Крепь горизонтальных и наклонных горных выработок

Горная крепь (шахтная крепь, рудничная крепь) – это искусственное сооружение, возводимое в подземных горных выработках для предотвращения обрушений окружающих пород, сохранения необходимых форм и размеров поперечного сечения выработок, а также для управления горным давлением.

14.1 Деревянные крепи применяют в горных выработках с установившимся и умеренным (60-80 МПа) горным давлением и сроком службы не более 3 лет. В горизонтальных и наклонных выработках основной применяемой конструкцией деревянной крепи является крепежная рама трапециевидной формы (реже, прямоугольной и неправильной трапеции).

При устойчивых боках выработки, не требующих установки стоек, применяют бесстоечную (потолочную) крепь в виде верхняков, укладываемых в лунки в бока выработки или на деревянные костры.

Крепежные рамы устанавливают вплотную одна к другой (сплошная крепь) или в разбежку 0,5-1,5 м. Для устойчивости, рамы в выработках раскрепляют при помощи клиньев, забиваемых между породой и элементами крепи в местах их соединения, называемых замками. При креплении в разбежку кровлю и бока выработки для предохранения от вывалов породы ограждают затяжкой (межрамное ограждение) из обаполов, распилов или досок. Пустоты за затяжкой заполняют мелкой породой, т. е. забучивают. Благодаря забутовке обеспечивается более равномерное распределение нагрузки на крепь и повышение ее устойчивости.

Элементы рамы изготавливают из круглого леса диаметром не менее 15 см. в трапециевидной раме угол наклона стоек принимают равным 80-85^о.

Достоинства деревянной крепи: простота конструкции, несложность установки и транспортировки крепежных элементов.

Недостатки: недолговечность, слабая огнестойкость, значительный разброс прочностных показателей.

14.2 Металлическая рамная крепь является наиболее распространенным видом крепи. Её применяют в выработках с большим сроком службы.

Достоинства: высокая несущая способность, прочность (допускающая применение в породах различной устойчивости, а также в зоне влияния очистных работ), долговечность, возможность повторного использования, огнестойкость.

Недостатки: высокая стоимость, подверженность коррозии.

В обычных условиях металлическая крепь рекомендуется для выработок со сроком службы 20-25 лет.

Металлические крепиделятся на:

- податливые (применяются при неустановившемся горном давлении);

- жесткие (применяютя при установившемся горном давлении);

- шарнирные (применяются при косонаправленном горном давлении, при этом крепь изменяет свою форму в соответствии с величиной и направлением горного давления.

Наибольшее распространение получили арочные, трапециевидные и кольцевые металлические крепи. Для предупреждения обрушения породы из кровли и боков выработки в промежутках между крепежными рамами устанавливают деревянные, железобетонные затяжки, а закреплённое пространство тщательно забучивают пустой породой.

Из металлических крепей наибольшее распространение получила арочная податливая крепь.

Одним из недостатков всех крепей является невозможность восприятия всестороннего горного давления. Этого недостатка лишены кольцевыекрепи. По конструкции и принципу действия кольцевые крепи подразделяют на:

- податливые,

- жесткие,

- щшарнирные,

- тюбинговые.

Наиболее часто применяют податливую и жесткую металлическую крепь.

Тюбинговую крепь применяют в сложных горно-геологических условиях для крепления выработок с очень большим сроком службы. Тюбинги выпускают различных типоразмеров. Собираемые тюбинги образуют кольцо. Для изготовления тюбингов используют сталь, чугун. Железобетон, а также угольную пластмассу (углепласт). Швы между тюбингами зачеканивают расширяющимся цементом или свинцовой проволокой. Чугунная и стальная крепь выдерживает давление 1,0-1,2 МПа. Крепь из железобетонных тюбингов рассчитана на давление до 0,4 МПа.

14.3 Монолитная бетонная крепьприменяется в выработках, находящихся вне зоны влияния очистных работ (околоствольные дворы, камеры, узлы сопряжения капитальных выработок, наклонные и вертикальные стволы), т. е. крепь жесткая.

Для придания крепи необходимой формы и поддержания бетона до его затвердевания применяют деревянные или металлические опалубки различных конструкций.

14.4 Железобетонная крепь применяется в выработках, проводимых в сложных горно-геологических условиях, со значительным неравномерным давлением, на сопряжениях и пересечениях ответственных выработках.

14.5 Анкерная крепь представляет собой крепь, основным элементом которой является стержень (анкер), закрепленный в шпуре.

14.6 Каменная крепь сооружается из штучного материала – естественного камня, кирпича, бетонитов. Чаще всего ее применяют в капитальных выработках вне зоны влияния очистных работ.

14.7 Комбинированная крепьсостоит из двух и более видов крепи.

Основной целью применения комбинированных крепей является повышение устойчивости выработок и снижение затрат на их крепление и поддержание. Наибольшее распространение имеют следующие комбинации:

- анкерная крепь с набрызгбетонной;

- анкерная крепь с металлической рамной;

- железобетонная рамная с анкерной;

- сборные рамные и сплошные крепи с забутовкой закрепленного пространства.