30.12.2020

Область применения бетона


Бетон как строительный материал в подземном строительстве применяется для крепления шахтных стволов, выработок околоствольных дворов, различных камер, для сооружения угольных и породных бункеров и других выработок.

Монолитный бетон как крепежный материал имеет существенные преимущества перед другими материалами. Условия его применения при горных работах имеют свою специфику. В отличие от наземных сооружений из монолитных конструкций, где требуется двухсторонняя опалубка и специальные приспособления для укладки бетонных смесей чаще всего выше отметки поверхности земли, для крепления горных выработок достаточно иметь одностороннюю опалубку несложной конструкции и самотечную подачу смеси по трубам с поверхности. При этом в шахте созданы оптимальные атмосферные условия для твердения бетона. В течение суток крепь из быстротвердеющего состава может достичь 20—30% проектной прочности.

Монолитная бетонная крепь — одна из самых дешевых конструкции, а процесс крепления поддается почти полной механизации.

При оценке несущей способности бетонной крепи обычно ориентируются на низкую прочность бетона на растяжение. Между тем для монолитных бетонных крепей характерно наличие значительных сил сцепления на контакте с породным контуром. Эти силы способствуют уменьшению изгибающих моментов в крепи, так как нормальные и касательные напряжения в месте контакта с породами становятся величинами одного порядка. Отпор горного массива при применении монолитных крепей благодаря высокому коэффициенту постели пород, контактирующихся с бетоном, достигает предельно возможных значении. Поэтому монолитная крепь в условиях отпора пород испытывает в основном сжимающие напряжения и способна нести значительные нагрузки, сохраняя сечение выработки неизменным.

Появление трещин в бетоне в зоне действия преобладающей нагрузки не означает, что несущая способность монолитной крепи исчерпалась, а служит лишь признаком перераспределения изгибающих моментов и образования первого шарнира в конструкции. После этого возможны образования дополнительных шарниров в различные стадии работы крепи. Игнорирование такой постадийной работы приводит к тому, что монолитную крепь с трещинами, которая еще работоспособна, перекрепляют.

Разновидностью монолитной бетонной крепи является конструкция, возводимая методом безопалубочного бетонирования, т. е. набрызгбетонное покрытие.

На больших глубинах и в неустойчивых породах применять традиционные монолитные бетонные крепи (в том числе и набрызгбетонные покрытия) неэффективно. Бетон, упрочняясь, образует практически жесткую конструкцию как раз в период интенсивных смещений контура выработки. Противодействовать этим смещениям монолитная бетонная крепь не может и разрушается. Из обследованных выработок, закрепленных монолитным бетоном, деформированными в различной степени оказывались до 46%. Поэтому областью эффективного применения традиционной монолитной бетонной крепи являются выработки с относительно небольшими смещениями контура до 50 70 мм. Этим объясняется тот факт, что доля применения монолитных бетонных крепей при строительстве шахт в Донбассе систематически сокращается (табл. 3.1). Табл. 3.1 составлена без учета крепи вертикальных шахтных стволов. В основном областью применения такой крепи являются вертикальные шахтные стволы до глубины 800—900 м.

В большем объеме применяются монолитные железобетонные крепи, работающие в ограниченно-податливом режиме.

Многими исследованиями доказано, что на больших глубинах грузонесущая способность крепи на уменьшение смещении пород существенного влияния не оказывает. Поэтому стремление создавать мощные конструкции крепи с повышенной грузонесущей способностью без совершенствования свойств их податливости технически и экономически не оправдано.

Принципиально же из монолитного бетона можно создавать крепи податливых конструкций, что дает возможность значительно расширить область применения этого эффективного крепежного материала.





Яндекс.Метрика