3.3.5Металлическая крепь

Н аиболее широко для крепления горных выработок применяют металлическую крепь, так как она прочна, долговечна и требует меньше затрат на ремонт. По форме металлическая крепь подразделяется на трапециевидную, арочную и кольцевую. Она может быть жесткой и податливой.

Рис. 3.9. Жесткая металлическая крепь

Жесткая рамная трапециевидная крепь (рис. 3.9) изготавливается из двутавровых балок № 14–20 или рельсов. Верхняк соединяется со стойками с помощью накладок или литых башмаков.

Для придания такой крепи некоторой податливости стойки устанавливают на круглые подкладки из дерева. Расстояние между рамами 0,5–1,0 м.

Трапециевидная жесткая крепь применяется в горизонтальных и наклонных выработках (до 30°) вне зоны влияния очистных работ и при отсутствии пучения пород почвы.

Наряду с жесткими существует несколько конструкций металлической трапециевидной податливой крепи, изготавливаемой из спецпрофиля СВП. К ним откосятся крепи МПК-1Т с кулачковыми узлами податливости, КМП-Т конструкции КузНИУИ, МТПШ-2 конструкции ПечорНИУИ и др.

Р

Рис. 3.10. Металлическая податливая крепь МПК-1T

ама крепи МПК-1Т (рис. 3.10) состоит в основном из двух стоек и верхняка. В выработках шириной более 3,5 м и большом давлении со стороны кровли дополнительно устанавливается третья стойка. Стойка представляет собой два отрезка спецпрофиля, соединяемых внахлестку кулачковым узлом. Податливость крепи осуществляется взаимным скольжением частей стоек в соединительных узлах. Максимальная величина вертикальной податливости 600 мм. Верхние торцы стоек имеют соединительные узлы с верхняком. Крепь предназначена для горизонтальных и наклонных (до 25°) выработок в зонах влияния очистных работ.

Рис. 3.11. Крепь КМП-Т

К репь металлическая податливая трапециевидная КМП-Т конструкции КузНИУИ (рис. 3.11) предназначена для крепления горизонтальных и наклонных (до 18°) подготовительных выработок, охраняемых без целиков угля (поддерживаемых за лавой на контакте с выработанным пространством, используемых повторно и проводимых на контакте с выработанным пространством). Крепь состоит из отдельных рам трапециевидной или прямоугольной формы, устанавливаемых на расстоянии до 1,0 м друг от друга. Рама крепи состоит из верхняка 1 и двух податливых стоек из спецпрофиля СВП17 и СВП22. Стойка состоит из двух частей 3 и 5, соединяемых клиновым замком 4. Рамы крепи при установке в выработке соединяют между собой с помощью межрамных стяжек 2, Несущая способность крепи до 200 кН, конструктивная податливость 900 мм. Разработано 14 типоразмеров крепи.

Рис. 3.12. Крепь КМТ

Крепь металлическая трапециевидная КМТ также конструкции КузНИУИ предназначена для крепления горизонтальных и наклонных (до 18°) подготовительных выработок с вертикальным смещением пород кровли до 200 мм за весь период эксплуатации. В условиях повышенного горного давления рамы крепи устанавливают со средней стойкой из профиля СВП. Крепь КМТ (рис. 3.12) состоит из отдельных рам трапециевидной или прямоугольной формы, в которую входят стойки 1 и верхняк 2 из спецпрофиля СВП17, СВП22 и СВП27. Рамы крепи соединяют между собой двумя межрамными стяжками, располагаемыми на стойках. Межрамные стяжки 3 закрепляют на стойках с помощью скобы 4 и гаек 5. Несущая способность крепи не менее 100 кН. Крепь изготавливается 16 типоразмеров.

Крепь КМТ довольно широко применяют на шахтах Прокопьевско-Киселевского района для крепления подэтажных штреков, просеков и других подготовительных выработок.

Наибольшее распространение из металлических крепей горных выработок получили арочные крепи из спецпрофиля CBП. Арочные податливые крепи из шахтного спецпрофиля состоят из отдельных рам, устанавливаемых в выработках на расстоянии 0,5–1,0 м одна от другой, межрамных стяжек (соединений) и железобетонных, деревянных или металлических решетчатых затяжек, укладываемых за крепь для перекрытия в пролетах между рамами.

Крепь рекомендуется для крепления горизонтальных и наклонных (до 30°) одно- и двухпутных горных выработок площадью поперечного сечения в проходке от 6 до 20 м². Межрамные соединения (стяжки) изготовляются из уголка 60×60×6 мм. Шахтный желобчатый профиль в рамах располагают в большинстве случаев открытой частью к породе (днищем внутрь выработки), реже — наоборот.

П рименяются трех- и пятизвенные арочные крепи из спецпрофиля. Трехзвенная арочная крепь (рис. 3.13) состоит из трех элементов: двух боковых стоек и верхнего сегмента (верхняка). Концы верхнего сегмента телескопически входят в боковые стойки. Места сочленения стягивают металлическими хомутами.

П

Рис. 3.13. Трехзвенная арочная крепь из спецпрофиля:

1 — стойка; 2 — верхний сегмент; 3 — хомут; 4 — планка с гайками; 5 — стяжки

одатливость крепи достигается за счет проскальзывания элементов арки относительно друг друга. Величина податливости крепи регулируется затягиванием хомутов.

Податливость крепи особенно необходима в начальный период ее работы после установки, когда происходит активный процесс сдвижения боковых пород на контуре выработки. Первоначальные размеры устанавливаемой податливой крепи необходимо увеличить на величину податливости. Трехзвенная арочная крепь предназначена для крепления выработок, смещение пород в которой составляет не более 300 мм.

В выработках, где ожидается большое опускание кровли, применяют пятизвенную крепь. Она отличается от трехзвенной тем, что стойки состоят из двух частей, соединяемых друг с другом внахлестку с помощью хомутов. За счет этих соединений в стойках достигается дополнительная податливость. Общая податливость крепи достигает 700 мм и более.

П ри значительном всестороннем давлении или пучащих породах почвы и продолжительном сроке службы выработки для крепления горизонтальных и наклонных одно- и двухпутных выработок применяется четырех- или шестизвенная металлическая кольцевая крепь (рис. 3.14). Крепь представляет собой отдельные кольца, изготовляемые из спецпрофиля CBП. Каждое кольцо крепи состоит из четырех или шести элементов, соединенных внахлестку. В выработке крепежные кольца скрепляются друг с другом несколькими продольными металлическими стяжками. Податливость крепи осуществляется за счет скольжения элементов кольца в местах их соединения в узлах податливости.

Рис. 3.14. Металлическая податливая кольцевая крепь

Скрепление элементов арочной или кольцевой крепи из спецпрофиля в местах их сочленения осуществляется замковыми устройствами различной конструкции. Простейшим является хомут с накладной планкой (рис. 3.15). Применение специальных соединительных замков позволяет повысить сопротивление и податливость крепи. Известны соединительные замки ЗПК, кулачкового типа и др.

З

Рис. 3.15. Замки ЗПК (а) и кулачкового типа (б)

амок ЗПК (рис. 3.15, а) состоит из скобы 2, планки 1, изогнутой по внешнему контуру спецпрофиля, и двух гаек 3. Скобу изготовляют из круглой стали диаметром 20 мм для спецпрофиля СВП17 и 24 мм для спецпрофиля СВП22 и СВП27. Нахлестка элементов крепи в местах их соединения составляет 450 мм. Использование замков ЗПК обеспечивает по сравнению с обычными замками повышение несущей способности крепи на 15–20%.

Кулачковый замок (рис. 3.15, б), соединяющий верхняк 1 и стойки 2 арки и образующий податливый узел, включает в себя П-образную скобу 3, ось 6 и два эксцентриковых кулачка 5 с ограничителями 4.