2. Выбор технологической схемы строительства ствола и варианта его оснащения

Учитывая значительную глубину проектируемого ствола (H=1100 м) и среднюю крепость пересекаемых стволом пород (f = 10), наиболее целесообразно в этом случае использования совмещенной технологической схемы. Последовательная схема в данных горно-геологических условиях не применяется, а применение параллельно-щитовой технологической схемы затруднено трещиноватостью вмещающих ствол пород, что может привести к заклиниванию щита-оболочки и его повреждению.

Строительство башенного копра проектом не предусматривается. Проектируемый вспомогательный ствол служит в основном для целей улучшения проветривания шахты, а также выдачи породы, спуска-подъема людей, оборудования и материалов. Ствол сооружается в районе действующей промышленной площадки. Поэтому для его быстрого оснащения к проходке целесообразно использовать модифицированную схему V, позволяющую значительно сократить время на оснащение ствола до 6 месяцев.

Первоначально ствол проходится с использованием проходческого шахтного копра и передвижной подъемной машины МПП-9, которая позволяет осуществлять проходку ствола до глубины 370 м с погрузкой породы в бадьи емкостью до 3 м³. Такая емкость бадей на первом этапе проходки ствола выбрана в связи с его большой площадью поперечного сечения, большим объемом работ по погрузке взорванной породы и применением высокопроизводительного проходческого оборудования.

В это же время на поверхности монтируется постоянная подъемная машина и, начиная с глубины 370 м и до конечной глубины ствола – 1100 м проходка ствола осуществляется с ее помощью. При этом передвижная проходческая машина демонтируется и проходческий копер переоборудуется.

Рис. 1. Ситуационный план расположения оборудования при схеме V.

1 – шатровый проходческий копер; 2 – временные передвижные подъемные машины; 3 – лебедка подвесного полка; 4 – лебедка опалубки; 5 – лебедка группы кабелей; 6,7 – лебедки подвесного насоса и кабеля; 8 – лебедка телескопа; 9,10 – лебедки монтажа труб вентиляции и подачи бетона; 11,12 – лебедки спасательной лестницы и кабеля взрывания.

3. Расчет устойчивости пород и нагрузок на крепь, выбор типа и расчета крепи

Расчет устойчивости обнажений пород по глубине ствола производим для отдельных участков (для участка ствола в районе водоносного горизонта и участка на конечной проектной глубине ствола). Далее определяем нагрузки на крепь ствола и устанавливаем толщину крепи.

На разных по глубине участках ствола толщина монолитной бетонной крепи может быть разной и соответственно разным будет и диаметр ствола вчерне.

Н_р = H_в+m = 660+6 = 666 м – расчетная глубина ствола в районе водоносного горизонта;

R_c = R·k_c – расчетное сопротивление пород сжатию,

где k_c – коэффициент, учитывающий нарушенность массива

поверхностями ослабления (трещинами). Для среднего расстояния между трещинами 0,85 м, k_с = 0,6

R_c =100*0,6 =50 МПа

Для определения Р_г определяем отношение K_ф^п/К_ф^кр,

где K_ф^кр – коэффициент фильтрации крепи (для бетонной крепи равен

0,00158 м/сут), К_ф^п – коэффициент фильтрации породы (из задания, 111∙10^-4 м/сут).

K_ф^п/К_ф^кр = 7,03

Для участка водоносного горизонта определяем величину

_{Pв = Не ∙ γв = 630 м ∙ 10 кН/м2 = 6300 кН/м2}

_{Кr – коэффициент, учитывающий взвешивающее действие воды.}

_{где h1 = 668 м;}

_{h2 = 8 м;}

_{γn, γв – соответственно удельный вес частиц породы водоносного слоя и}

_{воды, γn = 21 – 22 кН/м3 , принимаем γn = 21,0 кН/м3, γв = 10 кН/м3, γ = 25 кН/м3;}

_{ε – коэффициент пористости пород водоносного горизонта.}

_{ε = Vпор/Vскел ≈ 0,1 – 0,2, принимаем ε = 0,15.}

_{Н = 668 м.}

_Kα – коэффициент влияния угла залегания пород

_{Коэффициент устойчивости:}

_{Kt = 1 – для стволов,}

_{Kц= 1 вне зоны влияния очистных работ,}

_{Ксб = 1 – коэффициент влияющий на ствол других выработок.}

_{По таблице 3.1 (II) определяем I категорию устойчивости пород.}

_{Определяем нормативное давление горных пород на крепь.}

_{Pн = 10[(2С-1)+Δ],}

_{Δ – параметр, учитывающий технологию ведения проходческих работ,}

_{Δ = 2 – при совмещении работ.}

_{Pн = 10[(2·1,22-1)+2] = 34,4 кПа}

_{Давление подземных вод на крепь ствола в коренных породах определяется по ф-ле:}

_{Коэффициент надежности по нагрузке:}

_{где nн – коэффициент приведения к расчетному, nн = 2}

_{Давление горных пород}

_{Pп = n∙my∙nн∙Pн[1+0,1(r0-3)] = 1,3∙0,8∙1,06∙34,4[1+0,1(4-3)] = 41,7 кПа,}

_{где n = 1,3 – коэффициент надежности;}

_{m = 0,8 – монолитная бетонная крепь.}

_{Общее давление на крепь ствола}

_{P = Pп + Pг = 41,7 + 568 = 609,7 кПа}

_{Толщина бетонной крепи класса В 20 составит:}

_{где γb1 = 0,85, γb2 = 1, γb3 = 0,85,}

_{my = 1,25, Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию.}

_{Для бетона В 20 Rb = 11,5 МПа.}

_{Кр = 1 – коэффициент концентрации напряжений в конструкции крепи.}

_{dпб = 0.}

_{Принимаем dкр = 400 мм.}

_{Проверка.}

_{w – фильтрационный расход воды на единицу длины ствола.}

_{Остаточный водоприток в ствол}

_{Q = w∙m = 66,96 м3/сут,}

_{Q = 2,79 м3/час, что не превышает допустимого (6 м3/час)}