диэтиленглнколь или этиленгликоль и резорцин.

Возведение крепи требует технологической увязки создания двух разнородных оболочек с проходческими работами.

Рис 1.7. Общий вид монолитной податливой крепи: 1-податливый слой; 2-моиолитная бетонная обделка

способа проходки выработки и степени устойчивости вмещающих пород. Возведение двухслойной крепи возможно путем последовательных набрызгов карбамидного пенопласта, а затем бетона; путем набрызга карбамидного пенопласта, а затем укладки несущего слоя бетона за опалубку.

Первый способ рекомендуется при проходке выработки комбайном в достаточно вязких, не склонных к обрушениям породах. Эта схема обеспечивает почти полную механизацию процесса крепления и наиболее эффективна. К ее достоинствам следует отнести высокий уровень механизации, возможность оперативного изменения толщины крепи, •простоту ремонта (повторным набрызгом), снижение толщины и стоимости бетонной оболочки конструкции.

Второй способ применяется при сооружении выработки с помощью буровзрывных работ. Крепь возводят заходками длиною 10-20 м. Вслед за подвиганием забоя выработку временно укрепляют анкерной крепью с опорными плитами размером до 350x350мм или крестовинами из металлической полосы. После проходки участка выработки длиной 10-20 м проходческие работы останавливаются. В течение смены на всю длину заходки набрызгивают пенопласт, а затем бетонируют выработку с применением опалубки обычной конструкции.

Более совершенной податливой конструкцией является сборная крепь из двухслойных элементов, которая подается за счет смятия внешнего слоя при сохранении неизменным сечения выработки в свету. В ее основе лежит универсальный двухслойный элемент заводского изготовления (рис. 1.8), состоящий из железобетонного блока 1 и податливого слоя из пенометериала. В качестве материала для податливого слоя можно использовать карбамидный пенопласт МБП-ДЗ, который наносится на железобетонные тюбинги в заводских условиях путем набрызга или

Рис 1.8.

Блок представляет собой армированную цилиндрическую плиту с радиусом внутренней поверхности 2150 мм и толщиной 150 мм. Толщина податливого слоя, наносимого на блок, составляет 100-150 мм в зависимости от горно-геологических условий, в которых работает конструкция. Ширина универсального блока 500 мм выбрана из условия грузоподъемности существующих крепеукладчиков. При таких параметрах масса блока не превышает 250 кг.

Недостатком такой конструкции блока является невозможность регулирования сопротивления крепи.

Вертикальные выработки. Другим подходом к созданию податливого слоя является использование пластичных материалов, загружаемых за обделку [96,97].

Известен способ крепления ствола в породах, подверженных ползучести. Он заключается в отделении крепи (применяется сталебетонная крепь) от массива зазором, заполненным слоем битума (рис. 1.9). В этом случае смещение пород, вызванные их ползучестью, приводят к уменьшению толщины зазора и выдавливанию из него битума в свободную полость вверху. Битум вытекает через отверстия вверху ствола и стекает по стенкам рабочего пространства ствола [96,97].

Главным недостатком этого способа является то, что вязкая весомая жидкость (битум) может работать только в случае равномерного, постоянного давления со стороны горного массива, а не в случаи зональной дезинтеграции. За счет сжатия битум выдавливается в ствол, стекая вниз по внешней стороне крепи, наслаиваясь и, тем самым, затрудняя передвижение оборудования в стволе, затрудняет движение струи воздуха, что приводит к ухудшению вентиляции и безопасности работ. Также становится

Рис 1.9. Конструкция крепи стволов, применяемая в породах, подверженных ползучести: 1-сталебетонная крепь; 2- прослойка битума необходимым постоянная зачистка и устранение этих наслоений и неполадок, вызванных наслоением выдавливаемого битума. Это в свою очередь приводит к задержкам и простоям в работе данного горного предприятия, приводит к дополнительным затратам средств и времени. К тому же данная конструкция не работает в случаи крепления горизонтальных выработок из-за невозможности удержания битума равномерно распределенного по всему контуру трубы.

Общим недостатком рассмотренных конструкций является их пассивность по отношению к деформирующемуся массиву.