Способ возведения подземных сооружений в подрабатываемом грунтовом массиве Советский патент 1990 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при сооружении крепей горных выработок, обделок городских тоннелей и метррполитенов в подрабатываемом грунтовом массивео

Цель изобретения - повышение эффективности защитных мероприятий за счет взаимной компенсации неравномерностей горного давления и давления подрабатываемого грунтового массива.

На фиг,1 показана технология возведения крепи по предлагаемому способу применительно к условиям щитовой проходки, продольный разрез} на фиг.2 - 4 - влияние глубина заложения выработки Н и отставания от забоя ее крепления 1 на возникающие в крепи изгибающие моментьи

Способ осуществляется следующим образоМо

При определении места включения крепи в работу используют следующие выражения

l-3,33R., (D

. (1-Я)

при Н

(2)

где Н - глубина заложения выработки; R - радиус выработки; У - удельный вес грунта;

Ъ - коэффициент бокового давления в грунтовом массиве; G - модуль сдвига грунта в массиве;

Ер - расчетная величина относительных горизонтальных деформаций сжатия подрабатываемого грунтового массива« В случае, если глубина заложения крепи может варьироваться, пр условию (2) устанавливают ее минимально целе- I сообразное значение„ На этой глубине с помощьюs например, щита 1 (фиг01) проходят выработку 2 круглого пойереч ного сечения Одновременно с проходкой в юбке щита 1 возводят крепь, собирая блочные кольца 3, а затем пере- мещают щит 1 на очередную заходку0 При этом включение крепи в работу, например, заполнение строительного зазора 4 тампонажным материалом 5, осуществляют после продвижения забоя 6 на расстояние 1, определяемое из выражения (1)0 Если длина щита боль- ше полученного расстояния 1, то выработку проходят с недобором грунта и последующей его подрезкой ножевой частью щита при его перемещении,, При такой технологии крепление выработки осуществляют на расстоянии 1 не от забоя,, а от края щита, который в данном случаев также как и хрунт впереди забоя, является ядром жесткости и в силу этого препятствует смещениям контура выработкио

В случае, если глубина заложения крепи задана - Н3, по условию (2) проверяют целесообразность применения предлагаемого способа ее возведения -путем определения Н Н мии и сравнения его с Н. При H реализуют технологию возведения крепи аналогично указанной,, В обоих случаях специальные защитные мероприятия не требуются о

Таким образом, исключение дополнительных мер защиты крепи от деформаций подрабатываемого массива достигается за счет рационального расположения и крепления выработки0

Влияние глубины заложения выработки и отставания от забоя включения крепи в работу показано на фиг.2-4 В зависимости от соотношения нагрузок

от горного давления и деформаций

сжатия массива возможны три случая работы крепи: изгибающие моменты 7 от горного давления по абсолютной вели

чине меньше (фиг.2), равны (фиг.З) или больше (фиг.4) моментов 8 от подработки о

В первом случае (фиг.2), характеризуемом параметрами

1 3,33 R

.ln U:3L

1П 2G Јр

суммарные изгибающие моменты 9 в хре- пи имеют противоположный знак по сравнению с моментами 7 от горного давления. Следовательно, подработка массива, вызывающая дополнительные моменты 8, приводит к ухудшению условий статической работы крепи и необходимости введения защитных мероприятий - усиления сечений крепи, специальных конструктивов для компенсации деформационных воздействий и др„ Во втором случае (фиг.З), характеризуемом параметрами

Н

и ,33 R-ln

So

2G -gp

y(TZ) 2G -cp

суммарные изгибающие моменты 9 равны нулю в связи с полной компенсацией моментов 7 от горного давления моментами 8 от горизонтальных деформаций сжатия. Здесь подработка массива приводит к наиболее благоприятным условиям работы крепи - всестороннему равномерному обжатию грунтом

В третьем случае (фиг„4), характеризуемом параметрами

и 2G (1-Й)

НЬ Щ1 1 3 36К%1П2Г-8Р

происходит частичная компенсация моментов 7 от горного давления моментами 8 от горизонтальных деформаций сжатия. При этом, поскольку суммарные моменты 9 совпадают по знаку с моментами 8 от горного давления и имеют меньшие значения, дополнительные меры защиты крепи от воздействия деформаций подрабатываемого массива не требуются. Здесь подработка массива, как и во втором случае, приводит к улучшению статической работы крепи.

Таким образом, параметры расположения и крепления выработки в подрабатываемом грунтовом массиве, определяемые по выражению (1) и условию (2) являются рациональными, поскольку их соблюдение исключает введение специальных защитных мероприятий

Формула изобретения

I

Способ возведения подземных сооружений в подрабатываемом грунтовом массиве, включающий проходку выработки круглого поперечного сечения, возведение крепи и включение ее в работу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности ва- щитных мероприятий за счет взаимной компенсации неравномерностей горного давления и давления подрабатываемого грунтового массива, включение крепи в работу осуществляют на расстоянии от забоя выработки, определяемом из выражения

1 - ч ч ч R in -OLlil l- . 1 - 3.JJ R- in 2G - )

при

где

0

5

E

H- yd-)

H - глубина заложения выработки;

R - радиус выработки} J - удельный вес грунта; fl - коэффициент бокового давления в грунтовом массиве;

G - модуль сдвига грунта в массиве;

Јр - расчетная величина OTHQCH- тельных горизонтальных деформаций сжатия подрабатываемого грунтовогр массива.

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к креплению выработок в подрабатываемых грунтах, позволяет повысить эффективность защитных мероприятий за счет взаимной компенсации неравномерностей горного давления и давления подрабатываемого грунтового массива. По аналитическому выражению устанавливают минимальную целесообразную глубину заложения выработки и по формуле определяют величину отставания от забоя включения крепи в работу. Затем проводят выработку и устанавливают крепь. Тампонаж строительного зазора или разжатие крепи производят на расстоянии от забоя, определяемом по формуле приведенной в описании изобретения.При проведении выработки с помощью щита и превышении длиной щита полученного из формулы расстояния отставания включения в работу крепи это расстояние отсчитывается от задней кромки щита. 4 ил.

L

1234

I- L...I

sss Irss SSf tf/ Sj

rtTurty MS1 ™ Л t

ь

f sss sss sss /ss sss sss sss sss sss sss sss sss sss sss s S #/

фиг.1

JC/SS//SSS//S//S//S//S////////S

/

ь

ZGtp

I IttRln

tH(l-A) Ibtp

Фиг.2

Фи е.3

//S/SS///S/S///S//S/S/////S////S///////t

ФиъМ

г&€р

/(Ы)

Z J.JJ/rZrt

tH(l-A)

г&ср

н

г&ср

7F3

1 1ЯИ1л

fH(l-A) Z(fLp