S&T (Super Tehnology)

Технические решения по ремонту крепи воздухоподающего ствола
№2 шахты "красноармейская-западная №1”

Новый воздухоподающий ствол № 2 шахты "Красноармейская-Западная №1" пройден в 2004 году до горизонта 805 м. Ствол диаметром в свету 8,0 м закреплен на протяженной части монолитной бетонной крепью толщиной 500 мм, в районе сопряжения
- монолитной железобетонной крепью толщиной от 500 до 700 мм.

Вмещающие породы в районе сопряжения с гор. 805 м представлены серовато-коричневым песчаником (от мелко- до крупнозернистого на глинистом цементе, размокающего, с остатками углистого вещества, крепостью в естественном (сухом) состоянии по шкале проф. Протодьяконова - f = 8), алевролитом (темно-серым, крепостью f = 5, мелкозернистым, трещиноватым, глинистослюдистым - "кучерявчик"), углем (два пласта мощностью 0,2 м и 78 м). Породы трещиноватые с трещинами закрытого типа различной ориентации.

Выделение воды происходит из кровли песчаников в виде капежа и из почвы. Приток воды в ствол составлял 13,5 м /час, в грузовую ветвь сопряжения - 2 - 3 м3/час, Шахтная вода обладает слабой углекислотной агрессией и сильной сульфатной агрессией к бетонам на несульфатостойких цементах и средней агрессией к стальным конструкциям.

После достижения стволом гор. 805 м было начато сооружение околоствольного двора (ОД). Грузовая и порожняковая ветви ОД имеют пролет шириной в свету до 7,9 м, высоту - до 4,8 м и закреплены монолитной металлобетонной крепью толщиной 600 мм с жестким арматурным каркасом из двутавра №24М, установленного с шагом 0,5 м.

Прохождение выработок ОД на всем протяжении сопровождалось обрушением пород кровли на высоту 0,6 - 0,8 м и поступлением воды в виде прерывистого капежа.

После проходки водотрубного ходка, расположенного в 8 м над порожняковой ветвью ОД, в течение короткого промежутка времени его металлокрепь была деформирована. Это вызвало нарушение крепи ствола на участке между водотрубным ходком и сопряжением. Одновременно с этим произошли нарушения крепи грузовой ветви ОД.

Выполненные после этого работы по устройству в водотрубном ходке жесткой крепи и повторный тщательный тампонаж грузовой ветви ОД не смогли остановить развитие нарушений крепи ствола. Усугубляющим фактором явилось также разупрочнение вмещающих пород (песчаника на глинистом цементе и алевролита) вследствие их увлажнения и пучение почвы грузовой ветви ОД.

В результате на участке ствола между водотрубным ходком и сопряжением в крепи, в диаметрально противоположных секторах ствола (над грузовой и порожняковой ветвью), образовались зоны нарушений в виде систем трещин, заколов, отслоений и вывалов бетона на толщину до 0,4 м. В верху участка - с обнажениями гибкой арматуры, кольцевые стержни которой потеряли продольную устойчивость и выпучены в ствол. На уровне проемов сопряжения в крепи ствола имеются нарушения в виде систем трещин, заколов и вывалов на глубину до 0,3 м. Стенки ствола между проемами сопряжения деформированы и выдавлены внутрь ствола, что привело к уменьшению его диаметра на 120-360 мм.

Характер нарушений крепи свидетельствует о том, что все выработки в районе сопряжения. Включая водотрубный ходок, участок ствола между водотрубным ходком и сопряжением, ствол на уровне проемов сопряжения, грузовую ветвь околоствольного двора и наклонную часть порожняковой ветви, испытывают значительные горизонтальные нагрузки, действующие в направлении, перпендикулярном продольной оси сопряжения и околоствольного двора.

Для приведения крепи упомянутых выработок в удовлетворительное состояние институту НИИОМШС была поручена разработка технических решений по ремонту крепи. Сложность поставленной задачи обусловливалась большим диаметром ствола и большим сечением примыкающих к стволу выработок ОД, сложными горногеологическими условиями, высокими нагрузками на крепь выработок. Кроме того, с точки зрения строительной механики участки крепи ствола на уровне проемов сопряжения являются крайне неэффективными несущими элементами конструкции, поскольку представляют собой части цилиндрической оболочки малой кривизны.