Что такое стальной расстрел
Обновлено: 15.05.2024
Полезная модель относится к жесткой армировке вертикальных стволов шахт и может быть использована при строительстве подземных сооружений различного назначения и горных предприятий угольной и горнорудной промышленности. Технический результат заключается в снижении величины ударной нагрузки от падающих кусков породной просыпи. Технический результат достигается тем, что расстрел армировки шахтного ствола, содержащий горизонтальную балку, с верхней и нижней горизонтальной полками, защитный козырек верхней полки, согласно полезной модели, защитный козырек выполнен из жестко закрепленного на верхней полке металлического уголка. 2 илл.
Полезная модель относится к жесткой армировке вертикальных стволов горных выработок и шахт и может быть использована при строительстве подземных сооружений различного назначения и горных предприятий угольной и горнорудной промышленности.
Расстрелы, являющиеся основными несущими элементами жесткой армировки вертикальных стволов, представляют собой горизонтально уложенные балки, закрепляемые к крепи ствола.
Известны (см. .М. Покровский. Комплексы подземных горных выработок и сооружений. Москва, «Недра», 1987. с. 6) расстрелы из двутавровых балок и балок коробчатой формы.
Коробчатый профиль имеет ряд преимуществ по сравнению с двутавровым: более высокий момент сопротивления в горизонтальной плоскости при сохранении той же массы профиля, уменьшается влияние коррозии распространяется только по наружному контуру.
Расстрелы из двутавровых балок могут быть составными из отрезков различной длины.
Расстрелы из двутавровых балок и балок коробчатого профиля имеют общий конструктивный признак, а именно наличие верхних и нижних горизонтальных полок.
В стволах со скиповым подъемом полезных ископаемых наблюдается разрушение верхних полок расстрелов от многократных лобовых ударов кусков породы, масса которых может достигать 150-200 кг.
Известны (см. описание изобретения SU 1789703 A1, МПК E21D 7/00) расстрелы двутаврового профиля, в виде прямолинейных двутавровых балок, в которых горизонтальные полки охвачены защитными козырьками из упругих разрезных труб, соединенных пружинами, которые прижимают защитные козырьки к горизонтальным полкам двутавровой балки расстрела.
К недостаткам таких расстрелов следует отнести конструктивную сложность, высокую металлоемкость, слабую защищенность расстрелов от ударных нагрузок кусков просыпи породы, поскольку увеличение толщины стенок разрезных труб нецелесообразно, а использование разрезных труб из упругих труб неэффективно.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков, с целью упрощения конструкции, снижение металлоемкости.
Технический результат заключается в снижении величины ударной нагрузки от падающих кусков породной просыпи.
Технический результат достигается тем, что защитный козырек верхней горизонтальной полки двутаврового расстрела выполнен в виде жесткозакрепленного (например сваркой) уголка, ребро которого направленно вверх.
На фиг. 1 и 2 показан расстрелы из балок различного профиля. Расстрел армировки шахтного ствола содержит балку 1 или 2 с горизонтальными полками 3, 4 на которых жестко закреплен защитный козырек из металлического уголка 5, ребро 6 которого направленно вверх.
Масса расстрела при закреплении на полках 3, 4 балок 1 или 2 уголка 5 увеличивается незначительно по сравнению с увеличением момента сопротивления, что исключает разрушение расстрела при точном, но чрезвычайно редком падении куска породной просыпи на ребро 6 уголка 5.
В большинстве случаев падения кусков породной просыпи на расстрел ударная нагрузка воспринимается наклонными плоскостями уголка 5. При этом происходит не полное гашение кинетической энергии, а уменьшение энергии падения кусков породы, связанное с изменением направления падения. Ударная нагрузка отражения незначительна.
Незначительное конструктивное усложнение расстрела, связанное с установкой и закреплением уголка 5 на полках 3, 4 балок 1 или 2 резко повышает срок службы расстрела армировки шахтного ствола.
Расстрел армировки шахтного ствола, содержащий горизонтальную балку, с верхней и нижней горизонтальной полками, защитный козырек верхней полки, отличающийся тем, что защитный козырек выполнен из жестко закрепленного на верхней полке металлического уголка, ребро которого направленно вверх.
§ 145. КОТЛОВАННЫЙ СПОСОБ
Крепление котлованов металлическими сваями. Наиболее распространено временное крепление вертикальных стен котлована металлическими сваями (рис. 524).
Металлические сваи представляют собой двутавровые балки № 36—60, погружаемые вдоль котлована на расстоянии 0,9—1,2 м одна от другой. Профиль двутавровых балок зависит от ширины и глубины котлована и числа рядов распорок (расстрелов) между ними; наибольшее применение имеют двутавры № 40—55.
Ширину котлована принимают на 30—50 см больше ширины возводимого сооружения на случай отклонения свай при их забивке и для того, чтобы при выдергивании свай не повредить обделку тоннеля. При сборных обделках полное уширение котлована может доходить и до 2,2—2,4 м по условию устройства гидроизоляции.
Доски закладывают за полки двутавров по мере углубления котлована. Каждый последующий ряд досок подводят снизу, плотно прижигают к грунту при помощи клиньев, вгоняемых между доской и полками двутавров. Сваи распирают одним или двумя рядами расстрелов в зависимости от глубины котлована и интенсивности бокового давления. Для котлованов глубиной до 10 м, в которых может быть возведено подавляющее большинство сооружений мелко заложенной линии метрополитена, при благоприятных условиях может быть поставлен один ряд расстрелов. При глубине котлована 4—5 м возможно применение свай консольного типа.
В котлованах глубиной более 10 м ставят два ряда расстрелов. При этом нижний ряд съемных расстрелов устанавливают на высоте не менее 30 см от верха лотковой плиты, чтобы обеспечить возможность ее кладки или бетонирования; с этой же целью верхний ряд расстрелов устанавливают на высоте 50 см от верха перекрытия.
Расстрелы могут быть деревянные (из двух соединенных между собой бревен Ø 20—30 см) или металлические различных сечений: швеллерные состоящие из двух швеллеров №30 или 40 с накладками из листов через 0,8—1,2 м; трубчатые Ø 15—20 см или в редких случаях в виде сквозных ферм. Наибольшее применение имеют металлические расстрелы, употребляемые для котлованов шириной от 6 до 20 м.
В местах опирания расстрелов к сваям прикрепляют продольные пояса из швеллеров №24 или 26 для распределения усилий.
На одном или обоих концах расстрел имеет выдвижные части длиной 1,7 м из двух швеллеров, которые служат для раскрепления его на сваи посредством металлических клиньев и вкладышей.
Боковое давление грунта, воспринимаемое промежуточными сваями, передается на подкосы, имеющиеся по концам расстрелов (см. рис. 524).
Расстояние между расстрелами в продольном направлении составляет обычно от 3,6 до 4,5 м, но может быть увеличено до 6 и даже 10м при условии усиления продольных поясов.
Если ширина котлована превышает 20 м, можно применять дополнительные ряды свай и комбинированное крепление, состоящее из металлических и деревянных расстрелов (рис. 525).
При сооружении тоннелей в котлованах обычно применяют следующий порядок производства работ. По длине сооружаемого участка по обеим сторонам котлована проходят разведочные траншеи шириной 0,8 м и глубиной 1,2 м. Назначение этих разведочных траншей заключается в уточнении расположения подземных городских коммуникаций и облегчении забивки свай, так как сваи забивают в грунт из этих траншей.
Сваи погружают до необходимой глубины, превышающей глубину котлована на 3—5 м, вибраторами или молотами, установленными на копрах, передвигающихся вдоль котлована по специально уложенным путям. Погружение свай на глубину 12—14 м ведет бригада из 4—5 чел. Производительность такой бригады — от 8 до 12 свай в смену. Если расчетная длина свай превышает стандартную, их выполняют сварными из нескольких стандартных секций.
Котлован глубиной до 10 м разрабатывают в два захода (рис. 526). Первую заходку делают на глубину не более 4 м с разработкой в средней части котлована траншеи глубиной 2,5 м для пропуска экскаватора под расстрелами (рис. 527). Грунт первой заходки разрабатывают драглайном. Вторую заходку до полной глубины котлована разрабатывают экскаватором (прямая лопата) или грейфером.
Наиболее целесообразно применять для разработки котлована экскаваторы универсального типа, которые можно использовать как механические лопаты, драглайны и краны.
При наличии воды применяют искусственное водопонижение.
Крепление стен котлована ведут одновременно с разработкой грунта. За полки двутавров заводят доски и расклинивают их. После разработки котлована до отметки расстрелов верхнего ряда устанавливают продольную связь между сваями в виде поясов из швеллеров. Затем краном опускают расстрелы, устанавливаемые на каждую третью сваю.
Для разработки грунта второй заходки делают съезд для автомашин с уклоном до 0,01 (см. рис. 526), по которому опускают экскаваторы и автомашины. Вслед за разработкой котлована сооружают обделку с одновременным выполнением гидроизоляционных работ.
Обделки из монолитного бетона или железобетона сооружают в три приема: сначала делают лоток, затем стены и перекрытие. Бетон подают краном в ковшах по деревянным лоткам или металлическому шарнирному желобу; при этом используют инвентарную подвижную опалубку. Элементы сборных обделок укладывают козловым или стреловым краном.
После сооружения тоннеля ведут обратную засыпку котлована грунтом, выдаваемым из котлована на головных участках.
Зазор между тоннелями и креплением котлована засыпают песком слоями 30—50 см; каждый слой поливают водой и утрамбовывают. Сваи вытаскивают приспособенным для этой цели самоходным краном.
Заключительной работой является планировка строительной площадки, снос временных сооружений и асфальтирование поверхности.
Крепление котлованов стальным шпунтовым ограждением целесообразно при сооружении тоннелей в водонасыщенных и не отдающих воду породах, имеющих в основании водоупорный слой. Расположение крупных зданий на призме обрушения также вызывает необходимость применения шпунтового ограждения, как более надежного против осадок зданий. Необходимая жесткость крепи обеспечивается постановкой дополнительных расстрелов.
Наиболее удачной конструкцией являются шпунты корытообразного профиля Ларсен III, IV и V со следующими характеристиками:
| Профиль | Ширина профиля, мм | Высота профиля, мм | Момент сопротивления, см 3 |
| III | 400 | 290 | 1600 |
| IV | 410 | 360 | 2200 |
| V | 420 | 344 | 2962 |
Порядок производства работ при сооружении тоннелей мелкого заложения с применением стального шпунта остается таким же, как и при креплении котлована сваями. После сооружения тоннеля стальные шпунты выдергивают.
Крепление котлованов способом замораживания применяют в сложных геологических и гидрогеологических условиях при глубоком расположении водоупорного слоя и при замкнутых котлованах значительной площади, крепление стен которых сваями или шпунтами и расстрелами было бы слишком сложным. Искусственное замораживание грунта по контуру таких котлованов создает стены не только водонепроницаемые, но и воспринимающие активное давление грунта.
В котловане, освобожденном от временной крепи, создаются благоприятные условия для механизации выемки грунта и укладки бетона или готовых конструкций.
Анкерное крепление применяют в случаях разработки котлованов значительных размеров при возведении в них подземных вестибюлей или для сооружения перегонных тоннелей и станций метрополитенов. Сущность этого способа состоит в том, что обычную свайную крепь 1 котлованов заанкеривают в грунт за линией естественного откоса. Необходимость в установке расстрелов (рис. 528, а) отпадает. Наиболее целесообразно применение нагнетаемых железобетонных анкеров, обеспечивающих надежную связь их с несвязным грунтовым массивом (песок, гравий).
Конструкция и технология изготовления применяемых анкеров отличаются большим разнообразием. В качестве примера приведен анкер (рис. 528, б) в виде стержня 2 из высокопрочной стали диаметром 26—32 мм с резьбой на обоих концах для крепления к буровой коронке 4 и элементу ограждения котлована. По мере извлечения обсадной трубы d = 40÷60 мм, под защитой которой выполнялось бурение скважины, в образующееся пространство 3 нагнетают цементное молоко (В:Ц 0,4—0,6) с добавками пол давлением 30—40 кгс/см 2 .
Усилие, воспринимаемое анкером длиной в 3—4 м, достигает 20—30 тс.
Остальную часть скважины заполняют цементным молоком под давлением 5 кгс/см 2 для образования защитной оболочки 5 вокруг стержня анкера. Эту часть анкера иногда защищают от коррозии полиэтиленовой трубкой. Через головную часть 6 анкера усилие передается на ограждение котлована.
Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены
Совершенствование параметров конструкции расстрелов армировки шахтных стволов
В практике строительства, реконструкции и эксплуатации шахт и рудников наибольшее распространение получила жёсткая армировка вертикальных стволов. В стволах, оборудованных скиповыми подъёмами с большой концевой нагрузкой, как правило, применяется металлическая армировка, конструктивно состоящая из расстрелов и проводников. Расстрелы, в зависимости от их назначения, подразделяют на главные, если к ним прикрепляются проводники для направления перемещающихся подъёмных сосудов, и вспомогательные, если они предназначаются для монтажа на них лестничного отделения и укрепления различных труб, кабелей и др. [1, 2] .
Для стволов ограниченной глубины и производственной мощностью шахт применяют расстрелы из двутавровых балок, а для стволов больших производственных мощностей и глубины — расстрелы коробчатой формы (Таблица 1).
Коробчатый профиль имеет ряд преимуществ по сравнению с двутавровым: более высокий момент сопротивления в горизонтальной плоскости при сохранении той же массы профиля, больший крутящий момент, уменьшается влияние коррозии, которая при двутавровом профиле распространяется по всему периметру сечения, а при коробчатом профиле только по наружному контуру.
Расстрелы из двутавровых балок могут быть составными из отрезков различной длины, которая может регулироваться при возможной деформации крепи ствола (Рис. 1).
Расстрелы из двутавровых балок и балок коробчатого профиля имеют общий конструктивный признак, а именно наличие верхних и нижних горизонтальных полок (Рис. 2).
В стволах со скиповым подъёмом полезных ископаемых наблюдается разрушение верхних полок расстрелов от многократных лобовых ударов кусков породы, масса которых может достигать 150-200 кг.
В результате постоянного воздействия подобных нагрузок на верхние полки расстрелов, капежа шахтных вод при наличии в воде сульфатных ионов или повышенного значения водородного показателя возможно возникновение коррозии элементов металлической армировки. Интенсивность разрушения стенок расстрелов и проводников из-за коррозии колеблется от 0,03 до 0,16 мм в год. При такой скорости разрушения возникает необходимость за срок службы ствола производить двух- или трёхкратную армировку Подобные явления наблюдаются в процессе эксплуатации ствола «Скиповой» Горно-Шорского филиала ОАО «Евразруда». Ствол «Скиповой» был пройден с отметки +630 м до отметки гор. +115 м и введён в эксплуатацию в 1982 г. В 2013 г. завершены работы по его углубке до гор. -85 м. Схема армировки принята с учётом практики эксплуатации ствола «Скиповой» при отработке вышележащих горизонтов (Рис. 3). Сырая руда с подготовленных горизонтов выдаётся двумя скипами 2СН-20, ёмкостью 20 м 3 , а порода двумя породными скипами 2СН-7,5 7 м 3 . В качестве расстрелов на основании расчётов принята двутавровая балка 36М [4] .
В практике эксплуатации расстрелов двутаврового профиля для защиты верхних горизонтальных полок от локальных ударов могут быть использованы защитные козырьки из упругих разрезных труб, соединённых пружинами, которые прижимают данные защитные козырьки к горизонтальным полкам двутавровой балки расстрела.
Существенными недостатками данных расстрелов являются конструктивная сложность, высокая металлоёмкость и возможность разрушения при воздействии ударных нагрузок кусками породы или руды при выпадении из скипов. С целью упрощения конструкции, снижения металлоёмкости и в то же время величины ударной нагрузки от падающих кусков рудной и породной просыпи разработана конструкция расстрела горизонтальная полка двутавровой балки которого защищена жёстко закреплённым металлическим уголком (Рис. 4).
Расстрел армировки шахтного ствола содержит балку 1 с горизонтальной полкой 3, на которой жестко закреплен защитный козырек из металлического уголка 5, ребро 6 которого направлено вверх. Масса расстрела при закреплении на полке 3, балки 1, уголка 5 увеличивается незначительно по сравнению с увеличением момента сопротивления, что исключает разрушение расстрела при точном, но чрезвычайно редком падении куска рудой или породной просыпи на ребро 6 уголка 5.
В большинстве случаев падения кусков породной просыпи на расстрел ударная нагрузка воспринимается наклонными плоскостями уголка 5. При этом происходит не полное гашение кинетической энергии, а уменьшение энергии падения кусков породы, связанное с изменением направления падения.
Ударная нагрузка отражения незначительна. Незначительное конструктивное усложнение расстрела, связанное с установкой и закреплением уголка 5 на полке 3, балки 1 резко повышает срок службы расстрела армировки шахтного ствола [5] .
Разработанная конструкция расстрела относится к жёсткой армировке вертикальных стволов шахт и может быть использована при строительстве горных предприятий угольной и горнорудной промышленности.
Читайте также: