RU56476U1

RU56476U1 - REINFORCED CONCRETE FOR MINING

Info

Publication number: RU56476U1
Application number: RU2006117535/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Черданцев; Михаил Данилович Войтов; Владимир Викторович Першин
Original assignee: Сергей Васильевич Черданцев
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2006-09-10

Abstract

Полезная модель относится к горному делу, а именно к креплению горных выработок с большим сроком службы, и может быть использована при креплении горизонтальных, наклонных и вертикальных горных выработок преимущественно круглого сечения. Техническим результатом полезной модели является обеспечение несущей способности за счет плотного контакта крепи со стенками выработки. Предложена железобетонная крепь для горных выработок, пройденных в сложных горно-геологических условиях, содержащая металлическую арматуру в виде секций крепи и бетон заданной толщины, вмещающий указанную арматуру. Сущность полезной модели заключается в том, что в качестве арматуры используют секции винтовой металлической крепи, предварительно установленные в выработке и обжатые относительно ее. Используемые секции винтовой крепи выполнены с углом подъема винта 2-10° и длиной, равной шагу винта. Вслед за проведением в выработке 1 устанавливают секции 3 винтовой крепи и производят обжатие их с помощью металлических клиньев 6, а затем возводят опалубку и производят бетонирование. Основными преимуществами предлагаемой крепи являются: возможность восприятия нагрузок непосредственно после возведения крепи; снижение нагрузок на крепь; уменьшение расхода бетона на 40-60%. 1 з.п.ф., 2 илл.The utility model relates to mining, namely, to the fastening of mine workings with a long service life, and can be used for fastening horizontal, inclined and vertical mine workings of predominantly circular cross-section. The technical result of the utility model is to provide the bearing capacity due to the tight contact of the lining with the walls of the mine. Reinforced concrete lining for mine workings, passed in difficult geological conditions, containing metal reinforcement in the form of lining sections and concrete of a given thickness, containing the specified reinforcement, is proposed. The essence of the utility model lies in the fact that as a reinforcement, sections of a screw metal lining are used that are pre-installed in the mine and compressed relative to it. The used sections of the screw support are made with an angle of elevation of the screw of 2-10 ° and a length equal to the pitch of the screw. Following the conduct in the excavation 1, sections 3 of the roof support are installed and they are crimped using metal wedges 6, and then the formwork is erected and concreted. The main advantages of the proposed lining are: the ability to perceive loads immediately after the construction of the lining; reduced load on the lining; concrete consumption reduction by 40-60%. 1 cpf, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к горному делу, а именно к крепям горных выработок с большим сроком службы, и может быть использована при креплении горизонтальных, наклонных и вертикальных горных выработок преимущественно круглого сечения.The utility model relates to mining, namely to the supports of mine workings with a long service life, and can be used for fastening horizontal, inclined and vertical mine workings of predominantly circular cross-section.

Известна крепь для горизонтальных горных выработок, включающая бесконечный шланг из ткани, снабженный клапанами для заполнения его строительным раствором (бетоном) и резервный барабан (заявка Германии №4037074, кл. Е21 D 11/10, опубликована 27.05.1992 г.). Шланг сматывают с резервного барабана, заполняют его строительным раствором под давлением и спиралеобразно укладывают к стенкам горной выработки. Такую крепь можно укладывать в один или несколько слоев. К недостаткам известной крепи следует отнести низкую надежность крепления, особенно в начальный период, когда раствор еще не затвердел и возможно отслоение шланга с раствором от стенок выработки.Known support for horizontal mining, including an endless hose made of fabric, equipped with valves for filling it with mortar (concrete) and a backup drum (German application No. 4037074, class E21 D 11/10, published 05.27.1992). The hose is wound from a backup drum, filled with a mortar under pressure, and spirally laid to the walls of the mine. Such lining can be laid in one or more layers. The disadvantages of the known lining should be attributed to the low reliability of the fastening, especially in the initial period, when the solution has not yet hardened and it is possible to peel the hose with the solution from the walls of the output.

Известна металлобетонная крепь, которую обычно используют в капитальных горных выработках, в основном, в слабых неустойчивых породах, где быстро проявляется горное давление (Баклашов И.В., Тимофеев О.В. Конструкции и расчет крепей и обделок. - М.: Недра, 1979. - С.54-63). В этом случае возводимая на месте железобетонная крепь содержит жесткую арматуру в виде металлических крепежных рам, арок или колец из двутавровых балок. Достоинствами такой монолитной железобетонной крепи являются долговечность и большая несущая способность. К недостаткам следует отнести высокую трудоемкость возведения, необходимость плотного прилегания ее к массиву и ограниченная величина ожидаемого смещения пород на контуре (до 50-70 мм).Metal concrete support is known, which is usually used in capital mining, mainly in weak unstable rocks, where rock pressure quickly manifests itself (Baklashov I.V., Timofeev O.V. Design and calculation of supports and lining. - M .: Nedra, 1979. - S. 54-63). In this case, the reinforced concrete lining erected in place contains rigid reinforcement in the form of metal mounting frames, arches or rings of I-beams. The advantages of such a monolithic reinforced concrete lining are durability and high bearing capacity. The disadvantages include the high complexity of the construction, the need for a snug fit to the massif and the limited amount of the expected displacement of the rocks on the contour (up to 50-70 mm).

При использовании в качестве арматуры обычной металлической крепи (арки, балки и т.д.) указанных недостатков избежать не удается, When using ordinary metal lining (arches, beams, etc.) as reinforcement, these drawbacks cannot be avoided,

т.к. эти крепи не исключают расслоения пород и подвержены высоким нагрузкам со значительным смещением пород (до 300 мм), что ухудшает условия работы и показатели металлобетонной крепи.because these supports do not exclude stratification of rocks and are subject to high loads with significant displacement of rocks (up to 300 mm), which worsens the working conditions and performance of metal-concrete supports.

Одним из существенных недостатков такой крепи является необходимость плотного контакта ее с окружающими породами, чего в известных крепях достигнуть не удается.One of the significant drawbacks of such supports is the need for close contact with surrounding rocks, which cannot be achieved in known supports.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение несущей способности крепи за счет создания плотного контакта крепи со стенками выработки.The technical result of the utility model is to provide the load-bearing capacity of the lining by creating a tight contact of the lining with the walls of the mine.

Предложена железобетонная крепь для горных выработок, включающая металлическую арматуру в виде секций крепи и бетон заданной толщины, вмещающий указанную арматуру.Reinforced concrete lining for mine workings is proposed, including metal reinforcement in the form of lining sections and concrete of a given thickness, containing the indicated reinforcement.

Отличие заключается в том, что в качестве арматуры используют секции винтовой крепи, предварительно установленные в выработке и обжатые относительно ее. Отличием является также то, что в качестве арматуры используют секции винтовой крепи с углом подъема винта 2-10° и длиной, равной шагу винта.The difference lies in the fact that as the reinforcement, sections of the roof support are used, previously installed in the working and compressed relative to it. The difference is also that, as reinforcement, sections of the roof support are used with a screw angle of 2-10 ° and a length equal to the pitch of the screw.

Конструкция металлической винтовой крепи, используемой в качестве арматуры, приведена в книге Эллер А.Ф., Горбунов В.Ф., Аксенов В.В. Винтоповоротные проходческие агрегаты ("Новосибирск: Наука, СО РАН, 1992. - С.188-189). Для установки в выработке известной винтовой крепи используют систему каналов, образуемых за контуром выработки винтоповоротным агрегатом, что позволит разгрузить приконтурную зону от нормальных напряжений и снизить нагрузки на крепь. Следует отметить, что на практике известная винтовая крепь не применяется, т.к. винтоповоротный проходческий агрегат был изготовлен и испытан только в виде экспериментального образца и дальнейшие работы над ним были прекращены. Преимуществом известной металлической крепи является, при условии ее использования в виде отдельных секций, малоэлементность, сокращение нагрузок на крепь и возможность изменения плотности установки секций крепи по длине выработки в зависимости от изменения горно-геологических условий. Проведенными The design of the metal screw support used as reinforcement is given in the book Eller A.F., Gorbunov V.F., Aksenov V.V. Screw rotary driving units (Novosibirsk: Nauka, SB RAS, 1992. - P.188-189). For installation in the development of a known screw support, a system of channels formed behind the production circuit of a screw-turning unit is used, which will allow to relieve the marginal zone from normal stresses and reduce It should be noted that in practice the well-known screw support is not used, because the screw-rotary sinking unit was made and tested only in the form of an experimental sample and further work on it was stopped The advantage of the well-known metal lining is, provided it is used in separate sections, low element content, reduced load on the lining and the possibility of changing the density of the installation of the lining sections along the length of the mine depending on changes in mining and geological conditions.

исследованиями установлено, что секционная винтовая крепь может быть использована для крепления выработок, пройденных обычными проходческими комбайнами, а использование ее в составе железобетонной крепи позволяет обеспечить надежность крепления выработок, пройденных в сложных горно-геологических условиях (зоны нарушений, слабоустойчивые породы и т.д.). За счет предварительного обжатия секций крепи в выработке обеспечивается плотное прилегание их к окружающим породам, исключается расслоение прилегающих пород и снижаются нагрузки на железобетонную крепь. Предлагаемая крепь за счет применения предварительно обжатой относительно стенок выработки арматуры позволяет исключить такие крупные недостатки бетонных и железобетонных крепей, как невозможность восприятия нагрузок ими сразу же после возведения и неудовлетворительная работа при неравномерных нагрузках.Studies have established that sectional screw supports can be used to fasten workings completed by conventional tunneling combines, and its use as part of reinforced concrete supports makes it possible to ensure reliable fastening of workings completed in difficult geological conditions (disturbance zones, weakly stable rocks, etc. ) Due to the preliminary compression of the lining sections in the excavation, their tight fit to the surrounding rocks is ensured, the stratification of adjacent rocks is eliminated and the load on the reinforced concrete lining is reduced. The proposed lining due to the use of pre-compressed reinforcement relative to the walls of the reinforcement allows eliminating such major shortcomings of concrete and reinforced concrete lining as the inability to absorb loads immediately after erection and unsatisfactory work with uneven loads.

Сущность полезной модели поясняется примером исполнения и чертежом, где на фиг.1 показано возведение железобетонной крепи в выработке, на фиг.2 - секция винтовой крепи, используемая в качестве арматуры.The essence of the utility model is illustrated by an example of execution and a drawing, where Fig. 1 shows the construction of reinforced concrete lining in a mine, and Fig. 2 shows a section of a screw lining used as reinforcement.

Выемку породы при проведении горной выработки 1 осуществляют механизированным проходческим щитом 2. Установку секций 3 винтовой металлической крепи осуществляют непосредственно за щитом без крепления затяжками. Каждая секция винтовой крепи состоит из трех звеньев 4 одинаковой длины, жестко соединенных между собой с помощью болтов 5. Каждая секция крепи имеет длину, равную шагу винта с углом подъема его 2-10°. После установки производят обжатие секций с помощью металлических клиньев 6, вводимых между звеньями крепи и стенками выработки. В соответствии с винтовой формой секции крепи для ее обжатия используют, например, пять клиньев.The excavation of the rock during mining 1 is carried out by a mechanized sinking shield 2. Installation of sections 3 of a screw metal lining is carried out directly behind the shield without fastening with puffs. Each section of the bolt support consists of three links 4 of the same length, rigidly interconnected with bolts 5. Each section of the bolt has a length equal to the pitch of the screw with an angle of elevation of 2-10 °. After installation, sections are squeezed using metal wedges 6 inserted between the lining links and the working walls. In accordance with the screw form of the lining section, for example, five wedges are used to compress it.

Предварительно обжатая клиньями винтовая секция служит временной крепью, обеспечивает плотный контакт с окружающими породами и создает реактивный отпор на массив сразу после установки. Необходимая The screw section pre-wedged with wedges serves as a temporary support, provides tight contact with the surrounding rocks and creates a reactive rebuff to the array immediately after installation. Necessary

жесткость и реактивный отпор обеспечиваются углом подъема образующей винтовой линии секции в пределах 2-10°.rigidity and reaction resistance are provided by the angle of elevation of the helix generatrix of the section within 2-10 °.

Возведение постоянной железобетонной крепи производят на некотором расстоянии от щита (15-20 м). Для этого возводят очередную секцию опалубки 7, перемещая ее по мосту 8, и подают в пространство между стенками выработки и опалубкой по бетоноводу 9 бетонную смесь. Таким образом, секции винтовой крепи замоналичиваются в бетон и являются предварительно напряженной арматурой монолитной железобетонной крепи 10.The construction of a permanent reinforced concrete lining is carried out at a certain distance from the shield (15-20 m). To do this, erect the next section of the formwork 7, moving it along the bridge 8, and concrete mixture is fed into the space between the walls of the excavation and the formwork along the concrete duct 9. Thus, the sections of the roof support are monopolized in concrete and are prestressed reinforcement of the monolithic reinforced concrete roof support 10.

Операции проведения выработки, установки секции временной крепи в виде изогнутого по винтовой линии стержня и возведения постоянной железобетонной крепи могут быть совмещены во времени и осуществляться независимо друг от друга.The operations of developing, installing a temporary lining section in the form of a rod curved along a helix and erecting a permanent reinforced concrete lining can be combined in time and carried out independently of each other.

Применение полезной модели позволяет получить следующие преимущества:The use of the utility model allows to obtain the following advantages:

возможность восприятия нагрузок непосредственно после возведения железобетонной крепи, что дает возможность использовать ее в сложных горно-геологических условиях, когда известные крепи являются неэффективными;the possibility of perceiving loads immediately after the erection of reinforced concrete lining, which makes it possible to use it in difficult mining and geological conditions, when the known lining are ineffective;

снижение нагрузок на крепь за счет плотного прилегания ее к стенкам выработки и создания реактивного отпора на окружающий массив;reduction of loads on the lining due to its tight fit to the walls of the mine and the creation of reactive resistance to the surrounding massif;

за счет снижения нагрузок на крепь появляется возможность снизить на 40-60% расход бетона;by reducing the load on the lining, it is possible to reduce concrete consumption by 40-60%;

отпадает необходимость выполнения работ по чеканке швов между элементами обделки и гидроизоляционных работ по созданию внутренней железобетонной рубашки при строительстве выработок в обводненных породах.there is no need to carry out work on the stamping of joints between lining elements and waterproofing works to create an internal reinforced concrete shirt during the construction of workings in flooded rocks.

Claims

1. Reinforced concrete lining for mine workings, including metal reinforcement in the form of lining sections and concrete of a given thickness, containing the indicated reinforcement, characterized in that sections of the screw lining previously installed in the excavation and crimped relative to it are used as reinforcement.

2. Reinforced concrete lining according to claim 1, characterized in that use sections of the lining with a screw angle of 2-10 ° and a length equal to the pitch of the screw.