Способ возведения подземных сооружений в подрабатываемом грунтовом массиве

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУВЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0 ТНРЦТОРИ П 1 НТ СССР ЕТЕНИЯ ИСАНИЕ У СВИДЕ ЬСТВ 3 и Г,Р.Розенвас 088.8) свидетельство 21 В 11/10, 1 идетельство СС Г 21 0 11/1 О, СССР980.СР1983 ЕДЕНИЯ П БАТЫВАЕМ ЕМНЫХ СО- ГРУНТОВОМ(57) Изобретен ному строитель креплению выра грунтах, позво подз е относитс тву, в час сти катываемых ток в по ет повыс э екти отставанияна возникоменты.ляется след ния выработки Н боя ее крепления крепи изгибающиеСпособ осущес об азом. Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при сооружении крепей горныхвыработок, обделок городских тоннелейи метрополитенов в подрабатываемомгрунтовом массиве.Цель изобретения - повышение эффективности защитных мероприятий засчет взаимной компенсации неравномерностей горного давления и давленияподрабатываемого грунтового массива,На фиг.1 показана технология возведения крепи по предлагаемому способу применительно к условиям щитовойи, продольный разрез; на- 4 - влияние глубинь,т е 2 с Ер(51)5 . Е 21 В 11/О ность защитных мероприятий за счетвзаимной компенсации неравномерностейгорного давления и давления подрабатываемого грунтового. массива, По аналитическому выражению устанавливаютминимальную целесообразную глубинузаложения выработки и по формуле определяют величину отставания от забоявключения крепи в работу. Затем проводят выработку и устанавливают крепьТампонаж строительного зазора илиразжатие крепи производят на расстоянии от забоя, определяемом по формуле,приведенной в описании изобретения.При проведении выработки с помощьющита и превьппении длиной щита полученного из формулы расстояния отставания включения в работу крепи это,расстояние отсчитывается от заднейкромки щита. 4 ил. РПрн определении места включениякрепи в работу используют следующиевыражения1 = 3 33 К 1 п -" - . - (1)- ф2 С ср е Н - глубина заложения вы К - радиус выработки; - удельный вес грунта;а - коэффициент бокового давления в грунтовом массиве;С - модуль сдвига грунта в массиве;Е - расчетная величина относительных горизонтальных деФормаций сжатия подрабатывае"мого грунтового массива,В случае, еели глубина заложениякрепи может варьироваться, пр условию(2) устанавливают ее минимально целесообразное значение. На этой глубинес помощью, например, щита 1 (фиг.1)проходят выработку 2 круглого попереч,ного сечения, Одновременно с проходкой в юбке щита 1 возводят крепь, со,бирая блочные кольца 3, а затем пере,мещают щит 1 на очередную заходку.При этом включение крепи в работу,например, заполнение строительногозазора 4 тампонажным материалом 5,,осуществляют после продвижения забоя6 на расстояние 1, определяемое извыражения (1). Если длина щита боль,ше полученного расстояния 1, то выработку проходят с недобором грунтаи последующей его подрезкой ножевойчастью щита при его перемещении. Притакой технологии крепление выработкиосуществляют на расстоянии 1 не отзабоя, а от края щита, который в данном случае, также как и грунт впереди забоя, является ядром жесткостии в силу этого препятствует смешениям контура выработки.В случае, если глубина заложениякрепи задана - Н, по условию (2) проверяют целесообразность примененияпредлагаемого способа ее возведения 40путем определения Н = Ни сравне"ния его с Н, При Н Н реализуюттехнологию возведения крепи аналогично указанной. В обоих случаях специальные защитные мероприятия не требуются.Таким образом, исключение дополнительных мер защиты крепи от деформаций подрабатываемого массива достигается за счет рационального расположения и крепления выработки,Влияние глубины заложения выработки и отставания от забоя включениякрепи в работу показано на Фиг.2-4. В,зависимости от соотношения нагрузокот горного давления и деформацийчсжатия массива возможны трн случая работы крепи: изгибающие моменты 7 отгорного давления по абсолютной величине меньше (Фиг.2), равны (Фиг3) или больше (Фиг.4) моментов 8 от подработки.В первом случае (фиг,2), характеризуемом параметрами2 с Ео 11-Ы Н ---- и 1 )3,33 К 1 п-(1-Ъ)2 С р суммарные изгибающие моменты 9 в крепи имеют противоположный знак по сравнению с моментами 7 от горного давления. Следовательно, подработка массива, вызывающая дополнительные мо 1 ченты 8, приводит к ухудшению условий статической работы крепи и необходимости введения защитных мероприятий - усиления сечений крепи спеФ циальных конструктивов для компенсации деформационных воздействий и др,Во втором случае (Фиг.3), характеризуемом параметрами2 с Е р 1-О Н Ъ --и 1=3,33 К 1 п- - -- (1-Э)2 С Яр 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 усло" виям работы крепи - всестороннему равномерному обжатию грунтом.В третьем случае (Фиг.4, характеризуемом параметрамигс й 1 1-) Н Ь- и 1 3,36 К 1 п --- у (1-а) 2 с Ерпроисходит 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.5 1571255 6Формула изобретения Н д 1-а1 = 3,33 К 1 п 1Способ возведения подземных соору- Ржений в подрабатываемом грунтовом при Н Ьгс е(1-)массиве, включающий проходку выработ- ( )ки круглого поперечного сечения, воз- где Н - глубина заложения выработки; ведение крепи и включение ее в работу, К - радиус выработки;о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, - удельный вес грунта;с целью повыщения .эффективности ваО9 - коэффициент бокового давлещитных мероприятий за счет взаимной ния в грунтовом массиве; компенсации неравномерностей горного С - модуль сдвига грунта в масдавления и давления подрабатываемого сиве;грунтового массива, включение крепи ЕР - расчетная величина относи- в работу осуществляют на расстоянии тельных горизонтальных деот забоя выработки, определяемом из формаций сжатия подрабатывыражения ваемого грунтового массива,1571255 ЛЛЗ Наив н(-ИгжГИР .л 7 4 ГН(У-ЛМерСоставитель С.Басурин Редактор И,Касарда Техред И.Дидык Корректор А.ОбручарЗаказ 1496 Тираж 383 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10