Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование технологии возведения бетонной крепи вертикальных стволов с отставанием от забоя большими заходками
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)
Автореферат диссертации по теме "Обоснование технологии возведения бетонной крепи вертикальных стволов с отставанием от забоя большими заходками"
4849602
На правах рукописи
Меренкова Наталья Викторовна
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗВЕДЕНИЯ БЕТОННОЙ КРЕПИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ С ОТСТАВАНИЕМ ОТ ЗАБОЯ БОЛЬШИМИ ЗАХОДКАМИ
Специальность
25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
9 ИЮН 2011
Новочеркасск - 2011
4849602
Работа выполнена в Шахтинском институте (филиале) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» на кафедре «Подземное, промышленное, гражданское строительство и строительные материалы».
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Ведущая организация - федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» (НИУ «БелГУ»)
Защита состоится «17» июня 2011 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.304,07 при Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу: 34642S, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132, ЮРГТУ (НПИ), аудитория 107, тел./факс: (863-52) 2-84-63, email: ngtu@novoch.ru.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮРГТУ (НПИ) (г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132).
Автореферат разослан « 16 » мая 2011 г.
Страданченко Сергей Георгиевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук Савин Игорь Ильич
кандидат технических наук Нечаенко Виктор Иванович
Ученый секретарь диссертационного совета
М.С. Плешко
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Основными вскрывающими выработками большинства горнодобывающих предприятий являются вертикальные стволы, связывающие подземные добычные горизонты с земной поверхностью. Себестоимость строительства современных глубоких вертикальных стволов составляет сотни млн. руб., продолжительность сооружения достигает 5-6 лет и более, а срок эксплуатации - 60 - 80 лет. В процессе работы ствол в зависимости от назначения должен обеспечивать безаварийную выдачу полезного ископаемого и породы, спуск-подъём людей, материалов, оборудования, необходимый режим вентиляции и др. Остановка шахтного или горнорудного подъема приводит к значительным убыткам, поэтому особенную важность приобретает высокая эксплуатационная надежность конструкций ствола, основной из которых является крепь.
В настоящее время крепление стволов в нашей стране осуществляется по совмещенной технологической схеме, характеризующейся возведением монолитной бетонной крепи вслед за подвиганием забоя ствола заходками высотой 3 - 4 м со спуском бетона по трубопроводам. Эта технология имеет ряд существенных недостатков: низкое качество бетона вследствие его расслаивания во время спуска по трубам; наличие «холодных» швов между заходками, через которые в ствол попадает основной объем остаточных водоприто-ков; воздействие на не затвердевший бетон крепи взрывных работ и интенсивного деформирования пород в призабойной зоне, приводящих к образованию в крепи систем трещин и др. Их влияние приводит к снижению работоспособности и долговечности крепи и особенно сильно проявляется в глубоких вертикальных стволах, объем строительства которых в нашей стране постоянно увеличивается.
Неслучайно, обследования глубоких стволов, выполненные научными и проектными организациями, говорят о том, что более 50% из них имеют повреждения различной тяжести, проявляющиеся как в виде систем вертикальных и горизонтальных трещин в бетоне, так и в виде вывалов и разрушений крепи на больших площадях. Количественный анализ показывает, что помимо негативного влияния горно-геологических факторов около половины нарушений и повреждений монолитной бетонной крепи обусловлено проектными и технологическими факторами, и, прежде всего, повсеместным применением совмещенной схемы проходки вертикальных стволов.
Вследствие этого дальнейшее совершенствование технологии крепления вертикальных стволов, направленное на увеличение работоспособности и сроков безремонтной работы крепи, является актуальной задачей современного шахтного строительства.
Передовой отечественный опыт монолитного строительства и зарубежный опыт проходки стволов фирмами Германии, ЮАР показывает, что значительные резервы по повышению качества и долговечности монолитной бетонной крепи возникают при применении высокопрочных бетонов на основе эффективных химических добавок и модификаторов, а также переходе на
технологии крепления стволов с отставанием возведения крепи от забоя и контейнерной доставкой бетонной смеси. Положительный эффект достигается при реализации схем непрерывного бетонирования, увеличении высоты заходок и повышения качества стыков между ними. Однако широкое внедрение этих технических и технологических решений в нашей стране сдерживается недостаточной разработанностью ряда теоретических и практических аспектов, связанных с технологией возведения и последующей работой крепи стволов.
Диссертационная работа выполнена в рамках темы НИР 17.05 «Исследование геомеханических процессов подземного пространства, влияние этих процессов на сопутствующие среды и земную поверхность», выполняемой в Шахтинском институте (ф) ЮРГТУ (НПИ) по заданию Федерального агентства по образованию, госбюджетной темы кафедры «Подземного, промышленного, гражданского строительства и строительных материалов» П53-801 «Разработать средства и способы крепления и охраны горных выработок и обеспечения безопасности труда на горных и строящихся предприятиях», а также Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (государственный контракт 14.740.11.0427).
Цель работы: обоснование технологии возведения бетонной крепи вертикальных стволов с отставанием от забоя большими заходками, направленной на повышение ее эксплуатационных свойств и сроков безремонтной работы.
Идея работы: повышение эксплуатационных свойств и сроков безремонтной работы бетонной крепи вертикальных стволов достигается переходом на технологию крепления с отставанием возведения крепи от забоя ствола заходками 8 - 12 м при обоснованных параметрах бетонирования и учете на стадии проектирования негативных процессов, развивающихся в системе «постоянная крепь - временная крепь - породный массив» во время эксплуатации.
Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий определение фактической прочности крепи стволов в шахтных условиях методом ударного импульса, численное моделирование методом конечных элементов объемной задачи взаимодействия крепи с массивом пород, аналитические методы механики подземных сооружений, лабораторные испытания бетона, статистическую обработку результатов лабораторных испытаний и шахтных исследований, корреляционный анализ, технико-экономический анализ.
Защищаемые научные положения:
1. При строительстве и эксплуатации ствола во внешних слоях монолитной бетонной крепи и на стыках заходок возникают ослабленные участки, приводящие к развитию в крепи растягивающих радиальных напряжений, нелинейно возрастающих от средней части к краю заходки, а также к снижению до 20% несущей способности крепи.
2. Увеличение высоты заходки высокопрочной бетонной крепи в 2 - 3 раза при обоснованных сроках бетонирования и распалубки, учитывающих
глубину ствола, производительность проходческого подъема, температуру бетонной смеси и пород в месте крепления, позволяет уменьшить количество ослабленных участков в крепи и максимальные величины отклонений ее прочности от проектной.
3. При возведении монолитной бетонной крепи с отставанием от забоя ствола заходками высотой 8 - 12 м наиболее опасными являются срезающие напряжения в опорном слое бетона, величина которых определяется величиной давления свежеуложенного бетона и нелинейно зависит от высоты опорного слоя и отношения модулей сдвига бетона и вмещающего массива.
4. После исчерпания несущей способности временной анкерной крепи ствола на постоянную крепь передаются дополнительные нагрузки, которые определяются в зависимости от деформационных характеристик крепи и пород, длины и плотности установки анкеров, величины отставания возведения крепи от забоя и должны учитываться на стадии проектирования для обеспечения необходимого запаса прочности конструкции при длительной эксплуатации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Произведена количественная оценка отклонений прочности бетона крепи стволов от проектной во внешних слоях и на стыках заходок, с учетом которой установлены закономерности фактического распределения напряжений в крепи по высоте заходки и изменения ее несущей способности.
2. Обоснованы параметры высокопрочной бетонной крепи стволов и эффективной технологии ее возведения, позволяющие определить необходимые сроки бетонирования и расцалубки, учитывающие изменение температурного режима бетона в процессе крепления.
3. Получены расчетные зависимости по определению максимальных напряжений среза в бетоне опорного слоя монолитной бетонной крепи для различных диаметров стволов, учитывающие давление свежеуложенного бетона, высоту опорного слоя, соотношение модулей сдвига бетона и окружающих ствол пород.
4. Разработана методика предварительной оценки величин дополнительных нагрузок на постоянную крепь стволов и запаса ее прочности на стадии исчерпания несущей способности временной крепи в процессе длительной эксплуатации.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: статистически значимым объемом шахтных и лабораторных исследований (выполнено 1200 замеров фактической прочности монолитной бетонной крепи стволов в 40 заходках, исследовано около 200 образцов бетона); высокими значениями коэффициентов корреляции полученных автором корреляционных зависимостей (не менее 0,91); сочетанием теоретических и экспериментальных исследований с использованием апробированных методик и фундаментальных положений механики сплошной среды, механики подземных сооружений, математической статистики; инженерно-техническими проработками и внедрением.
Научное значение работы. Полученные в работе результаты развивают и дополняют теоретические положения известных методов обоснования парамет-
ров монолитной бетонной крепи, возводимой с отставанием от забоя ствола, с учетом влияния технологии работ и негативных процессов длительной эксплуатации.
Практическое значение работы:
- обоснованы модифицированные составы бетона крепи вертикальных стволов с высокими эксплуатационными свойствами и разработаны рекомендации по определению необходимых сроков доставки бетонной смеси к стволу и распалубки крепи;
- разработана методика обоснования параметров бетонной крепи стволов, возводимой с отставанием от забоя, с учетом стадии исчерпания несущей способности временной крепи при длительной эксплуатации;
- предложены технологические схемы крепления стволов большими за-ходками, обеспечивающие высокую работоспособность крепи при длительной эксплуатации.
Реализация работы. Основные результаты работы использованы ОАО «Ростовшахтострой» при разработке проекта строительства Северного вентиляционного ствола № 2 ОАО «Гайский ГОК».
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены на международных научных симпозиумах и конференциях: «Неделя горняка» (Москва, 2006 - 2010 гг.); «Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений», (ДонНТУ, 2006, 2009 г.); 53 - 59 научные конференции Шахтинского института (филиала) ЮРГТУ (НИИ) (г. Шахты, 2004 - 2010 гг.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 научных работ, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников из 160 наименований и 2 приложений. Содержит 176 страниц машинописного текста, 60 рисунков и 26 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Основополагающие результаты по геомеханике массивов горных пород и проектированию параметров крепи вертикальных стволов получены КЛ. Ардашевым, Б.З. Амусиным, И.В. Баклашевым, Ф.А. Белаенко, ВА. Бо-рисовцом, Н.С. Булычевым, Ю.З. Заславским, В.Н. Каретниковым, БА. Кар-тозия, А.М. Козелом, Г.А. Крупенниковым, А.П. Максимовым, Н.М. Покровским, А.Г. Протосеня, А А. Репко, К.В. Руппенейтом, Н.Н. Фотиевой, и многими другими учеными.
Вопросам совершенствования технологии проходки и крепления стволов посвящены работы А.Г. Гузеева, О.С. Докунина, И.Г. Коскова, В.В. Левита, Н.М. Покровского, АА. Пшеничного, С.В. Сергеева, И.С. Стоева, П.С. Сыр-кина, РА. Тюркяна, ИТ. Шинкаря, Ф.И. Ягодкина и др.
На основании выполненных фундаментальных работ был создан комплекс нормативных документов в области проектирования и строительства
стволов, разработаны технологические схемы проходки и способы крепления вертикальных выработок. Рассмотрим их основные особенности.
В настоящее время в России повсеместное распространение независимо от горно-геологических условий строительства получила совмещенная схема проходки с возведением крепи вслед за подвиганием забоя ствола. При расчете крепи в основном применяется схема контактного взаимодействия крепи и породного массива в рамках плоской задачи. Следует отметить, что ее решение представляет собой частный случай оценки напряженно-деформированного состояния элементов с заданными проектными параметрами (толщина, прочность, модуль деформации бетона крепи; прочность, модуль деформации пород и др.) в конкретных условиях. При этом не учитывается полностью влияние на работоспособность крепи технологии крепления и возможных ее нарушений, несоблюдения проектных параметров конструкций, ухудшение качества материала крепи и снижение ее несущей способности в процессе эксплуатации и др.
Пренебрежение этими факторами может привести к уменьшению сроков безремонтной работы крепи и необходимости проведения дорогостоящего ремонта.
Так в работах М.В. Прокоповой и О.Г. Быковой установлено, что определение параметров монолитной бетонной (железобетонной) крепи должно производится с учетом радиальных отклонений стенок крепи ствола от проектного положения, изменения формы ее сечения и толщины, связанных с особенностями технологии ведения работ, диаметром и глубиной ствола. Максимальные напряжения в крепи, вызванные данными отклонениями, могут превышать средние значения на 10 - 20% и более.
На наш взгляд не менее существенное значение имеет учет возможной вариативности прочностных свойств материала крепи и возникающих в ней зон ослаблений, в частности «холодных» швов. Закономерности их влияния на несущую способность крепи нуждаются в дальнейшем изучении.
Проф. Н.С. Булычевым было предложено при совмещенной схеме проходки стволов рассматривать в качестве отдельной стадии взаимодействие твердеющей монолитной бетонной крепи с деформирующимся массивом пород в призабойной зоне. Установлено, что наиболее интенсивному воздействию подвергается ближайшая к забою заходка крепи в момент снятия опалубки. Это необходимо учитывать при проектировании для предотвращения образования нарушений и ухудшения качества бетона.
В то же время при схемах проходки с отставанием возведения постоянной крепи от забоя ствола, широко применяемых в зарубежной практике и по ряду параметров существенно более эффективных чем совмещенные технологии, реализуется несколько иной механизм взаимодействия крепи и породного массива в призабойной зоне, нуждающийся в дальнейшем изучении.
Кроме того, возникает задача обеспечения устойчивости обнаженных пород до возведения постоянной крепи, которая может быть решена применением временной крепи или предварительным упрочнением пород. Обоснование параметров упрочнения окружающих горные выработки пород и вре-
менной крепи выполнено в работах И.В. Баклашова, А.А. Борисова, Н.С. Булычева, JO.B. Буркова, БА. Картозия, ЭЛ. Кипко, А.М. Козела, Г.И. Кравченко, Г.Г. Литвинского, Ю.А. Полозова, М.С. Плешко, С.П. Сыркина, НЛ. Фотиевой, Ф.И. Ягодкина и др. Однако в них остались нерассмотренными вопросы длительного взаимодействия постоянной крепи, возведенной с отставанием от забоя ствола, с временной крепью и упрочненным породным массивом при эксплуатации вертикальной выработки с учетом возможных изменений свойств взаимодействующих элементов.
Не менее важным аспектом является обоснование высокоэффективных составов бетона крепи. Исследования в этой области выполнены в работах С.В. Борщевского, О.С. Докунина, ИГ. Коскова, В.В. Левита, С.П. Сыркина, Ф.И. Ягодкина, М.С. Плешко и др. ученых. В то же время ряд разработок устарел, а также не предусматривал обоснование оптимальных параметров технологии крепления, в частности высоты заходки, способов и сроков транспортирования бетона, распалубки и др.
В целом недостаточная разработанность отмеченных выше теоретических и практических аспектов сдерживает широкое внедрение в нашей стране прогрессивных схем крепления стволов с отставанием возведения постоянной крепи от забоя, позволяющих обеспечить высокое качество и долговечность крепи, одновременность выполнения основных проходческих процессов, снижение затрат и повышение безопасности эксплуатации стволов. Исходя из этого, и в соответствии с поставленной целью, в работе необходимо решить следующие задачи:
1. Выполнить оценку фактической прочности монолитной бетонной крепи вертикальных стволов с учетом влияния технологических и эксплуатационных факторов.
2. Разработать высокоэффективные составы бетонов для крепления вертикальных стволов и обосновать параметры бетонирования с учетом комплекса влияющих технологических, горно-геологических и природно-климатических факторов.
3. Выполнить анализ геомеханического взаимодействия крепи, возведенной с отставанием от забоя ствола большими заходками, с породным массивом в период строительства и эксплуатации вертикальной выработки с учетом возможных изменений и отклонений свойств взаимодействующих элементов.
4. Разработать технологические схемы возведения монолитной бетонной крепи стволов с высокими эксплуатационными свойствами и выполнить технико-экономическую оценку предлагаемых решений.
Для оценки фактической прочности монолитной бетонной крепи и анализа влияющих факторов выполнены шахтные исследования во вспомогательном вертикальном стволе рудника «Айхал» АК «Алроса». С учетом технологии работ измерения прочности методом ударного импульса в пределах каждой заходки проводились с проходческого полка в двух зонах: 1 - в средней части заходки; 2 - вблизи границы заходки на расстоянии до 10 -15 см от «холодного» шва.
На основании статистической обработки данных по 1200 замерам в 40 заходках крепи установлено, что фактическая прочность бетона на сжатие значительно ниже прочности образцов, определенной в лабораторных условиях. Среднее отклонение составило 28,9%. В зоне «холодного» шва наблюдается еще большее снижение прочности бетона по сравнению с обычным участком, составившее в среднем 37,6%, а по отношению к средней части прочность бетона меньше в среднем на 12,3% (рис. 1).
Д.МПа
25,0 22.5 20,0 17.5 15.0 12.5 10,0
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 порядковый, номер исследованной заходки
Рис. 1. Фактическая прочность монолитной бетонной крепи в стволе: 1 - в средней части заходки крепи; 2 - в зоне «холодного» шва
На основании полученных данных выполнен вычислительный эксперимент по моделированию взаимодействия системы «крепь - породный массив» при наличии в конструкции крепи шва между заходками и примыкающей к нему зоны сниженной прочности бетона, который показал, что наличие зоны ослабления приводит к возникновению в крепи ствола небольших изгибающих деформаций с максимумом в области контакта зон сниженной и обычной прочности. Вследствие этого в крепи возникают растягивающие радиальные напряжения, нелинейно возрастающие от центральной части к краю заходки с достижением максимума на границе контакта областей нормальной и сниженной прочности бетона (рис. 2). Они могут привести к образованию трещин и снижению долговечности крепи, что часто наблюдается на практике.
Визуальный осмотр нижней грани заходок крепи в забое ствола также выявил неоднородность бетона по толщине крепи. Вследствие вымывания цементных частиц на границе с вмещающими породами, внешний слой колец крепи толщиной до 5 -10 см выглядит как бетон низкого качества (меньшее содержание цементного камня, наличие систем трещин, обнажение крупного заполнителя).
Для более точной количественной оценки эффекта неоднородности бетона крепи вследствие воздействия шахтных вод выполнен лабораторный
у / /
- - -1 ч ,1 • - -1 - - 41 J / /
'А
эксперимент с помощью установки для определения водонепроницаемости бетона.
h, м
Рис. 2. Изменение главных радиальных напряжений в бетонной крепи по высоте
заходки при наличии зоны снижен ой прочности (растягивающие напряжения приняты положительными)
Средняя прочность образцов бетона на сжатие обычного состава, подвергнутых воздействию воды в начальный период твердения, оказалась на 14,6% меньше чем у контрольных. Максимальное зафиксированное вымывание цементного камня с открытой стороны образца - 9,3 см. В то же время для исследованных быстротвердеющих высокопрочных составов бетона снижение прочности оказалось в 2,1 - 2,3 раза меньше.
Анализ влияния неоднородности крепи по ее сечению показал, что при образовании в монолитной бетонной крепи внешнего ослабленного слоя ее несущая способность уменьшается до 20%. Величина снижения несущей способности крепи линейно возрастает при увеличении толщины ослабленного слоя и уменьшении прочности бетона в нем. Для учета этого эффекта при проектировании крепи может использоваться при отсутствии точных данных дополнительный коэффициент к расчетной прочности бетона, равный 1,2 (Л»/1,2).
По результатам данных исследований сформулировано первое научное положение и сделан вывод о сложности обеспечения высоких эксплутаци-онных свойств крепи стволов при применении совмещенной схемы проходки и обычных составов бетона.
Проблема «холодных» швов может быть решена при переходе на схемы возведения крепи большими заходками с отставанием от забоя ствола. Даже при неизменном качестве стыков между заходками увеличение их высоты до 8 м позволяет уменьшить относительную протяженность зон растягивающих напряжений в крепи по высоте ствола с 17,5% до 7,5%, а при высоте заходки 12 м - до 5%. Эффект возникновения неоднородности материала крепи по ее
сечению уменьшается при использовании высокопрочных бетонов ускоренного твердения.
Для обоснования параметров бетона крепи, возводимой с отставанием от забоя ствола, выполнен комплекс лабораторных исследований, в результате которых разработаны эффективные составы бетона классов ВЗО, В35, В40 с включением модификаторов полифункционального действия для крепления вертикальных стволов со спуском бетона в контейнерах. Испытания показали, что они обладают высокими эксплуатационными свойствами: прочностью на сжатие до 56,1 МПа, на растяжение при изгибе - до 3,1 МПа; быстрым набором прочности (до 20 МПа в возрасте 1 сут.); высокой водонепроницаемостью (марки W10 - W14), коррозионной стойкостью и долговечностью.
Получены корреляционные зависимости по определению прочности модифицированного бетона на растяжение при изгибе и начального модуля упругости в зависимости от прочности на сжатие:
Rp = 0,2253 • Rf'6"; Е = 6,0544 • (1)
Коэффициенты корреляции составляют соответственно 0,94 и 0,93.
В тоже время существенное влияние на проектные параметры высокопрочного бетона крепи при строительстве ствола оказывают горногеологические, природно-климатические и технологические факторы.
Установлено, что модифицированная бетонная смесь в диапазоне температур 10 - 30 °С сохраняет подвижность в течение 1,5 - 2,5 часов, после чего происходит резкое снижение величины осадки конуса с последующим началом схватывания. Интенсивность снижения подвижности в этот период увеличивается при уменьшении отношения массы модификатора к массе цемента. На основании полученных данных определены максимальные сроки транспортирования бетонной смеси к стволу, учитывающие также глубину спуска бетона, Нс„ и вместимость контейнера, Q при средней скорости его спуска и производительности укладки бетона за опалубку (рис. 3).
Тд, ч 2 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500
Hen, м
Рис. 3. Расчетная продолжительность доставки бетонной смеси к стволу при ее температуре 10°С и различной вместимости контейнеров
-ТТТ1
1. =2м
г
-L )=4м
—L hv>M
Отклонение температуры твердения бетона от нормальной также приводит к значительному изменению скорости набора прочности модифицированного бетона, при этом влияние температурного фактора уменьшается с возрастом бетона.
На основе уравнения теплового баланса БГ. Скрамтаева разработана методика определения необходимого времени распалубки монолитной бетонной крепи в вертикальных стволах. Средняя температура бетона крепи в процессе твердения за опалубкой находится из выражения:
t =t +-isZls--О)
с * 1,03 + 0,181-Мя + 0,006(/„-tK)'
где t,„ tK - начальная и конечная температуры бетона за время твердения, определяемые с учетом температуры воздуха в стволе, температуры пород в месте бетонирования, параметров опалубки и бетона; Мп — модуль поверхности заходки крепи, определяемый отношением площади ее поверхности к объему бетона.
В зависимости от температуры бетона крепи его относительная прочность, позволяющая определить необходимый срок распалубки, определяется по графикам рис. 4, полученным в результате испытаний.
Rt/Ru
t=i(
7=70
Т= Ifl
0.7 0.65
0°5^ 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3
Г, суг
Рис. 4. График зависимости относительной прочности бетона от времени твердения при различных температурах
Полученные результаты легли в основу второго научного положения. Процесс нагружения монолитной бетонной крепи, возводимой с отставанием от забоя ствола до 20 - 25 м заходами 8 -12 м имеет ряд отличительных особенностей.
Установлено, что в период строительства наиболее опасными напряжениями в крепи являются напряжения среза в бетоне опорного слоя кольца крепи от давления свежеуложенного бетона основной части заходки, аср.
Величина напряжений аср нелинейно зависит от отношения GJGx, где Go - модуль сдвига пород массива, Gt - модуль сдвига бетона, и высоты опорного слоя, А„ (рис. 5 и 6).
Рис. 5. Зависимость напряжений сср ст отношения Go/Gi <7ср, кПа
1.4 1.5
ha, М
Рис. 6. Зависимость напряжений от высоты опорного слоя
На основании обработки данных математического моделирования получены корреляционные зависимости по определению напряжений среза в бетоне опорного слоя для стволов различного диаметра. Так при диаметре ствола в свету D„=7,0 м формула имеет вид:
_ (G0 / Gt)°' (1,089-F +1,241)
°Ч> 141 '
где Р — давление свежеуложенного бетона, кПа. Средний коэффициент корреляции составил 0,91
(3)
Полученные результаты позволили сформулировать третье научное положение.
Наиболее высокие технико-экономические показатели проходки стволов с отставанием возведения постоянной крепи от забоя ствола обеспечиваются при применении низкозатратных конструкций временной крепи. К ним в частности относится анкерная сталеполимерная крепь с минимально рекомендованной величиной заделки стержня в скважине. Однако в процессе длительной эксплуатации ствола возможно исчерпание несущей способности временной анкерной крепи, что приводит к изменению деформационных характеристик упрочненного слоя пород и увеличению нагрузок на основную крепь. На основании анализа взаимодействия крепи и породного массива на данной стадии эксплуатации разработана методика предварительного определения величин дополнительных нагрузок на постоянную крепь стволов и оценки запаса ее прочности. Выражение по определению величины прироста нагрузок на крепь имеет вид:
Р = (К0 -К2-К0- К2), (4)
где Я - коэффициент бокового давления в нетронутом массиве;
у - средний объемный вес вышележащий толщи пород;
Н- глубина рассматриваемого сечения ствола от земной поверхности;
Хо - коэффициент, равный при плоской деформации:
4 v0,
И) - коэффициент Пуассона пород;
Ко, Кг, Ко, К2 - соответственно коэффициенты передачи напряжений через внешний бесконечный и упрочненный анкерами слои породного массива до и после исчерпания несущей способности временной крепи, определяемые в зависимости от их деформационных и геометрических характеристик;
а „.„ - коэффициент, учитывающий отставание возведения временной и постоянной крепи от забоя ствола и предварительное упрочнение пород:
* — * 1т
а - коэффициент, определяемый по формуле Б.З. Амусина при величине отставания 10 равной высотной отметке начала установки временной крепи относительно забоя ствола;
кат - коэффициент, учитывающий влияние анкерного упрочнения пород на реализацию смещений массива в призабойной зоне до возведения постоянной крепи, определяется по полученной автором зависимости:
Г.-*
0,6ехр| -0,152
I Iqj
> ъго ' УЩ>
(5)
здесь D - диаметр ствола вчерне, м;
1о - отставание постоянной бетонной крепи от забоя ствола, м; L - ширина зоны упрочения пород в окрестности ствола, м; Ку,,р - коэффициент упрочнения пород, определяемый в зависимости от плотности установки и несущей способности анкеров.
Выполненные по разработанному алгоритму расчеты показывают, что наибольшее влияние на динамику изменения нагрузок оказывает отношение модулей сдвига упрочненных анкерами и разупроченных пород, особенно в случае развития процесса дальнейшего разрушения. Учет этого момента на стадии проектирования позволяет обеспечить необходимый запас прочности крепи при длительной эксплуатации, при этом установлено, что даже в рассматриваемый критический момент он больше чем у аналогичной по себестоимости конструкции, возведенной по совмещенной схеме, в среднем в 2 раза.
Полученные результаты легли в основу четвертого научного положения.
Для возведения монолитной бетонной крепи с высокими эксплуатационными свойствами разработана параллельная технологическая схема крепления стволов заходками высотой 8 м, предусматривающая совмещение работ по бурению шпуров и возведению крепи, использование многоярусного проходческого полка и опалубки, состоящей из двух секций, которая позволяет достигать скорости проходки стволов 120 м/мес. и более при высоком качестве крепи.
В рамках совмещенной схемы проходки разработана совмещено-последовательная технология, предусматривающая возведение заходки крепи высотой 12 м через каждые 3 проходческих цикла, позволяющая получить крепь с качественными стыками, с высокой прочностью и водонепроницаемостью.
В результате технико-экономического сравнения установлено, что переход с монолитной крепи из обычного бетона класса В25 на крепь из модифицированного бетона класса В30 или В40 позволяет за счет уменьшения толщины крепи уменьшить сметную себестоимость крепления 1 м ствола на 7,2 - 33,8% в рассмотренном диапазоне условий.
Внедрение обоснованных решений по креплению стволов осуществлено при разработке проекта строительства вентиляционного ствола № 2 ОАО «Гайский ГОК».
Выполненное технико-экономическое сравнение показало, что переход на параллельную схему проходки позволяет за счет снижения сроков проходки обеспечить экономический эффект в размере 48 тыс. руб. на 1 м протяженности ствола.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технические и технологические разработки бетонной крепи стволов с высокими эксплуатационными свойствами на основе установленных закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния крепи при ее возведении с отставанием от забоя ствола большими заходками и дальнейшей работе, внедрение которых позволяет увеличить безопасность эксплуатации стволов и имеет существенное значение для экономики страны.
Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:
1. На основании исследования фактической прочности бетона крепи ствола неразрушающим методом установлено, что прочность бетона в заход-ках ниже прочности образцов, определенной в лабораторных условиях, в среднем на 30%, при этом вследствие влияния технологии работ и шахтных вод возникает неоднородность прочности бетона по высоте и сечению заход-ки (отклонения до 12,3% и 15% соответственно).
2. В результате вычислительного эксперимента по взаимодействию с породным массивом монолитной бетонной крепи, имеющей <осолодные» швы и участки сниженной прочности установлено, что их наличие приводит к возникновению в данной области деформаций изгиба и растягивающих радиальных напряжений, нелинейно возрастающих от средней части к краю заходки, что может отрицательно повлиять на долговечность конструкции крепи.
3. Установлено, что при образовании в монолитной бетонной крепи внешнего ослабленного слоя ее несущая способность может уменьшиться до 20%, при этом величина снижения линейно возрастает при увеличении толщины ослабленного слоя и уменьшении прочности бетона в нем. Для учета этого эффекта при проектировании крепи целесообразно использовать дополнительный понижающий коэффициент к расчетной прочности бетона.
4. Разработаны составы модифицированного бетона с высокими эксплуатационными свойствами и получены зависимости его прочности на растяжение при изгибе и начального модуля упругости от прочности бетона на сжатие в проектном возрасте.
5. Установлено, что модифицированная бетонная смесь в диапазоне температур 10 - 30 °С сохраняет подвижность в течение 1,5 - 2,5 часов, после чего происходит резкое снижение величины осадки конуса с последующим началом схватывания. Интенсивность снижения подвижности в этот период увеличивается при уменьшении отношения массы модификатора к массе цемента. На основании полученных данных определены максимальные сроки транспортирования бетонной смеси к стволу при его различной глубине и параметрах проходческого подъема.
6. Установлено, что отклонение температуры твердения бетона от нормальной приводит к значительному изменению скорости набора прочности модифицированного бетона, при этом влияние температуры уменьшается с возрастом бетона. С учетом температурного режима в стволе разработана методика определения оптимального времени распалубки монолитной бетонной крепи в вертикальных стволах.
7. На основании математического моделирования установлено, что в период возведения монолитной бетонной крепи с отставанием от забоя ствола наиболее опасными являются срезающие напряжения в опорном слое бетона, интенсивность которых определяется величиной давления свежеуло-женного бетона, высотой опорного слоя и отношением модулей сдвига бетона и вмещающего массива.
8. В результате аналитических исследований разработана методика определения дополнительных нагрузок на постоянную крепь стволов и оценки запаса ее прочности на стадии исчерпания несущей способности временной анкерной крепи в процессе длительной эксплуатации.
9. Разработаны две технологические схемы крепления вертикальных стволов монолитным бетоном с высокими эксплуатационными свойствами, предусматривающие использование составных опалубок для возведения за-ходок высотой 8 - 12 м.
10.Выполнен технико-экономический анализ разработанных решений, который показал, что переход на крепление стволов монолитным бетоном с высокими эксплуатационными свойствами позволяет за счет уменьшения толщины крепи уменьшить сметную себестоимость крепления 1 м ствола на 7,2 - 33,8% в рассмотренном диапазоне условий.
11.Выполнено внедрение обоснованных решений при разработке проекта строительства Северного вентиляционного ствола № 2 ОАО «Гайский ГОК», в результате которого получен экономический эффект в размере 48 тыс. руб. на 1 м протяженности ствола за счет сокращения сроков проходки.
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Меренкова Н.В. Новые подходы к определению запаса несущей способности крепи глубоких вертикальных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - № 4. - С. 173 - 176.
2. Меренкова Н.В. Закономерности распределения напряжений в монолитной бетонной крепи вертикальных стволов, вызванных вертикальными нагрузками // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2009. - №3. -С. 93 - 94.
3. Плешко М.С., Меренкова Н.В. Определение параметров анкерной крепи стволов при параллельной схеме проходки // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - №10. - С. 325 - 328.
4. Плешко М.С., Меренкова Н.В. Перспективы применения монолитной бетонной крепи в глубоких вертикальных стволах // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - Тематическое приложение «Физика горных пород». - С. 409 - 416.
5. Меренкова Н.В. Анкерно-бетонное крепление глубоких вертикальных стволов // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2008. - С. 214 - 222.
6. Меренкова Н.В. Исследование влияния отклонения физико-механических свойств крепи вертикальных стволов на ее напряженно-деформированное состояние // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2008. - С. 259 -262.
7. Меренкова Н.В. Анализ взаимодействия крепи, возводимой с отставанием от забоя, с породным массивом в период строительства ствола// Проблемы горного дела и экологии горного производства: матер. IV междунар.
науч.-практ. конф. (14-15 мая 2009 г., г. Антрацит) - Донецк: Вебер, 2009. -С. 146.
8. Меренкова Н.В. Анализ влияния технологии работ на запас прочности монолитной бетонной крепи в период строительства // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2009.-С. 231 -233.
9. Меренкова Н.В. Об учете влияния величины отставания крепи от забоя ствола на интенсивность ее загружения // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2009. -С. 256-258.
Ю.Меренкова Н.В. Определение запаса прочности анкерно-бетонной крепи вертикальных стволов с учетом длительной эксплуатации // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2009. - С. 118 -122.
П.Меренкова Н.В. Особенности работы крепи стволов при параллельной схеме проходки // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. - С. 89 - 92.
Мереакова Наталья Викторовна
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗВЕДЕНИЯ БЕТОННОЙ КРЕПИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ С ОТСТАВАНИЕМ ОТ ЗАБОЯ БОЛЬШИМИ ЗАХОДКАМИ
Автореферат
Подписано в печать 13.05.2011. Формат 60 х 84 . Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 48-2738.
Отпечатано в ИД «Политехник» 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132
Содержание диссертации, кандидата технических наук, Меренкова, Наталья Викторовна
Введение
1. Анализ состояния вопроса
1.1. Основные сведения о строительстве и эксплуатации вертикальных стволов угольных шахт и рудников в современных условиях
1.2. Основные направления развития крепления вертикальных стволов
1.3. Анализ современной научно-проектной базы в области крепления вертикальных стволов
1.4. Выводы по главе
2. Исследование фактического состояния монолитной бетонной крепи вертикальных стволов с учетом технологии работ и влияния внешних факторов
2.1. Общие положения
2.2. Метод исследования
2.3. Характеристика участка исследования
2.4. Анализ результатов исследования
2.5. Выводы по главе
3. Разработка эффективных составов бетонов крепи вертикальных стволов. Обоснование параметров бетонирования и распалубки
3.1. Общие положения
3.2. Определение физико-технических параметров модифицированных бетонов
3.3. Исследование влияния технологических факторов на физико-технические свойства модифицированных бетонов. Обоснование параметров бетонирования
3.3.1. Обоснование максимальной продолжительности транспортирования бетонной смеси
3.3.2. Влияние температуры на скорость набора прочности бетона. Обоснование необходимых сроков распалубки крепи
3.4. Выводы по главе 3 Ю
4. Исследование напряженно-деформированного состояния монолитной бетонной крепи, возводимой с отставанием от забоя ствола большими заходками
4.1. Основные положения
4.2. Исследование напряженно-деформированного состояния крепи в период строительства ствола
4.3. Исследование изменения напряженно-деформированного состояния крепи при эксплуатации ствола
4.4. Несущая способность и область применения монолитной бетонной крепи, возводимой с отставанием от забоя ствола
4.5. Выводы по главе
5. Технологические схемы возведения монолитной бетонной крепи стволов с высокими эксплуатационными свойствами. Оценка технико-экономической эффективности разработанных решений
5.1. Технологические схемы крепления СТВОЛОВ
5.1.1. Основные положения
5.1.2. Параллельная схема проходки и крепления стволов
5.1.3. Совмещено-последовательная схема проходки и крепления стволов
5.1.4. Производство модифицированного бетона крепи стволов
5.2. Оценка экономической эффективности крепления вертикальных стволов монолитным бетоном с высокими эксплуатационными свойствами
5.3. Внедрение разработанных решений по креплению вертикальных стволов
5.4. Выводы по главе
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование технологии возведения бетонной крепи вертикальных стволов с отставанием от забоя большими заходками"
Актуальность темы. Основными вскрывающими выработками большинства горнодобывающих предприятий являются вертикальные стволы, связывающие подземные добычные горизонты с земной поверхностью. Себестоимость строительства современных глубоких вертикальных стволов составляет сотни млн. руб., продолжительность сооружения достигает 5-6 лет и более, а срок эксплуатации - 60 - 80 лет. В процессе работы ствол в» зависимости от назначения должен обеспечивать безаварийную выдачу полезного ископаемого и породы, спуск-подъём людей, материалов, оборудования, необходимый режим вентиляции и др. Остановка шахтного или горнорудного подъема приводит к значительным убыткам, поэтому особенную важность приобретает высокая эксплуатационная надежность конструкций ствола, основной из которых является крепь.
В настоящее время крепление стволов в нашей стране осуществляется по совмещенной технологической схеме, характеризующейся возведением монолитной бетонной крепи вслед за подвиганием забоя ствола заходками высотой 3 - 4 м со спуском бетона по трубопроводам. Эта технология имеет ряд существенных недостатков: низкое качество бетона вследствие его расслаивания во время спуска по трубам; наличие «холодных» швов между заходками, через которые в ствол попадает основной объем остаточных водо-притоков; воздействие на не затвердевший бетон крепи взрывных работ и интенсивного деформирования пород в призабойной зоне, приводящих к образованию в крепи систем трещин и др. Их влияние приводит к снижению работоспособности и долговечности крепи и особенно сильно проявляется в глубоких вертикальных стволах, объем строительства которых в нашей стране постоянно увеличивается.
Неслучайно, обследования глубоких стволов, выполненные научными и проектными организациями, говорят о том, что более 50% из них имеют повреждения различной тяжести, проявляющиеся как в виде систем вертикальных и горизонтальных трещин в бетоне, так и в виде вывалов и разрушений крепи на больших площадях. Количественный анализ показывает, что помимо негативного влияния горно-геологических факторов около половины нарушений и повреждений монолитной бетонной крепи обусловлено проектными и технологическими факторами, и, прежде всего, повсеместным применением совмещенной схемы проходки вертикальных стволов.
Вследствие этого дальнейшее совершенствование технологии крепления вертикальных стволов, направленное на увеличение работоспособности и сроков безремонтной работы крепи, является актуальной задачей современного шахтного строительства.
Передовой отечественный опыт монолитного строительства и зарубежный опыт проходки стволов фирмами Германии, ЮАР показывает, что значительные резервы по повышению качества и долговечности монолитной бетонной крепи возникают при применении высокопрочных бетонов на основе эффективных химических добавок и модификаторов, а также переходе на технологии крепления стволов с отставанием возведения крепи от забоя и контейнерной доставкой бетонной смеси. Положительный эффект достигается при реализации схем непрерывного бетонирования, увеличении высоты заходок и повышении качества стыков между ними. Однако широкое внедрение этих технических и технологических решений в нашей стране сдерживается недостаточной разработанностью ряда теоретических и практических аспектов, связанных с технологией возведения и последующей работой крепи стволов.
Диссертационная работа выполнена в рамках темы НИР 17.05 «Исследование геомеханических процессов подземного пространства, влияние этих процессов на сопутствующие среды и земную поверхность», выполняемой в Шахтинском институте (ф) ЮРГТУ (НПИ) по заданию Федерального агентства по образованию, госбюджетной темы кафедры «Подземного, промышленного, гражданского строительства и строительных материалов» П53-801 «Разработать средства и способы крепления и охраны горных выработок и обеспечения безопасности труда на горных и строящихся предприятиях», а также Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (государственный контракт 14.740.11.0427).
Цель работы: обоснование технологии возведения бетонной крепи вертикальных стволов с отставанием от забоя большими заходками, направленной на повышение ее эксплуатационных свойств и сроков безремонтной работы.
Идея работы: повышение эксплуатационных свойств и сроков безремонтной работы бетонной крепи вертикальных стволов достигается переходом на технологию крепления с отставанием возведения крепи от забоя ствола заходками 8 - 12 м при обоснованных параметрах бетонирования и учете на стадии проектирования негативных процессов, развивающихся в системе «постоянная крепь — временная крепь - породный массив» во время эксплуатации.
Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий определение фактической прочности крепи стволов в шахтных условиях методом ударного импульса, численное моделирование методом конечных элементов объемной задачи взаимодействия крепи с массивом пород, аналитические методы механики подземных сооружений, лабораторные испытания бетона, статистическую обработку результатов лабораторных испытаний и шахтных исследований, корреляционный анализ, технико-экономический анализ.
Защищаемые научные положения:
1. При строительстве и эксплуатации ствола во внешних слоях монолитной бетонной крепи и на стыках заходок возникают ослабленные участки, приводящие к развитию в крепи растягивающих радиальных напряжений, нелинейно возрастающих от средней части к краю заходки, а также к снижению до 20% несущей способности крепи.
2. Увеличение высоты заходки высокопрочной бетонной крепи в 2 - 3 раза при обоснованных сроках бетонирования и распалубки, учитывающих глубину ствола, производительность проходческого подъема, температуру бетонной смеси и пород в месте крепления, позволяет уменьшить количество ослабленных участков в крепи и максимальные величины отклонений ее прочности от проектной.
3. При возведении монолитной бетонной крепи с отставанием от забоя ствола заходками высотой 8 - 12 м наиболее опасными являются срезающие напряжения в опорном слое бетона, величина которых определяется величиной давления свежеуложенного бетона и нелинейно зависит от высоты опорного слоя и отношения* модулей сдвига бетона и вмещающего массива.
4. После исчерпания несущей способности временной анкерной крепи ствола на постоянную крепь передаются дополнительные нагрузки, которые определяются в зависимости от деформационных характеристик крепи и пород, длины и плотности установки анкеров, величины отставания возведения крепи от забоя и должны, учитываться на стадии проектирования для обеспечения необходимого запаса прочности конструкции при длительной эксплуатации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Произведена количественная оценка отклонений прочности бетона крепи стволов от проектной во внешних слоях и на стыках заходок, с учетом которой установлены закономерности фактического распределения напряжений в крепи по высоте заходки и изменения ее несущей способности.
2. Обоснованы параметры высокопрочной бетонной крепи стволов и эффективной технологии ее возведения, позволяющие определить необходимые сроки бетонирования и распалубки, учитывающие изменение температурного режима бетона в процессе крепления.
3. Полученьь расчетные, зависимости по определению максимальных напряжений среза в бетоне опорного слоя монолитной бетонной крепи для различных диаметров стволов, учитывающие давление свежеуложенного бетона, высоту опорного слоя, соотношение модулей сдвига бетона и окружающих ствол пород.
4. Разработана методика предварительной оценки величин дополнительных нагрузок на постоянную крепь стволов и запаса ее прочности на стадии исчерпания несущей способности временной крепи в процессе длительной эксплуатации.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: статистически значимым объемом шахтных и лабораторных исследований (выполнено 1200 замеров фактической прочности монолитной бетонной крепи стволов в 40 заходках, исследовано около 200 образцов бетона); высокими значениями коэффициентов корреляции полученных автором корреляционных зависимостей (не менее 0,91); сочетанием теоретических и экспериментальных исследований с использованием апробированных методик и фундаментальных положений механики сплошной среды, механики подземных сооружений, математической статистики; инженерно-техническими проработками и внедрением.
Научное значение работы. Полученные в работе результаты развивают и дополняют теоретические положения известных методов обоснования параметров монолитной бетонной крепи, возводимой с отставанием от забоя ствола, с учетом влияния технологии работ и негативных процессов длительной эксплуатации.
Практическое значение работы:
- обоснованы модифицированные составы бетона крепи вертикальных стволов с высокими эксплуатационными свойствами и разработаны рекомендации по определению необходимых сроков доставки бетонной смеси к стволу и распалубки крепи;
- разработана методика обоснования параметров бетонной крепи стволов, возводимой с отставанием от забоя, с учетом стадии исчерпания несущей способности временной крепи при длительной эксплуатации;
- предложены технологические схемы крепления стволов большими заходками, обеспечивающие высокую работоспособность крепи при длительной эксплуатации.
Реализация работы. Основные результаты работы использованы ОАО «Ростовшахтострой» при разработке проекта строительства Северного вентиляционного ствола № 2 ОАО «Гайский ГОК».
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены на международных научных симпозиумах и конференциях: «Неделя горняка» (Москва, 2006 - 2010 гг.); «Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений», (ДонНТУ, 2006, 2009 г.); 53 - 59 научные конференции Шахтинского института (филиала) ЮРГТУ (НПИ) (г. Шахты, 2004-2010 гг.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 научных работ, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников из 160 наименований и 2 приложений. Содержит 176 страниц машинописного текста, 60 рисунков и 26 таблиц.
Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Меренкова, Наталья Викторовна
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Меренкова Н.В. Новые подходы к определению запаса несущей способности крепи 5 глубоких вертикальных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - № 4. - С. 173 - 176.
2. Меренкова Н.В. Закономерности распределения напряжений в монолитной бетонной крепи вертикальных стволов, вызванных вертикальными нагрузками // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. — 2009. -№3.- С. 93-94.
3. Плешко М.С., Меренкова Н.В. Определение параметров анкерной крепи стволов при параллельной схеме проходки // Горный-информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - №10. - С. 325 - 328.
4. Плешко М.С., Меренкова Н.В. Перспективы применения монолитной бетонной крепи в глубоких вертикальных стволах // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - Тематическое приложение «Физика горных пород». - С. 409 - 416.
5. Меренкова Н.В. Анкерно-бетонное крепление глубоких вертикальных стволов // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2008. - С. 214 - 222.
6. Меренкова Н.В. Исследование влияния отклонения физико-механических свойств крепи вертикальных стволов на ее напряженно-деформированное состояние // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2008. -С. 259-262.
7. Меренкова Н.В. Анализ взаимодействия крепи, возводимой' с отставанием от забоя, с породным массивом! в период строительства ствола // Проблемы горного дела и экологии горного производства: матер. IV междунар. науч.-практ. конф. (14-15 мая 2009 г., г. Антрацит) - Донецк: Вебер, 2009. - С. 146.
8. Меренкова Н.В. Анализ влияния технологии работ на запас прочности монолитной бетонной крепи в период строительства // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2009. - С. 231 - 233:
9. Меренкова Н.В. Об учете влияния величины отставания крепи от забоя ствола на интенсивность ее загружения // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2009. -С. 256 - 258.
10. Меренкова Н.В. Определение запаса прочности анкерно-бетонной крепи вертикальных стволов с учетом длительной эксплуатации // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. — Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2009. - С. 118 - 122.
11. Меренкова Н.В. Особенности работы крепи стволов при параллельной схеме проходки // Перспективы развития Восточного Донбасса: сб. науч. тр. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. - С. 89 - 92.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технические и технологические разработки бетонной крепи стволов с высокими эксплуатационными свойствами на основе установленных закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния крепи при ее возведении с отставанием от забоя ствола большими заходками и дальнейшей работе, внедрение которых позволяет увеличить, безопасность эксплуатации стволов, и имеет существенное значение для экономики страны.
Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:
1. На основании исследования фактической прочности бетона крепи ствола неразрушающим методом установлено, что прочность бетона в заходках ниже прочности образцов, определенной в лабораторных условиях, в среднем на 30%, при этом вследствие влияния технологии работ и шахтных вод возникает неоднородность прочности бетона по высоте и сечению заходки (отклонения до 12,3% и 15% соответственно).
2. В результате вычислительного эксперимента по взаимодействию с породным массивом монолитной бетонной крепи, имеющей «холодные» швы и участки сниженной прочности установлено, что их наличие приводит к возникновению в данной области деформаций изгиба и растягивающих радиальных напряжений, нелинейно возрастающих от средней части к краю заходки, что может отрицательно повлиять на долговечность конструкции крепи.
3. Установлено, что при образовании в монолитной бетонной крепи внешнего ослабленного слоя ее несущая способность может уменьшиться до 20%, при этом величина снижения линейно возрастает при увеличении толщины ослабленного слоя и уменьшении прочности бетона в нем. Для учета этого эффекта при проектировании крепи целесообразно использовать дополнительный понижающий коэффициент к расчетной прочности бетона.
4. Разработаны составы модифицированного бетона с высокими эксплуатационными свойствами и.получены зависимости его прочности на растяжение при изгибе и начального модуля упругости от прочности бетона на сжатие в проектном возрасте.
5. Установлено, что модифицированная бетонная смесь в диапазоне температур* 10 - 30°С сохраняет подвижность в течение 1,5 - 2,5 часов, после чего происходит резкое снижение величины осадки конуса с, последующим началом схватывания. Интенсивность снижения подвижности в этот период-увеличивается при уменьшении отношения массы модификатора к массе цемента. На основании полученных данных определены максимальные сроки транспортирования бетонной смеси к стволу при его различной глубине и параметрах проходческого подъема.
6. Установлено, что отклонение температуры твердения бетона от нормальной приводит к значительному изменению скорости набора прочности модифицированного бетона, при этом влияние температуры уменьшается с возрастом бетона. С учетом температурного режима в стволе разработана методика определения оптимального времени распалубки монолитной бетонной крепи в вертикальных стволах.
7. На основании математического моделирования установлено, что в период возведения монолитной бетонной крепи с отставанием от забоя ствола наиболее опасными являются срезающие напряжения в опорном слое бетона, интенсивность которых определяется величиной давления свежеуложенного бетона, высотой опорного слоя- и отношением модулей сдвига бетона и вмещающего массива.
8. В результате аналитических исследований разработана методика определения- дополнительных нагрузок на постоянную крепь стволов и оценки запаса ее прочности на стадии исчерпания несущей способности временной анкерной крепи в процессе длительной эксплуатации.
9. Разработаны две технологические карты крепления вертикальных стволов монолитным бетоном с высокими эксплуатационными свойствами, предусматривающие использование составных опалубок для возведения заходок высотой 8 - 12 м.
10. Выполнен технико-экономический анализ разработанных решений, который показал, переход на крепление стволов монолитным бетоном с высокими эксплуатационными свойствами позволяет за счет уменьшения толщины крепи уменьшить сметную себестоимость крепления 1 м ствола на 7,2 - 33,8% в рассмотренном диапазоне условий.
11. Выполнено внедрение обоснованных решений при разработке проекта строительства Северного вентиляционного ствола № 2 ОАО «Гайский ГОК», в результате которого получен экономический эффект в размере 48 тыс. руб. на 1 м протяженности ствола за счет сокращения сроков проходки.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Меренкова, Наталья Викторовна, Новочеркасск
1. Абрамсон Х.И., Бейсбейн Д.А., Черемисин Л.П. О повышении качества стыков бетонной крепи шахтных стволов / Шахтное и подземное строительство. 1980. - №9. - С. 16-18.
2. Акимов А.Г., Хакимов Х.Х. Обеспечение безопасности эксплуатации шахтных стволов. М., Недра, 1988. - 216 с.
3. Баженов Ю.М. .Технология бетона: Учебник для вузов / М.: Изд-во АСВ, 2003.-500 с.
4. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. Учебник для вузов. М., Недра. - 1992. - 543 с.
5. Бернштейн С.А., Друцко В.П. и др. Применение суперпластификатора для изготовления железобетонных элементов / Шахтное и подземное строительство. — 1985. — №10. — С. 25.
6. Бондаренко В.И., Садовенко-И.А., Трачук A.M. О технологии укрепления закрепного пространства шахтных стволов // Уголь Украины. -1995.-№4.-С. 24-25.
7. Борисовец В.А., Козел A.M., Ревзюк Е.Б. Облегченные крепи для вертикальных стволов шахт: Обзор / ЦНИЭИуголь. М., 1972. - 40 с.
8. Борщевский C.B. Физико-технические и организационные основы интенсивных технологий сооружения стволов в условиях повышенной водоносности породного массива: Автореф. дис.докт. техн. наук: Национальный горный университет. Днепропетровск, 2008. - 31 с.
9. Бузов F.C. Основные направления дальнейшего совершенствования технологических схем сооружения вертикальных стволов // Шахтное строительство. 1989. - № 4. - С. 20-22.
10. Булат A.B., Усаченко-В.Б., Левит В.В. Перспективное направление создания охранных конструкций горных выработок с использованием анкерных натяжных систем // Геотехническая механика, 1997. — № 3. С. 3-9.
11. Булычев Н.С., Фотиева H.H., Стрельцов Е.В. Проектирование и161расчет крепи капитальных выработок. М.: Недра, 1986. - 288 с.
12. Н.С. Булычев. Механика подземных сооружений. Учеб. для вузов. М.: Недра, 1994. - 382 с
13. Булычев Н.С., Абрамсон Х.И. Крепь вертикальных стволов шахт. М.: Недра, 1978. - 301 с.
14. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах. М., Недра, 1989. - 272 с.
15. Булычев Н.С., Колин Д.И. Расчет анкерной крепи как решение контактной задачи // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1983. - №6 - С. 17 - 21.
16. Веселов Ю.А., Мамонтов Н.В., Третьяченко А.Н. Углубка и ремонт шахтных стволов. М., Недра, 1992. - 272 с.
17. Виноградов В.В. Геомеханика управления состоянием массива вблизи горных выработок. — К.: Наук, думка, 1989. — 192 с.
18. Влох Н.П., Зубков A.B., Боликов В.Е. Формирование напряжений в крепи вертикальных стволов. / Шахтное и подземное строительство. -1986.-№1, с. 21-22.
19. Вяльцев М.М. Прогноз и регулирование термонапряженного состояния горных выработок. М., Недра, 1988. - 200 с.
20. Гальченко П.П., Пугач H.H., Переславцев Н.И. Основные технические направления развития тампонажных работ // Шахтное строительство. -1986.-№ З.-С. 6-8.
21. Гаркушин П.В. Комплексное освоение калийных месторождений Предкарпатья: Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.15.02 / Криворожский техн. ун-т. Кривой Рог, 1997. - 50 с.
22. Геомеханические аспекты устойчивости горных выработок на руднике «Пийло» / Б.Г. Тарасов, В.М. Глоба, П.К. Гаркушин, А.П. Парфенов, A.M. Рыженьков //Шахтное строительство. 1989. - № 8. - С. 13-18.
23. Гончаров В.И., Шабартовский B.C. Монолитная крепь стволовшахт из высокопрочного шлакощелочного бетона // Шахтное строительство. 1987. - № 1. - С. 19-20.
24. Гузеев А.Г., Гудзь А.Г., Пономаренко А.К. Технология строительства горных предприятий. К.; Донецк: Вища школа. Главное изд-во. - 1986. - 392 с.
25. ГОСТ 24316-80. Бетоны. Метод определения тепловыделения при твердении.
26. Докукин О.С. Состояние и проблемы развития научных исследований в области шахтного строительства // Уголь Украины. 1997. - № 2-3. С. 3-7.
27. Докукин О.С., Косков И.Г., Друцко В.П., Бернштейн С.А. Бетоны и растворы для подземного шахтного строительства. Недра, 1989. - 216 с.
28. Друцко В.П., Зинченко В.Я., Коган В.Г., Прагер В.А. Восстановление крепи действующих стволов шахт без прекращения их эксплуатации; -М.: ЦНИЭИуголь, 1985. - вып. 9. - 50 с.
29. Дробышев В.Ф., Мельников О.И., Рева В.Н. Рекомендации по проектированию крепи стволов шахт Западного Донбасса // Проектирование и строительство угольных предприятий. 1970. - № 9-10. - С. 28-30.
30. Димов А.И., Смирнов В.А., Тютерев A.C. О нагрузках на бетонную крепь глубокого ствола // Уголь Украины. 1979. - № 3. - С. 42.
31. Н.И. Евдокимов, А.Ф. Мацкевич, B.C. Сытник. Технология монолитного бетона и железобетона: Учеб. Пособие для строительных вузов. — М.: Высш. школа, 1980. — 335 с.
32. Евтушенко Б.В., Баранова В.И., Порошина C.B. Определение области применения монолитной бетонной крепи в сочетании- с анкерами для вертикальных стволов / Механика подземных сооружений. Тула: 1988. -С. 88-92.
33. Житкевич Р.К., Лазопуло Л.Л., Шейнфельд A.B., Ферджулян А.Г., Пригоженко О.В. Опыт применения высокопрочных модифицированных бетонов на объектах ЗАО "Моспромстрой". // Бетон и железобетон, № 2, 2005, с.2-8.
34. Жмонов К.С. К вопросу применения высокопрочных бетонов в шахтном строительстве. // Совершенствование технологии сооружения горных выработок. Сб. науч. тр. / Кузбасс, политехи, ин-т. Кемерово. - 1981. — С. 37-40.
35. Забигайло В.Е., Лукинов В.В., Пимоненко Л.И., Сахневич Н.В. Тектоника и горно-геологические условия разработки угольных месторождений Донбасса. К.: Наук, думка. - 1994. - 152 с.
36. Заславский Ю.З. Крепление вертикальных шахтных стволов / Уголь Украины 1985. - №5, с. 42-43.
37. Заславский Ю.З., Мостков В.М. Крепление подземных сооружений. М.: Недра, 1979. - 325 с.
38. Заславский Ю.З. Исследование проявлений горного давления в капитальных выработках глубоких шахт Донецкого бассейна. М., Недра, 1966.- 180 с.
39. Закономерности угленакопления на территории Западного Донбасса / Под ред. А.З. Широкова. М.: Госгортехиздат. - 1963. - 452 с.
40. Ильичев В.А., Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Лернер В.Г., Гилыптейн С.Р. Монолитно-прессованная обделка из высокопрочного бетона. //Подземное пространство мира, № 2-3, 1999, с.37-41.
41. Иссерс Ф.А., Булгакова М.Г., Вершинина Н-.И. Прочностные и де-формативные свойства высокопрочных бетонов с модификатором МБ 10-01. //Бетон и железобетон, № 3,1999, стр.6-9.
42. Изучение физико-механических свойств горных пород в Донбассе.164-Донецк. 1969. - 112 с.
43. Инструкция по расчету и применению облегченных видов крепей с анкерами в вертикальных стволах. Харьков. ВНИИОМШС, 1990. - 75 с.
44. Калмыков Е.П. Тампонирование горных пород при сооружении вертикальных стволов. М.: Недра. - 1979. - С. 17-24.
45. Калмыков Е.П. О вывалах породы в вертикальных стволах // Шахтное строительство. 1978. - № 7. - С. 11-15.
46. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B. Бетоны нового поколения для подземных сооружений. // Международная конференция "Подземный город: Геотехнология и Архитектура", Санкт-Петербург, 8-10 сентября 1998, Труды, с.224-227.
47. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B. Бетоны нового поколения с высокими эксплуатационными свойствами // Материалы Международной конференции "Долговечность и защита конструкций от коррозии", Москва, 25-27 мая 1999, с.191-196.
48. Каприелов С.С. Батраков В.Г., Шейнфельд A.B. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива. // Бетон и железобетон, № 6, 1999, с.6-10.
49. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Ферджулян А.Г., Пахомов A.B., Лившин М.Я. Опыт применения высокопрочных бетонов. // Монтаж и специальные работы в строительстве, № 8, 2002, с.33-37.
50. Кипко Э.Я. Исследование и тампонаж обводненных трещиноватых горных пород через скважины, пробуренные с поверхности, при сооружении капитальных горных выработок: Автореф. дис. . докт. техн. наук: 05.15.04/МГН. М. - 1973. - 43 с.
51. Комплексный* метод тампонажа при строительстве шахт /Э.Я. Кипко, Ю.А. Полозов, О.Ю. Лушникова и др. М.: Недра, 1984. - 280 с.
52. Козел A.M. Научные основы выбора и расчета крепи вертикальных стволов угольных шахт при влиянии, очистных выработок: Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.15.04/ЛГИ. Л.: 1988. - 46 с.
53. Козел A.M. Устойчивость пород в вертикальном стволе при усложнении горно-геологических условий рудников // Горный журнал. -1994. С. 49-53.
54. Козел A.M., Борисовец В.А., Репко A.A. Горное давление и способы поддержания вертикальных стволов. М.: Недра, 1976. - 293 с.
55. Козел A.M. Совершенствование способов охраны вертикальных стволов в сложных условиях глубоких шахт/ Разработка угольных месторождений на больших глубинах. М.: 1971. - С. 53-58.
56. Козел A.M. Исследование и управление горным давлением в вертикальных шахтных стволах / Исследование, прогноз и контроль проявле- • ния горного давления. Л.: ЛГИ; 1982. - С. 116-117.
57. Козел A.M., Быкова О.Г. Расчет анкерной крепи в вертикальных шахтных стволах / Методы изучения и способы управления горным давлением в подземных выработках. Л: 1987. - С. 48 - 51.
58. Козел A.M. Эффективность анкерной крепи вертикальных шахтных стволов // Шахтное строительство. — 1989. — № 11. — С. 19-20.
59. Комбинированная крепь из анкеров и набрызгбетона для вентиляционного ствола Чжэндя на шахте Цайдэн. // Мэйтань кэсюэ цзишу, Coal Sei.and Technol. 1986. - №2. - С. 11-13.
60. Косков И.Г., Прагер B.A., Будник A.B. Перспективы безремонтного поддержания вертикальных стволов шахт // Уголь Украины. 1994. - № 9.- С. 47-49.
61. Косков И.Г. Основные направления совершенствования техники и технологии сооружения шахтных стволов. // Шахтное строительство. -1986.-№3.-С. 1-3.
62. Кравченко Г.И. Облегченные крепи- вертикальных выработок. -М.: Недра; 1974-. 208 с.
63. Кравченко Г.И. Основы теории и технологии крепления вертикальных выработок штангами и набрызгбетоном: Автореферат диссертации на соискание учен. степ, д-ра техн. наук. — Л., 1972. — 24 с.
64. Кравцов А.И., Бакалдина А.П. Геология. М.: Недра, 1979. - 342 с.
65. Крупенников Г.А., Булычев Н.С., Козел A.M., Филатов H.A. Взаимодействие массивов горных пород с крепью вертикальных выработок. М., Недра, 1966.-316 с.
66. Крупенников Г.А. Горнотехнические принципы постановки аналитических задач механики горных пород / Проблемы механики горных пород.- Алма-Ата, Наука. 1966. - С. 226-237.
67. Крупенников Г.А. Исследование проявлений горного давления в вертикальных стволах Донбасса на пологом залегании пластов. — Шахтное строительство. — 1961. — №4. — С. 15-18.
68. Логачев Н.Т., Фролов И.Н., Иванов К.Н. Проходка шахтных стволов с применением предварительной цементации горных пород в СССР // Обоз, инф.: Специальные строительные работы. Вып. 4. - М.: Минмонтаж-спецстрой СССР, ЦБНТИ. - 1983.-50 с.
69. Левит В.В., Кривко Ю.А., Бородин A.B., Прагер В.А., Будник A.B. О технологии перекрепления вертикальных стволов // Уголь Украины, 1995. -№5.-С. 34.
70. Левит В.В. Результаты диагностики состояния вертикальных стволов методом электрометрии//Уголь Украины, 1997. — № 6. — С. 50-53.
71. Левит В.В., Усаченко В.Б. Решение по применению анкерной стяжной крепи, обеспечивающей самозапирание приконтурных пород // Геотехническая механика. 1997. - № 2. - С. 34-42.
72. Левит В.В. Влияние свойств пород и типа крепи на взаимодействие системы «крепь массив» в вертикальных стволах // Геотехническая механика, 1997. - № 3. - С. 32-39:
73. В.В. Левит. Геомеханическое основы разработки и выбора комбинированных способов крепления вертикальных стволов в структурно неоднородных породах: Автореф.докт. техн. наук. Днепропетровск. 1999. -36 с.
74. Литвинский Г.Г. Крепь «Монолит» из разгруженных и упрочненных горных пород. Тезисы Всес. науч.-техн. семинара «Расчет и конструирование крепи для капитальных выработок глубоких шахт». - Л.-М.: ЛГИ. — 1974.-С. 101-104.
75. Лысиков Б.А. Влияние выбросов породы на крепь вертикальных стволов в слабых горных породах / Шахтное и подземное строительство. -1982. -№7-С. 15-17.
76. Лютгендорф Х.О. Тридцатилетний опыт применения крепи шахтных стволов со скользящим внутренним цилиндром // Глюкауф. 1986. -№17-С. 19-23.
77. Максимов ATL О величине горного давления на крепь шахтного ствола и о толщине крепи // Шахтное строительство. 1958. - № 7. - С. 9-11.
78. Максимов А.П., Евтушенко Б.В. О геомеханических параметрах трехслойной сталебетонной крепи вертикальных стволов // Горный журнал. 1973. - № 6. - С. 33-35.
79. Манец И.Г., Снегирев Ю.Д., Паршинцев В.П. Техническое обслуживание и ремонт шахтных стволов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1987: - 327 с.
80. Маргулис Б.М. Резервы увеличения скорости проходки вертикальных стволов // Уголь Украины. № 3. - С. 18-20.
81. Маргулис Е.Б.Скоростная проходка ствола совмещенным способом. // Шахтное и подземное строительство. — 1984. №6. - С. 25-28.
82. Мартыненко И.А., Сыркин П.С., Прокопов А.Ю., Страданчен-ко C.F. Шахтное и подземное строительство. Ч. II. Технология строительства вертикальных стволов. Учеб. пособие / Шахтинский ин-т ЮРГТУ. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. 260 с.
83. Меркин В.Е., Смолянский В.М., Цынков В.М., Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Пахомов A.B. Оптимизация составов бетона и технологических параметров изготовления блоков обделки Лефортовского тоннеля. // Труды ЦНИИС, вып.№ 209, 2002, с.24-44.
84. Миндели Э.О:, Тюркян P.A. Сооружение и углубка вертикальных стволов шахт. М.: Недра, 1982. - 312 с.
85. И.Д: Насонов, М.Н. Шуплик, В.И. Ресин. Технология строительства горных предприятий. М.: Недра, 1990. - С. 17-21.
86. Насонов И.Д., Ресин В.И., Шуплик М.Н., Федюкин В.А. Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок. .— М.: Издательство академии горных наук, 1998. 296 с.
87. Новик Е.Б., Поляков A.C., Штейман О.Л. Технология сооружения вертикальных стволов. Обзор /ЦНИЭИуголь, ЦБНТИ МУП УССР. - М.,1983.-С. 11-19.
88. Новик Е.Б., Левит В.В., Ильяшов М.А. Опыт сооружения вертикальных стволов в ЮАР. Киев: Техшка, 2004. - 64 с.
89. Новая технология многослойной химической герметизации стыков бетонной крепи ствола в замороженных породах / П.П. Гальченко, Д.И. Мо-гилевский, Н.И. Переславцев и др. // Шахтное строительство. 1989. - № 2. -С. 7-8.
90. NATM: a significant support approach // International Mining. 1988. - 5. - № 12.-P. 9-12.
91. Обручев Ю.С., Абашин С.И., Тулин П.К. Влияние на крепь вертикального ствола кольцевой выработки, пройденной вокруг ствола. / Изв. Вузов. Горный журнал. 1982. - №12. - С. 23-25.
92. Омельянович В.М. Шахтная геология угольных месторождений. -М.: Недра, 1966. 220 с.
93. Онищенко Ю.А. Расчет горного давления в вертикальных стволах шахт // Уголь Украины. 1958. - С. 12-15.
94. О технологии перекрепления вертикальных стволов/ Левит В.В., Кривко Ю.А., Бородин А.В. и др. // Уголь Украины. 1995. - № 4. - С. 34.
95. Пиньковский Г.С., Репко А.А. Некоторые результаты опытно-промышленных испытаний двухслойной крепи вертикальных стволов // Уголь Украины. 1992. - № 7. - С. 9-12.
96. Плешко М.С., Плешко М.В. Инновационные подходы к проектированию конструкций крепи глубоких вертикальных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2009. — Отдельный выпуск №9.-С. 71-78.
97. Плешко М.С. Обоснование параметров крепления глубоких вертикальных стволов // Изв. вузов. Горный журнал. 2009. - №3. - С. 43 - 47.
98. Пособие по восстановлению крепи и армировки вертикальных стволов. РД 12.18.073-88. Харьков, ВНИИОМШС. 1989. - 106 с.
99. Петухов- И.А. Деформации вертикальных стволов вследствие сдвижений по напластованию // Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ. Сб. тр. ВНИМИ. - № 77. - С. 79-86.
100. Пиньковский Г.С., Репко А А., Ведмедев И.М., Козаков М.А. Разработка и внедрение податливой крепи стволов // Шахтное строительство. -1990.-№9.-С. 17-18.
101. Пиньковский Г.С., Репко A.A. Некоторые результаты опытно-промышленных испытаний двухслойной крепи вертикальных стволов1 // Уголь Украины. 1992. - № 7. - С. 9-12.
102. Покотий В.В. Козариз В.Я. Расчет облегченных шахтных крепей. -К.: УМК ВО, 1988.- 132 с.
103. Покровский Н.П. Технология строительства подземных сооружений и шахт. Ч. II. Технология сооружения вертикальных, наклонных выработок и камер. М.: Недра, 1982. - 296 с.
104. Прокопова М.В. Обоснование параметров крепи и жесткой арми-ровки глубоких вертикальных стволов с учетом фактических отклонений от проекта в процессе проходки. Автореф. дис. . канд. техн. наук. Новочеркасск: 2004. - 22 с.
105. Протосеня А.Г., Козел A.M., Борисовец В.А. Расчет нагрузок на крепь глубоких стволов, сооружаемых в сложных горно-геологических условиях/Шахтное и подземное строительство. 1984. - №6. - С. 13-15.
106. Протосеня А.Г. Расчет средних нагрузок на многослойную крепь вертикальных стволов, сооружаемых в сложных горно-геологических условиях способом замораживания / Крепление и охрана горных выработок. -Новсибирск: 1983.-С. 12-19.
107. Рева В.Н., Абросимов В.Н. О совершенствовании способов повышения устойчивости горных выработок // Шахтное строительство. 1983. -№8.-С. 9-11.
108. Репко A.A., Южанин И.А., Савельев А.И., Рубан М.Е. О предельных деформациях сжатия бетонной крепи вертикальных стволов //Шахтное строительство . 1985. - №8. - С. 16-17.
109. Репко A.A. Особенности деформаций бетонной крепи вертикальных стволов // Шахтное строительство. 1987. - № 1. - С. 15-16.
110. Репко A.A. Расчет нагрузок на крепь вертикальных стволов в слабых горных породах / Шахтное и подземное строительство. 1982. - №7. -С. 15-17.
111. Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи /ВНИМИ, ВНИИОМШС Минуглепрома СССР. М.: Строй-издат. - 1983. - 272 с.
112. Селиванов A.C., Цай Б.Н. Выбор оптимальных параметров бетонной крепи вертикальных стволов шахт. // Строительство предприятий угольной промышленности. Науч.-техн. реф. сб. ЦНИЭИуголь, ЦБНТИ Минуглепрома УССР. - 1981. - №5. - с. 21-22.
113. Смирняков В.В., Вихарев В.И., Очкуров В.И. Технология строительства горных предприятий: Учебник для вузов. М.: Недра, 1989. - 573 с.
114. Снегирев Ю.Д., Вяльцев М.И: Долговечность крепи вертикальных стволов шахт. М., Недра. - 1973. - 160 с.
115. СНиП П-94-80. Подземные горные выработки / Госстрой СССР. -М.: Стройиздат, 1982. 31 с.
116. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2000. - 76 с.
117. Справочник инженера-шахтостроителя. В 2-х томах. Том 1. Под общей ред. В.В. Белого. М., Недра. 1983. - 439 с.
118. Стоев И.С. Технология сооружения вертикальных стволов / Экспресс-информация / ЦНИЭИуголь, ЦБНТИ Минуглепрома УССР. М.: 1979. -48 с
119. Строительство стволов шахт и рудников. / Под ред. О.С. Докунина, Н.С. Болотских. -М.: Недра, 1991. 520 с.
120. Сыркин П.С., Ягодкин Ф.И., Мартыненко И.А., НечаенкоВ.И. Технология строительства вертикальных стволов. — М.: Недра, 1997. 456 с.
121. Сыркин П.С., Пшеничный A.A. Разработка и внедрения комплексного метода прохождения вертикальных стволов в сложных гидрогеологических условиях при сооружении шахт. М. - 1997. - 125 с.
122. Сыркин П.С. , Мартыненко И.А., Прокопов А.Ю. Шахтное и подземное строительство. Ч. I. Оснащение вертикальных стволов к проходке: Учеб. пособие / Шахтинский ин-т ЮРГТУ. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. -300 с.
123. Сыркин С.П. Влияние типа и толщины крепи на технико-экономические показатели проходки стволов // Совершенствование проектирования и строительства угольных шахт Сб. науч. тр. /Юж.-Рос. гос. техн. унт. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. С. 129-135.
124. Сыркин С.П. Ресурсосберегающая технология строительства вертикальных стволов: Автореф. канд. техн. наук. Новочеркасск. 2002. - 24 с.
125. Тюркян P.A. Повышение эффективности и оптимизация параметров БВР при проходке вертикальных стволов // Уголь Украины. 1996.5.6.-вып. 6.-Д.: 1980.-G. 9-17.
126. Тюркян Р.Д. Научно-технические проблемы повышения эффективности сооружения вертикальных стволов // Уголь Украины. 1993. -№4.-С. 9-11.
127. Технология многослойного последующего тампонажа горных пород химическими растворами при проходке ствола / П.П. Гальченко, Д.И. Могилевский, Л.Г. Калашник и др. // Шахтное строительство. 1986. — № 2. - С. 26-27.
128. Технологические схемы проходки вертикальных стволов глубоких шахт. Харьков: ВНИИОМШС. 1968. -252 с.
129. Тирсе Д. Ново-Австрийский способ туннелестроения в каменноугольной промышленности. // Глукауф. 1987. - №23. - G. 7-17.
130. ТСН 12-336-2007. Производство бетонных работ при отрицательных температурах среды на территории республики Саха (Якутия). Якутск, 2007. -58 с.
131. ТУ 5743-083-46854090-98. Модификатор бетона МБ-С. Технические условия. Москва, 19981 - 28 с.
132. Указание по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. Изд. 4-е, дополненное. - Л.: ВНИМИ, 1986. - 222 с.
133. Усаченко Б.М., Рубец F.T., Левит В.В. Статистическая оценка распределения нагрузок на крепь вертикальных стволов, проводимых в разно-прочных породах//Геотехническая механика, 1997. — № 4. — С. 32-37.
134. Фотиева H.H., Саммаль A.C. Расчет крепи горных выработок, сооружаемых с применением инъекционного упрочнения пород // Известия вузов. Горный журнал. — №10. С. 32-37.
135. Фотиева H.H., Саммаль A.C. и др. Определение области применения набрызгбетонной крепи стволов в сочетании с анкерами. // Шахтное и подземное строительство. 1988. - №3. - С. 9-11.
136. Указания по определению параметров и конструкций крепи вертикальных шахтных стволов и приствольных камер на больших глубинах в горно-геологических условиях Центрального и Стаханово-Первомайского районов Донбасса. Л.: ВНИМИ. 1981. - 72 с.
137. Усиление крепи ствола, пройденного стволопроходческим комбайном ПД-2 / Ф.И. Ягодин, В.К. Стеблина, Г.А. Гольцов и др. // Шахтное строительство. 1990. - № 1. - С. 15-16.
138. Фесенко Г.Л., Козел A.M., Адамский В.В. Оценка1 условий; поддержания шахтных стволов методом предельного равновесия // Шахтное строительство. 1983. - № 2. - С. 7-11.
139. Фармер Я. Выработки угольных шахт: Пер. с анг. / Пер. Е.А. Мельников. М.: Недра, 1990. - 269 с.
140. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. — М.: Недра; 1987. 221 с.
141. Фридлянд A.M., Князев A.A. О влиянии способа проходки вертикальных стволов на состояние их крепи в карагандинском бассейне. // Шахтное и подземное строительство. 1984. - №3. - С. 20-22.
142. Шинкарь И.Г. Научное обоснование технологии возведения крепи ствола повышенной несущей способности. Автореф.канд. техн. наук. Тула -2004.-20 с.
143. Южанин И.А., Дрибан В.А., Кулибаба С.Б. Охрана, глубоких шахтных стволов в Донбассе // Уголь Украины. 1987. - № 7. - С. 43-44.
144. Ягодкин Ф.И., Стеблина В.К., Маргулис Е.М. Новая технология крепления вертикальных стволов: Обзорная информация / ЦНИЭИуголь ЦБНТИ Минуглепрома УССР. М. - 1987. - 48 с.
145. Ягодкин Ф.И., Косков И.Г., Лапко А.Н. Основные направления сокращения продолжительности строительства вертикальных стволов / Технология, техника и организация проведения капитальных горных выработок. Харков: ВНИИМШС. 1989. С. 13-21.
146. Ягодкин Ф.И. Передовой опыт проходки вертикальных стволов на отечественных и зарубежных шахтах / ЦНИЭИуголь. М., 1992. - 124 С.
147. Ягодкин Ф.И., Косков И.Г. Параллельная технологическая схема проходки стволов с одновременным армированием: Обзорная информация / ЦНИЭИуголь, ЦБНТИ Минуглепрома УССР. М.: 1987. - 46 с.
148. Ягодкин Ф.И., Сыркин С.П. Повышение технико-экономической эффективности и качества крепления вертикальных стволов // Научно-технические проблемы шахтного строительства. Сб. науч. тр. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. С. 74-78.
149. Ягодкин Ф.И. Научно-методические основы проектирования ресурсосберегающих технологий, строительства глубоких вентиляционных стволов: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. МГИ. М.: 1990. - 160 с.
150. Быкова О.Г. Расчет крепи вертикальных шахтных стволов с учетом ее переменной толщины: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт Петербург, 1997. - 168 стр.
151. Маргулис Е.М. Обоснование параметров техники и технологии сооружения вертикальных шахтных стволов на основе обобщения опыта скоростных проходок: Автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.15.04 / ТулПИ. -Тула, 1988.- 18с.1. Акт внедрения
-
Меренкова, Наталья Викторовна
-
кандидата технических наук
-
Новочеркасск, 2011
-
ВАК 25.00.22
- Обоснование способов повышения несущей способности крепи вертикальных стволов на основе современных средств ее упрочнения
- Научное обоснование технологии возведения крепи ствола повышенной несущей способности
- Обоснование рациональных параметров чугунно-бетонной крепи вертикальных стволов
- Обоснование оптимальных параметров проведения и крепления подземных сооружений в неустойчивых горных породах с использованием быстротвердеющих бетонов
- Обоснование параметров крепи зумпфов углубляемых вертикальных стволов
