СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ СТВОЛА МОНОЛИТНЫМ БЕТОНОМ
SHAFT LINING WITH CAST-IN-SITU CONCRETE

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам крепления вертикальных стволов, и может быть использовано в стволах угольных шахт и рудников, а также в вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов.
Известен способ возведения монолитной бетонной крепи в вертикальных стволах, направленный на повышение качества крепи и снижение стоимости работ [1]. Недостатком предложенного решения является необходимость создания в породных стенках ствола продольных каналов для размещения в них бетонопроводов. Это увеличивает объем ручного труда и продолжительность строительства, в случае засорения бетонопровода отсутствует возможность его очистки или замены.
Также известен способ возведения бетонной крепи, направленный на повышение прочности и снижение водопроницаемости бетона за счет бесшовного возведения под воздействием внешнего давления [2]. Недостатком предложенного решения является наличие остаточной примеси глинистого раствора, снижающего прочностные характеристики бетона, а также техническая сложность реализации на практике.
Наиболее близким к предлагаемому является «Способ бетонирования закрепного пространства стволов» [3]. Недостатками аналога являются низкое качество бетонирования ввиду смешивания цементно-песчаного раствора с глинистым; высокая пористость, обусловленная взвешивающим воздействием глинистого раствора и невозможностью уплотнения.
Целью изобретения является создание способа крепления стволов, позволяющего повысить конечную прочность бетона и увеличить скорость набора им прочности.
Для достижения поставленной цели предлагается способ крепления стволов, включающий механическую активацию цементного раствора, раздельный спуск щебня, песка, цементного раствора, приготовление цементно-песчаного раствора на проходческом полке, послойную укладку щебня и цементного раствора.
Согласно предлагаемому способу крепление ствола осуществляется по мере откачки промывочной жидкости в направлении сверху вниз. После обнажения породных стенок на высоту не менее 4 м поддон переставляют на новую заходку, пикетируют и раскрепляют, спускают и раскрепляют опалубку, наращивают трубопроводы и приступают к послойной укладке щебня с последующей заливкой цементно-песчаным раствором. Щебень и песок доставляют в забой с помощью трубопроводов, цементный раствор контейнерами. После окончания процесса бетонирования выжидают время набора бетоном распалубочной прочности и перемещают опалубку на новую заходку. После этого все процессы повторяют.
Процесс приготовления бетона включает пять этапов:
1. Цемент затворяют проектным количеством воды.
2. Полученный раствор подвергают механической активации, пропуская 1 или более раз через установку типа дезинтегратора.
3. Активированный раствор спускают в контейнерах на проходческий полок.
4. В барабане механической мешалки в раствор добавляют песок.
5. Конечная стадия приготовления бетона происходит за опалубкой, куда послойно укладывают щебень и заливают его цементно-песчаным раствором.
Механическая активация изменяет вид и количество дефектов в структуре цемента, при этом в нем аккумулируется энергия, величина которой может достигать значительной части энергии, затраченной на обработку. Варьированием интенсивности воздействия (частота вращения роторов, количество циклов обработки) оказывается возможным управлять количеством и качеством электрической активности возникающих в приповерхностных слоях точечных дефектов.
Для оптимального течения процесса механической активации система должна подвергаться резким скачкообразным изменениям нагрузки. В дезинтеграторе достигаются во много раз большие импульсные мощности и частоты, чем при обработке материала в шаровой или вибромельнице, а частицы материала получают большее количество энергии. Обработка раствора в дезинтеграторе с перегрузками до четырехсот миллионов ускорений свободного падения приводит к тому, что в частицах цемента накапливается энергия особого вида и изменяется структура, что положительно влияет на его свойства.
Выполненные эксперименты показали, что проведение механической активации цементного раствора приводит к росту конечной прочности бетона до 1,2-1,35 раза и увеличивает скорость набора прочности до 1,5 раз.
Литература
1. А.с. 1081352 SU, МПК E21D 5/04. Способ возведения монолитной бетонной крепи шахтного ствола и устройство для его осуществления / Тюркян Р.А., Новик Е.Б., Маргулис Е.М., Макаров А.А.; заявитель и патентообладатель Проектно-технологический трест организации и технологии шахтного строительства «Оргтехшахтострой». 3537885/22-03; заявлено 11.01.1983; опубл. 23.03.1984. Бюл. №11.
2. А.с. №136285 SU, МПК E21D 5/04. Способ возведения бесшовной бетонной крепи шахтного ствола / Маренный Я.И., Гринев А.А. 658765/22; заявлено 15.03.1960; опубл. 1961 г. Бюл. №5.
3. А.с. 362921 SU, МПК E21D 5/04. Способ бетонирования закрепного пространства стволов / Багза М.И. 1425891/22-3; заявлено 03.04.1970; опубл. 20.12.1972, Бюл. №3.