авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Оптимальныхпараметров проведения икрепления подземных сооружений в неустойчивых горных породах сиспользованием быстротвердеющих бетонов

-- [ Страница 3 ] --

До перехода бетоннойсмеси из пластичного в твердое состояниеустойчивость столба твердеющей смеси заопалубкой определяется ее пределомтекучести при сдвиге, величина которогопозволит рассчитывать минимальновозможную продолжительностьпроходческого цикла.

Для этого исследованыизменения предела текучести при сдвиге впроцессе твердения составов, и установленаего зависимость от пластической прочностиструктуры раствора. Испытание проводилосьпутем одиночного среза со сжатием, когда наобразец в плоскости среза действует нетолько сдвигающие, но и нормальныесжимающие напряжения. Проведенныеиспытания позволили установить ростпредела текучести при сдвиге состава вовремени (рис. 5 а) и его зависимость от величины пластической прочностиструктуры (рис. 5 б).

а) Изменение пределатекучести при сдвиге во времени

б) Зависимость пределатекучести при сдвиге от пластическойпрочности

Рисунок 5 - Изменениепредела текучести при сдвиге во времени иего корреляционная связь с пластическойпрочностью состава

Полученные зависимостипозволяют оперативно контролироватьпредел текучести при сдвиге состава иопределять момент времени, в который можнопроизводить следующую заходку, обнажаяпризабойную часть крепи, не опасаясьразрушения бетона под действиемсобственного веса.

Для определения времени,по истечении которого возможнопроизводство работ следующей заходки, тоесть продолжительности проходческогоцикла, при использовании модифицированныхсоставов бетона, строится график изменениярасчетной прочности бетона и напряжений вкрепи во времени. Производство следующей заходкибудет возможно при условии превышениярасчетной прочности бетона над действующиминапряжениями.

На основаниипроведенных исследований и полученныхрезультатов разработана методика, по которой осуществляетсяопределение параметров прохождения икрепления подземного сооружения:

  1. Расчет давления накрепь по формуле А. Лабасса с учетомрадиуса зоны пластических деформаций,определенного по регрессионному уравнению(1).
  2. Расчетмаксимальной величины заходки взависимости от величины давления на крепьпо формуле (9).
  3. Выбор оптимальнойтолщины крепи в зависимости от прочностибетона на основе выведенного уравнениямножественной регрессии (5), так как именнов возрасте 18 часов в крепи действуютмаксимальные напряжения.
  4. Определениепродолжительности проходческого цикла наосновании построенного графиказависимостей действующих на крепьнапряжений по формулам (2 – 8) и изменяющейсяпрочности бетона во времени.

Алгоритм расчетатехнологических параметров приведен нарисунке 6.

Суть технологиистроительства подземных сооруженийкругового очертания (рис. 7) в неустойчивыхнаносных породах без примененияпредварительного упрочнения вмещающегомассива заключается в выемке пород навеличину заходки, не вызывающую предельныхсмещений и обрушений массива (короткимизаходками). Крепление осуществляетсямодифицированным бетонном, обеспечивающимвысокую несущую способность в раннемвозрасте, сразу вслед за подвиганием забоя.Бетонная смесь укладывается послойно,снизу вверх. В предлагаемой технологии дляпредотвращения потерь подвижной бетоннойсмеси используется герметизирующийпневмоэлемент, представляющий собой частьтороида с гантелеобразным поперечнымсечением. Первоначально герметизаторнакачивается воздухом до некоторойвеличины внутреннего давления Рmin, при которомэлемент приобретает форму, но волокнаматериала еще не испытывают растяжения.Элемент расправляется и устанавливается впроектное положение. Далее производитсязакачивание до рабочего внутреннегодавления Рраб,при котором герметизатор распираетсямежду породной стенкой и опалубкой,изолируя заопалубочноепространство.

За время, необходимоедля набора прочности бетоном, при которомдостигается устойчивое состояниеконструкции крепи, разрабатывается ядросечения следующей заходки.

Затем производитсяизвлечение герметизирующегопневмоэлемента, доработка грунта новойзаходки до полного сечения вчерне, монтажсекции опалубки следующей заходки иустановка пневмоэлемента в новоеположение.

С целью снижениязатрат времени на монтаж-демонтаж опалубкии минимизацию динамических воздействийразработаны узлы соединения секцийопалубки, обеспечивающие минимум затрат намонтаж и демонтаж щитов. Опалубкапредставляет собой два комплектауниверсальных сегментов и один замковый.Сегменты правого и левого бока опалубкиизготавливаются зеркально, что позволяетисключить наличие выступающих частей законтуры сегментов у забоя. Всооружениях круглого и сводчатого сечениясоединение опалубки в единую конструкциюосуществляется посредством замковогосегмента, устанавливаемого в верхней частисвода. Поперечная и вертикальнаяжесткость, а также соблюдение формыопалубки обеспечивается поперечными ивертикальными шаблонами, которыеодновременно выполняют рольпредохранительной конструкции,исключающей вывалы породысо стороны забоя. Кроме этого поперечные шаблоны служат дляустройства подмостей при возведенииопалубки и укладке бетона в верхние ярусыкрепи.

Экономическаяэффективность предлагаемыхтехнологических решений рассчитана напримере строительства участкавоздухоподающего наклонного ствола шахты«Кадамовская», согласно разработанногоППР. По сравнению с применением способазамораживания, проходка короткимизаходками величиной 0,5 м позволяетсократить:

  • сроки строительства– на 67,9 – 56,4% (в зависимости откинетики набора ранней прочности бетоном,используемым для крепления);
  • прямые забойныезатраты – на80,5%;
  • затраты труда рабочих– на 53,8%;
  • стоимость материалов– на 54,5%;
  • общую сметнуюстоимость – на55,9%.

Даже без учетаприменения замораживания вмещающегомассива использование совмещенной схемывзамен последовательной, за счет отказа отвременной крепи, обеспечит снижение:

  • сроков строительства– на 34 – 10%;
  • прямых забойных затрат– на 24,5%;
  • затрат труда рабочих– на 25,5%;
  • стоимости материалов– на 29,8%;
  • общей сметнойстоимости – на29,5%.

заключение

Диссертация являетсянаучно-квалификационнойработой, вкоторой изложены технические и технологическиерешения попроведению икреплению подземных сооруженийнебольшойпротяженности в неустойчивыхнаносных породах короткимизаходками посовмещенной схеме безпримененияспециальных способов, позволяющиеснизить затраты ипродолжительностьстроительства, что имеетсущественноезначение дляэкономики страны.

Основные научные ипрактические результаты работызаключаются в следующем.

  1. Установлено, чтоуменьшение величины заходки с 1 м до 0,3 мснижает размер зоны пластическихдеформаций в 1,7 раза, а максимальныесмещения контура вмещающих пород скоэффициентом сцепления 10– 15 кПа в 1,6 раза.
  2. Разработаны эффективные составымодифицированных бетонов, обеспечивающиеувеличение прочности бетона через 12 часовтвердения в 20 раз, а в суточном возрасте в 7раз по сравнению с бездобавочными.
  3. Моделированием МКЭнапряженно-деформированногосостояния незакрепленной призабойнойчасти массива пород и твердеющего бетонамонолитной крепи, возведенной вслед заподвиганием забоя, установлено увеличениемаксимальных сжимающих напряжений в 1,2– 1,5 разачерез 9 – 18часов твердения бетона в боку навнутреннем контуре нарасстоянии 0,9 –2,8 м от забоя.
  4. Выявлено, чтовеличина максимальных напряжений зависитот величины горного давления, величинызаходки, толщины крепи, сцепления грунта,установленной зависимости изменения вовремени механических характеристикмодифицированного бетона и определяетсяпо регрессионным уравнениям(2 – 8),полученным в результате реализации планарасчетного эксперимента.
  5. Разработанатехнология проведения и крепленияподземных сооружений в неустойчивыхпородах короткими заходками.
  6. Обеспечено качественное крепление,выполняемое по разработанной технологии,путем использования сборно-разборнойопалубки и пневматическогогерметизатора.
  7. Контроль устойчивого состояниябетона за опалубкой и время снятиягерметизатора можно осуществлять поустановленной зависимости пределатекучести при сдвиге от пластическойпрочности раствора в бетоне.
  8. На основанииустановленных закономерностей изависимостей разработана методикапроектирования параметров проведения икрепления подземного сооружения попредлагаемой технологии.
  9. Выявлензначительный экономический эффектприменения технологии строительстваподземных сооружений короткими заходкамив неустойчивых породах по сравнению сприменением специального способа.
  10. Основные выводы ипредложения диссертационной работыдоложены 22.08.2010 г. на техническом совете ОАО«Донуголь» и рекомендованы к внедрению припроектировании строительства устьев трехнаклонных стволов шахты«Кадамовская».
  11. Разработанныесоставы модифицированных бетонов длякрепления и методика контроля их раннейпрочности применены при строительствестволов

№ 1, 2, 3 Эльконскогогорно-металлургического комбината, чтообеспечило сокращение продолжительностипроходческого цикла на 10-15%.

Основные результатыдиссертации опубликованы в следующихработах.

  1. Дмитриенко В.А.,Бауэр М.А. К вопросу проектированияэлементов опалубки при креплении горныхвыработок монолитным бетоном в сложныхгорно-геологических условиях //Горныйинформационно-аналитический бюллетень. -М.: МГГУ, 2007. - №2 – С. 254-259.
  2. Дмитриенко В.А.,Бауэр М.А. Выбор эффективных параметровкрепления с использованием высокопрочныхкомпозиционных материалов длястроительства подземных сооружений всложных горно-геологическихусловиях // Горныйинформационно-аналитический бюллетень.
    – М.: МГГУ, 2008.- №11 – С.279-286.
  3. Бауэр М.А. Влияниеразмера и состава заполнителя на свойствабетона // Известия высших учебныхзаведений. Северо-Кавказский регион.Технические науки. – 2003. –Приложение №4. – С. 127-129.
  4. Бауэр М.А.Моделированиенапряженно-деформированного состояниякрепи подземных сооружений в условияхизменяющейся прочности бетона// Известиявысших учебных заведенийСеверо-Кавказский регион. Техническиенауки. – 2006.– Приложение№12. – С.62-65.
  5. Дмитриенко В.А.,Бауэр М.А. Проблемы строительстваподземных сооружений в неустойчивыхосадочных горных породах и пути их решения// Научно -технические проблемы разработкиугольных месторождений, шахтного иподземного строительства: сб. науч. тр./Шахтинский институт ЮРГТУ (НПИ). -Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2005.– Т. 1. - С.176-180.
  6. Рублева О.И., БауэрМ.А. Новые технологии в строительстве//Совершенствование технологиистроительства шахт и подземных сооружений:сб. науч. тр. –Донецк: «Норд-пресс», 2006. – Вып. №12. - С.96-97.
  7. Дмитриенко В.А.,Бауэр М.А., Казак О.Ю. Оценка точностиопределения пластической прочностиконическим пластомером // Проблемыподземного строительства и направленияразвития тампонажа и закрепления горныхпород: материалы научно-практическойконференции. – Луганск: Изд-воВосточноукраинского национальногоуниверситета им. В. Даля, 2006. – С. 248-252.
  8. Бауэр М.А.Исследование и выбор эффективнойтехнологии с использованием высокопрочныхкомпозиционных материалов для крепленияподземных сооружений в слабоустойчивыхпородах// Перспективы развития ВосточногоДонбасса. Ч. 1: сб. науч. тр./ Шахтинскийинститут (филиал) ЮРГТУ (НПИ). – Новочеркасск: УПЦ«Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2007. – С. 278 – 282.
  9. Бауэр М.А.Разработка технологии проведения икрепления подземных сооружений вмалоустойчивых горных породах//Перспектива-2007: материалы Междунар.конгресса студентов, аспирантов и молодыхученых. –Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2007. – С. 8-10.
  10. Бауэр М.А.Технология строительства подземныхсооружений в слабоустойчивых горныхпородах короткими заходками сиспользованием модифицированныхмонолитных бетонных крепей// Проблемы иосновные факторы развитиятопливно-энергетического комплекса ЮгаРоссии: материалы научно-практическойконференции в рамках III Южно-Российскогофорума «Энергоэффективная экономика»., 8нояб. 2007 г., Ростов-на-Дону, ВЦ «ВертолЭкспо».- Ростов н/Д., 2007. - С. 33-35.
  11. Бауэр М.А.Разработка технологической схемыстроительства подземных сооруженийкороткими заходками в слабоустойчивыхпородах с применением модифицированныхбетонных крепей// Высокие технологии,фундаментальные и прикладныеисследования, образование. Т. 10: сб. тр.четвертой междунар. науч.-практ. конф.«Исследование, разработка и применениевысоких технологий в промышленности»,02-05.10.2007, Санкт-Петербург, Россия. - СПб.:Изд-во Политехн. ун-та, 2007. - С. 236-237.
  12. Бауэр М.А. Выбор иоценка эффективной технологиистроительства наклонных стволов шахты«Кадамовская»// Перспективы развитияВосточного Донбасса. Ч. 1: сб. науч.тр./Шахтинский институт (филиал) ЮРГТУ (НПИ).–Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2008.– С.206-208.
  13. Бауэр М.А.Определение максимальной величинызаходки, не вызывающей обрушения, ивыявление зон максимальных напряжений помере удаления от забоя при строительствеподземных сооружений, закрепляемыхмодифицированными бетонами, в наносныхпородах// Перспективы развития ВосточногоДонбасса. Ч. 1:сб. науч. тр./Шахтинский институт (филиал)ЮРГТУ (НПИ). –Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2009.– С. 198-203.
  14. Бауэр М.А.Экономическая эффективностьстроительства горизонтальных и наклонныхвыработок в неустойчивых наносных породахкороткими заходками// Перспектива-2010:материалы Междунар. науч. конф. молодыхученых, аспирантов и студентов. – Нальчик: Каб.-Балк.Ун-т, 2010. - Т. V. -С. 212-215.

Бауэр МарияАлександровна

ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХПАРАМЕТРОВ ПРОВЕДЕНИЯ
ИКРЕПЛЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
В НЕУСТОЙЧИВЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ СИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИХ БЕТОНОВ

Подписано в печать21.03.2011.

Формат 6084 1/16 Бумага офсетная.Печать цифровая.

Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ№ 48-2450.

Отпечатано в ИД«Политехник»

346428, г. Новочеркасск, ул.Просвещения, 132

Тел., факс (863-5)25-53-03



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.