Крепь устьев вертикальных стволов
Устьем ствола называют его верхний участок от поверхности земли до коренных пород длиной 10-30м. При выходе коренных пород на поверхность длина этого участка принимается не менее 10м (на 2-2.5 м ниже вентиляционного или калориферного канала). Для предотвращения стока поверхностных вод верхняя кромка устья ствола должна на 20 см выступать над земной поверхностью. На устье ствола опираются станок копра и колонны надшахтного здания, к нему подвешиваются временная или постоянная крепь и проходческое оборудование, в нем размещаются технологические проемы и каналы, вентиляционные и водоотливные трубы, кабели, трубы сжатого воздуха. Устье может служить фундаментом башенного копра или надшахтного здания.
Конструктивное решение устья зависит от назначения, формы поперечного сечения, материала крепи, способа строительства ствола, величины вертикальных нагрузок, условий залегания и физико-механических свойств горных пород. Конструкции устьев вертикальных стволов (рис.10): степенчатая а, венцовая б, степенчато-венцовая в, специальная г.
Рис. 10. Виды конструкций устьев вертикальных стволов
Условия применения различных видов крепи приведены в табл. 3.
Таблица 3
Условия применения типов крепи устьев
| Вид устья | Характеристика устья | Условия применения |
| 1-3 4-5 6-7 8-9 10-11 | Одно- или двухступенчатое с плоским или коническим основанием Трехступенчатое с плоскими или коническими основаниями Одно- или двухвенцовое с одно- или двухконическими венцами Одно- или двухступенчатовенцовое с одно- или двухконическими венцам Устье увеличенного диаметра с галереями Коническое (воронкообразное) | Небольшие вертикальные нагрузки, плотные грунты, отсутствие каналов в устье, глубина до 5 м, диаметр в свету до 6 м Средние и значительные вертикальные нагрузки, слабые грунты, отсутствие каналов в устье, глубина до 6 м, диаметр в свету до 6 м Наличие в устье каналов, наличие слоев пород различной прочности Опирание на устье горнотехнических сооружений, наличие в устье каналов, слабые породы Строительство стволов специальными способами Опирание на устье башенного копра или надшахтного здания |
При башенных копрах в условиях распространения многолетнемерзлых четвертичных отложений применяют устья ствола с шурфами-фундаментами для опирания башенного копра или воронкообразные устья, предназначенные для опирания на них копров и надшахтных зданий (конструкции Гипрошахта). Крепь устья комбинированная – из железобетонных тюбингов с внутренним слоем монолитного бетона.
Нижняя отметка дна вентиляционных и калориферных каналов, плавно примыкающих к устью ствола, должна быть на 1000 мм выше опорного венца, в местах их примыкания предусматриваются заграждения. Радиус сопряжения кабельного канала с внутренней поверхностью крепи устья должен быть не менее 25 диаметров самого толстого из кабелей. Лестничные отделения на верхней отметке устья перекрываются металлическими лядами, а вентиляционные отделения – металлическими решетками или герметическими перекрытиями из несгораемых материалов. Параметры проемов в крепи устьев приведены в табл. 4.
Таблица 4
Параметры проемов в крепи устьев
| Проемы | Площадь поперечного сечения выработки, м2 | Верхняя отметка проема от верхней отметки устья, м | Примечание (чем определяется площадь поперечного сечения каналов) |
| Вентиляционные Калориферные Для водоотливных труб Для электрокабелей и кабелей связи | 4-20 2-8 1.5-4 0.8-1 | 3-7 1.5-6 2-3 1-2 | Количеством проходимого воздуха Количеством подаваемого подогретого воздуха Числом ставов и их диаметром Размером кабеля |
Вентиляционные каналы обычно имеют прямоугольное сечение, а для снижения аэродинамического сопротивления - плавное сопряжение с крепью устья под углом около 250. Калориферные каналы по сравнению с вентиляционными имеют, как правило, меньшие размеры поперечного сечения и наклонены к оси ствола под меньшим углом (5-100).
Для крепления устьев стволов наиболее широко применяют бетон класса В10-В20 по прочности на сжатие. Если расчетная толщина крепи превышает 500м, то переходят на железобетонную крепь. В случае необходимости из железобетона выполняют только опорные венцы. Поскольку устье ствола, как правило, пересекает слабые неустойчивые породы, то толщина крепи устья обычно в 1.5-2 раза больше толщины крепи ствола в коренных породах.
Крепь устьев стволов калийных и соляных рудников должна обеспечивать защиту ствола от паводковых и грунтовых вод. В качестве вяжущего при креплении бетоном применяют сульфатостойкий портландцемент, обеспечивают плотность бетона, сокращают число и повышают монолитность швов бетонирования. Для железобетона применяют гибкую арматуру периодического профиля, толщину защитного слоя бетона принимают не менее 30-50 мм.