Факторы, определяющие надежность крепи и армировки ствола шахты

Для оценки качества конструктивных элементов крепи и армировки ствола обязательным является возможно более комплексный и точный учет факторов, влияющих на надежность при проектировании производства монтажных и проходческих работ. Для этого необходимо выбрать материал или материалы с учетом функциональных требований, предъявляемых к элементам крепи и армировки, основную конструктивную схему, конструктивное решение элементов, узлов и соединений, установить отличия принятой расчетной схемы от действительных условий работы конструкции, расчетные коэффициенты запаса, проверить тщательность выполнения технологических процессов при производстве проходческих работ, характер воздействия внешних (атмосферных и гидрогеологических факторов), а также качество принимаемых защитных мер, например, против коррозии или износа для заданного срока службы, и технических условий эксплуатации (рис. 2.2).

Поэтому в общем случае надежность элемента Nэл при действии различных факторов описывается функцией

где Nэ.п — проектная характеристика надежности элемента, зависящая от совершенства методов расчета и конструктивных решений, степени технологичности, стандартизации, унификации, ремонтопригодности и качества защитных мероприятий; Nэ.т — технологическая характеристика надежности элемента, зависящая от совершенства процессов производства, которая может оцениваться, например, при помощи соответствующих показателей прочности, деформативности и точности геометрических размеров элемента, определенных путем сравнения проектных предпосылок с данными статистического контроля качества, свойств выпускаемого элемента; Nэ.э — эксплуатационная характеристика надежности элемента, зависящая от степени воздействия климатических и эксплуатационных факторов, внешней среды, качества защитных мероприятий, периодичности текущих ремонтов и условий технической эксплуатации; Tэ — время эксплуатации элемента (срок службы его, которое может отличаться от предела долговечности шахтного ствола).

Аналогичным образом надежность всей конструкции Nк можно определить с помощью функции

Каждая из приведенных характеристик зависит от большого числа факторов, часто случайных, которые не могут быть определены обычными расчетами. Их следует устанавливать на основе статистических экспериментальных данных, собираемых в виде определенных аналогий с близкими конструктивными решениями.

Для оптимизации конструктивных решений вертикальных стволов шахт особую необходимость приобретает все более точная информация о влиянии отдельных факторов на надежность всей конструкции ствола. При проектировании и сооружении ствола необходимо уделить особое внимание определению типа, характера различных факторов и установить их влияние на надежность вертикального ствола, его конструктивных элементов. Для комплексного анализа этих факторов становится необходимой общая схема мероприятий по созданию и исследованию качества сооружения ствола (рис. 2.3). Она дает возможность изучения взаимного влияния отдельных факторов, упрощает разработку расчетных схем и программ сбора статистических данных по результатам исследований в лабораторных и натурных условиях с целью установления числовых значений, характеризующих влияние отдельных факторов на надежность конструкций ствола шахты.

Все факторы, оказывающие влияние на оценку надежности конструкций ствола шахты, можно разделить на пять основных групп.

1. Факторы общего характера:

1.1. Определение предельных состояний конструктивных элементов шахтного ствола.

1.2. Критерии оценки предельных состояний конструктивных элементов шахтного ствола.

1.3. Определение схем загружения и их взаимных влияний.

1.4. Определение метода расчета.

2. Факторы, зависящие от технологии производства бетонных работ:

2.1. Средняя прочность и однородность элемента бетона крепи.

2.2. Изменчивость несущей способности в партии бетонных образцов и в бетонной крепи ствола шахты (в том числе с учетом времени).

2.3. Инструментальные методы контроля долговечности конструктивных элементов ствола.

2.4. Допуски и их влияние на качество монтажа.

3. Факторы, зависящие от технологии производства монтажных работ в стволе;

3.1. Отклонение оси ствола шахты от проектного положения: (профилировка ствола).

3.2. Повреждения конструктивных элементов при монтаже и их типы.

3.3. Инструментальные методы контроля качества монтажа.

4. Факторы, определяющие нагрузки и деформации и учитываемые при выборе методов расчета:

4.1. Пространственная работа шахтного ствола.

4.2. Принцип независимости действия сил.

4.3. Элементы деформации стыков конструктивных элементов крепи и армировки ствола шахты.

4.4. Пластические свойства сжатых элементов.

4.5. Соответствие реальной конструкции ее расчетной схеме.

4.6. Длительность процесса деформирования с учетом ползучести материалов и стыков.

4.7. Устойчивость конструктивных элементов с учетом вспучивания.

5. Факторы, учитываемые при определении расчетных величин прочности конструкций и узлов их соединений:

5.1. Метод определения прочности конструктивных элементов и их стыков.

5.2. Влияние замоноличивания расстрелов в бетонной крепи ствола шахты на ее прочность.

5.3. Швы бетонирования и их влияние на монолитность бетонной крепи.

5.4. Метод оценки прочности стыков отдельных слоев крепи на сдвиг.

5.5. Долговечность крепи и армировки стволов во времени.

5.6. Устойчивость ствола во времени