Виды крепи
По сроку службы
Различают временную и постоянную крепь (обделку). В связи с тем, что при проведении капитальных выработок возведение постоянной крепи вслед за подвиганием забоя мешает работам по выемке и погрузке породы, на участке длиной 40—60 м устанавливается временная крепь, а затем она заменяется постоянной.
Как правило, временная крепь выполняется в виде деревянных или инвентарных облегченных металлических рам. Наружным очертанием временной крепи считается верхняя граница марчеван.
По материалу
Крепи подразделяют на деревянную, металлическую (из стали, легких сплавов), анкерную, каменную (из естественных и искусственных камней), бетонную, железобетонную (монолитную, из отдельных блоков или элементов ), смешанную (комбинированную).
Деревянную крепь в основном применяют в выработках небольшого сечения и с небольшим сроком службы.
Разновидностями бетонной крепи являются: торкрет (заполнитель цементного раствора имеет крупность 0—8 мм); набрызг-бетон (заполнитель цементного раствора имеет крупность 10—25 мм) и тюбинговая — крепь из составных частей (бетонных или металлических), связанных между собой болтами или другим крепежом.
Анкерная крепь использует породу слоёв за контуром выработки для удержания породы по контуру выработки, поэтому ее применение позволяет сократить металлоемкость крепления при повышении темпов проходки; однако возможно только при проходке тоннелей в скальных и полускальных породах, устойчивых и средней устойчивости; в более слабых породах анкерную крепь применяют совместно с набрызг-бетонном или металлической арочной крепью.
По форме сечения выработки
Различают трапециевидную, арочную (замкнутую и незамкнутую), кольцевую, эллиптическую, полигональную. Это, как правило, рамная крепь, состоящая из отдельных крепежных рам, устанавливаемых в выработке на некотором расстоянии одна от другой. Кровля и бока выработки в промежутках между рамами закрепляются затяжками. От продольного смещения рамы удерживаются рошпанами, представляющими собой поперечину, соединяющую соседние рамы. Это придает конструкции жесткость и стабильность.
По характеру работы
В зависимости от способа соединения элементов крепи подразделяются на жесткие, шарнирные, податливые и комбинированные.
Податливые крепи выполняются из спецпрофиля (например, СВП-профиля) и способны сокращать поперечное сечение выработки под действием горного давления без нарушения работоспособности конструкции. Податливость достигается за счёт скольжения элементов крепи в местах их соединения. Установка такой крепи выполняется обычно вручную. Использование специальной техники в настоящее время позволяет лишь ненамного повысить производительность труда, что не оправдывает стоимость устройства такой крепи.
По роду выработок
Подразделяются на крепь капитальных, подготовительных, нарезных и очистных, горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок.
Вопрос №3. Региональные методы борьбы с горными ударами и внезапными выбросами.
Горный удар – мгновенное хрупкое разрушение целика или приконтурной части выработки, проявляющееся в виде выброса руды (породы) в подземные выработки с нарушением крепи, смещением машин, механизмов, оборудования и вызывающее нарушение технологического процесса.
Горные удары им предшествуют стреляние, динамическое заколообразование и шелушение на контуре выработок и в целиках.
Эти горные удары представляют собой процесс хрупкого разрушения (трещинообразования) в локальной области приконтурного массива пород или в целике.
Причинами их являются высокая концентрация напряжений вследствие действия естественных напряжений в массиве пород, влияния геологических неоднородностей, очистных пространств или сближенных горных выработок, а также динамических напряжений от сейсмической волны взрывов или горно-тектонических ударов и техногенных землетрясений.
Региональный прогноз базируется на связи между геологической характеристикой месторождения и свойствами пород, опасными с точки зрения горных ударов и проявлений внезапных выбросов. Основная цель регионального прогноза - выделение зон потенциальной опасности по горным ударам и выбросам и установление категорий состояния выработок в пределах шахтного поля, горизонта или отрабатываемого блока.
Данные регионального прогноза учитывают на стадии проектирования при составлении комплексных проектов развития горнодобычных районов, создании проектов новых шахт и рудников, проектов вскрытия и разработки новых горизонтов.
Региональные методы прогноза являются приближенными, поскольку они характеризуют состояние и свойства массивов пород по ограниченному количеству данных.
региональные меры предупреждения горных ударов и внезапных выбросов относятся:
-опережающая отработка защитных пластов (слоев, залежей);
-предварительная дегазация массива скважинами;
-профилактическое увлажнение или рыхление пласта впереди очистных выработок или на подготавливаемом горизонте.
Основным и наиболее надежным из региональных мероприятий по предотвращению горных ударов и внезапных выбросов является опережающая отработка защитных пластов. Сущность ее состоит в следующем.
Рис. Схема изменения напряжённо-деформированного состояния массива в пределах области влияния очистной выработки по защитному пласту (слою).
1 — контур области влияния выработки, 2 — зона опорного давления, 3 — зона разгрузки, 4 — зона полных сдвижений, 5 — зона обрушения, 6 защищенная зона, 7 — эпюры опорного давления на различных расстояниях от очистной выработки в массиве пород.
Для дегазации участок полезного ископаемого предварительно вскрывают горными выработками, из которых бурят восстающие дегазационные и увлажнительные скважины, обычно на высоту горизонта или этажа. В некоторых случаях скважины на данный пласт или залежь бурят с соседнего пласта, уже вскрытого горными выработками, а иногда и играющего роль защитного по отношению к данному пласту или залежи. Диаметр скважин существенной роли не играет, так что возможно использование скважин небольшого диаметра (80—100 мм). Однако дегазация как средство предупреждения внезапных выбросов эффективна при достаточно высокой газопроницаемости полезного ископаемого или пород.
В некоторых случаях, особенно при высокой выбросоопасности, увлажнение применяют параллельно с дегазацией. Для этого через те же скважины, которые использовали для дегазации, нагнетают воду в отрабатываемый пласт. В результате предварительного увлажнения снижаются упругие свойства пласта, повышается способность к пластическим деформациям и соответственно снижается способность накапливать опасные количества упругой энергии.
Применяют и комбинированные схемы, когда через одни скважины осуществляют дегазацию участка пласта, а через другие ведут одновременно и его увлажнение, создавая этим лучшие условия для выделения газа.
При увлажнении пласта влажность угля следует доводить до 5% и более, а количество поданной в скважину воды должно составлять 0,02—0,04 м3/т. При этом давление нагнетания не должно вызывать гидравлического разрыва пласта.
Значение региональных способов устранения выбросоопасности особенно велико в условиях применения механизированных крепей и добычных механизированных комплексов, поскольку использование локальных мер защиты при этих средствах механизации затруднительно и по существу свело бы на нет преимущества механизации очистных горных работ.