3.3.3Принципы выбора крепей горных выработок

Выбор крепи для горных выработок в конкретных горно-геологических условиях обусловливается и определяется следующими исходными положениями и факторами:

• вид и назначение выработки (горизонтальные, наклонные, вертикальные, стволы, квершлаги, откаточные штреки, выемочные транспортные и вентиляционные штреки, нарезные выработки и т.д.);

• срок службы выработки. Этот показатель, обусловливаемый видом и назначением выработки, является определяющим фактором при выборе вида крепи. Для капитальных выработок с большим сроком службы используются, как правило, такие долговечные и прочные крепежные материалы, как бетон, железобетон, металл и соответствующие конструкции крепи из этих материалов (сплошные и сборные бетонные и железобетонные крепи, рамные железобетонные и металлические крепи с железобетонными, металлическими или стеклопластиковыми межрамными ограждениями и т.п.);

• физико-механические свойства горных пород, обусловливающие их устойчивость, величину и характер проявлений горного давления в выработке (величину и интенсивность сдвижения пород, давление на крепь). Этот показатель является определяющим исходным фактором при выборе конструкции крепи и паспорта крепления выработки, а также основных параметров крепи, таких, как несущая способность (сопротивление крепи горному давлению) и величина конструктивной податливости;

• форма и размеры выработки, В выработках криволинейного очертания могут быть применены только крепи криволинейного контура (кольцевые, сводчатые и др.), в выработках же трапециевидного, прямоугольного и других видов прямолинейного очертания нецелесообразны крепи из материала с малым сопротивлением растяжению и изгибу (бетон и др.);

• расположение и способ охраны выработок. Выработки, попадаемые в зону влияния очистных работ, характеризуемые значительными смещениями вмещающих пород и повышенным горным давлением в результате выемки полезного ископаемого, должны крепиться податливыми крепями. Выработки, расположенные в неотработанной части месторождения полезного ископаемого (в ненарушенном массиве), могут крепиться жесткими крепями или крепями ограниченной податливости;

• экономическая целесообразность. После того как для конкретной выработки выбраны несколько крепей, окончательный выбор из них проводится по экономическому фактору, который выражается требованием, чтобы суммарные затраты на ее крепление и поддержание за полный срок службы были минимальными.

3.3.4Деревянная крепь

Основной конструкцией деревянной крепи горизонтальных и частично наклонных горных выработок является неполная крепежная рама прямоугольной или чаще трапециевидной формы (рис. 3.5). Деревянную крепь применяют в основном в выработках с небольшим сроком службы (до 2–3 лет) и установившимся умеренным горным давлением.

Р

Рис. 3.5. Основная конструкция деревянной крепи:

1 — верхняк; 2 — стойка; 3 — клинья; 4—затяжки; 5 — распорки

амы устанавливают перпендикулярно к продольной оси выработки вплотную одна к другой или на некотором расстоянии друг от друга через 0,5–1,0 м (вразбежку). При установке рам вразбежку межрамное пространство перекрывают затяжками. Затяжка — межрамное ограждение, предназначенное для защиты выработки от вывалов породы из кровли и боков в промежутке между крепежными рамами. В качестве затяжек используют обаполы, доски, синтетические тканые материалы, решетку из металлической проволоки и пр. Затяжка кровли и боков выработки может быть сплошной и частичной.

Д

Рис. 3.6. Соединение элементов деревянной крепи: а, б, в — в лапу; г — в паз; д, е — соединение стойки с лежнем; ж, з — заделка нижних концов стоек

еревянную крепь возводят из леса диаметром 20–25 см. Стойки неполной крепежной рамы устанавливают в лунки глубиной 10–20 см. Глубину лунки у водосточной канавы увеличивают на 5–10 см. Для придания крепи некоторой податливости стойки в нижней части заостряют в форме конуса или клина. Для придания крепи необходимой вертикальной устойчивости между рамами устанавливают распорки.

Соединение элементов или частей крепежной рамы называют замком. Основным условием для нормальной работы крепежной рамы является правильный выбор и заделка замка крепи. Наиболее часто стойки с верхняком соединяют в лапу (рис. 3.6).

Стойки трапециевидных рам устанавливают с наклоном к горизонтальной плоскости под углом 80–85°. При большой величине горного давления в широких выработках, когда прочность обычной деревянной крепи недостаточна, применяют усиленные деревянные рамы посредством установки стоек с прогонами или без них.

В отдельных случаях кроме неполных крепежных рам применяют и другие конструкции (рис. 3.7).

Т

Рис 3.7. Конструкции деревянной крепи

ак, в выработках с пучащей почвой стойки устанавливают на лежень. Такая рама называется полной. При наличии устойчивых боковых пород применяют бесстоечную (потолочную) крепь в виде верхняков, укладываемых в лунки в боках выработки или на деревянные клетки.

Деревянная крепь в выработках с углами наклона до 10° практически не отличается от крепи горизонтальных выработок. Здесь необходима тщательная расклинка рам. Рамы устанавливают с наклоном в сторону восстания под углом до 5° от нормали.

Рис. 3.8. Деревянная крепь наклонных выработок:

1 — верхняя распорка; 2 — нижняя распорка; 3 — лежень; 4—основной венец

Устойчивость крепи и предохранение ее от сползания с увеличением угла наклона выработки обеспечивается применением распорок и опорных рам (рис. 3.8). В выработках с углом наклона до 20° распорки между соседними рамами устанавливают у кровли, при углах наклона более 20° — у кровли и почвы выработки (рис. 3.8. б). Выработки с углом наклона более 30° крепят полными крепежными рамами, между верхняками и лежнями соседних рам устанавливают распорки (рис. 3.8, в).

Выработки с углом наклона более 45° крепят венцовой крепью с опорными венцами (рамами). Опорные рамы усганавливают через каждые 3–5 м (рис. 3.8, г).

Печи, сбойки, скаты, шурфы и другие наклонные (до 40–45°) выработки небольшой площади сечения, проводимые по углю, крепят рамами из двух-трех стоек, устанавливаемых под распил. Эти же выработки при углах более 30° крепят также венцовой крепью с установкой опорных рам. Грузовое отделение шурфов и скатов обшивается плахами. При небольшом угле наклона почву ската обшивают листовым железом.