3.10. Крепь наклонных выработок Крепь наклонных выработок

Для крепления наклонных выработок - наклонных стволов, бремсбергов, уклонов, людских ходков, скатов и печей — применяют деревянную и металлическую крепь, а для капитальных - бетонную, каменную, смешанную и сборную .железобетонную. Конструкция крепи и ее материал зависит от срока службы выработки, устойчивости боковых пород и угла наклона выработки к горизонту.

В наклонных выработках (см. рис. 1) вертикальное горное давление Q действует двояко: одна его часть N (нормальная сила) давит непосредственно на крепь, другая Т тангенциальная) стремится сдвинуть крепь по падению выработки. С увеличением угла падения сила N постепенно уменьшается, а сила Т увеличивается, и при α = 90 обусловливает горное давление в вертикальной выработке.

Кроме того, с увеличением угла а растет боковое давление на крепь, так как при этом увеличивается высота выработки по вертикали (при постоянной высоте выработки по нормали), от которой зависит ширина свода обрушения и, следовательно, боковое давление.

Если угол наклона выработки α больше угла естественного откоса почвы α_о, то возможно сползание пород почвы, во избежание чего приходится закреплять и почву выработки.

Рис. 1. Схема определения горного давления в наклонной выработке

В наклонных выработках давление на крепь раскладывается на две составляющие (рис.1):

(при α=0-45 град.):

где: P, N, T – соответственно вертикальная, перпендикулярная и продольная составляющие горного давления, mc/м;

α - угол наклона выработки, град.

Материалы и конструкции крепи наклонных выработок

Деревянную крепь применяют для крепления участковых уклонов, бремсбергов, печей, скатов, людских ходков и наклонных столов с небольшим сроком службы.

Как и в горизонтальных выработках, основной формой крепи этих выработок является обычная крепежная рама, которая в зависимости от угла наклона выработки претерпевает следующие видоизменения (рис. 2):

При α =0 -10 величина сдвигающей силы Т 'невелика и для ее восприятия достаточно тщательной расклинки обычных крепежных рам, состоящих из двух стоек 1 и верхняка 2 (рис. 2, а).
При α =10 -20 для противодействия сдвигающей силе Т устанавливают между рамами крепи распорки 3 (рис. 2,б), а лунки под стойки делают глубиной 200-300 мм.
При углах наклона α =20 -30 во избежание большого заглубления лунок стойки по низу также распирают распорками 4 (рис. 2, в).
При углах α =30 -35 возможно сдвижение породы почвы, поэтому крепь усиливают поперечными лежнями 5 (рис. 2, г). При α =30-45 выработки крепят полными рамами, а распорки устанавливают между верхняками и лежнями.

5. При дальнейшем увеличении угла наклона выработки α>45 увеличивается и сдвигающая сила Т, поэтому выработку крепят венцовой крепью вразбежку или всплошную с опорными венцами (6) через 8-10 м. Верхняки и лежни соединяют со стойками в паз, а концы их заводят в лунки в боковых породах на глубину 500-700 мм. В уклонах и других аналогичных наклонных выработках рамы устанавливают перпендикулярно почве выработки, но если породы кровли или почвы склонны к смещению (вниз по падению), то рамы устанавливают с наклоном 5-7 (рис 2, д). В слабых породах опорные венцы ставят и при α<45 .

6. При α=90 крепь из обычных крепежных рам превращается в венцовую крепь на стойках (бабках) вертикальных стволов шахт (рис. 2, е). Элементы крепежных рам (стойки 1, верхняки 2, лежни 5) превращаются в стороны венцов, а распорки 3 и 4 — в стойки (бабки).

Крепежные рамы установленные сплошь, образуют сплошную венцовую крепь.

Верхняк со стойкой соединяют при помощи обыкновенной лапы, в паз, в полдерева, комбинации лапы с шипом; стойки с лежнем соединяют обыкновенной лапой, в зуб, в паз и врубкой со скошенными краями.

Рис. 2. Деревянная крепь наклонных выработок

Металлическую крепь применяют преимущественно при углах наклона выработки до 30 в виде крепежных рам или арок, усиливая их с увеличением угла наклона распорками и лежнями.

Если α< α_о, то применяют арки открытой формы (рис. 3), при α > α_о необходимо закреплять почву, т. е применять арки закрытой, кольцевой формы (рис. 4).

При увеличении угла α = 90 арочная крепь превращается в крепь на стойках, аналогичную обычной металлической временной крепи вертикальных стволов.


Рис. 3. Арочная крепь открытой формы	Рис. 4. Арочная кольцевая крепь

Каменную и бетонную крепь При углах наклона выработки α=0-15 применяется обычная сводчатая крепь с вертикальными или криволикими стенками. Если α =15-45 , то фундаменты крепи делают уступной формы с высотой уступов 0,4—1 м. Если в этих условиях стены крепи сооружают из кирпича или бетонитов, то ряды кладки их должны быть горизонтальными. При углах наклона выработки α =45-75 применяется обратный свод ступенчатой формы. При α >75 наклонную выработку закрепляют цилиндрической крепью круглого или овального сечения с применением одно- или двухконических опорных венцов.

Сборная железобетонная крепь применяться для крепления наклонных капитальных выработок с углом падения до 25° арочной формы, а при α=20 — рамная. Для наклонных стволов с углом падения от 25 до 75° ВНИИОМШС разработал сборную железобетонную крепь из плит П-образного сечения (рис. 5). Опорные венцы этой крепи состоят из таких же, но более усиленных элементов.

Рис. 5. Сборная железобетонная крепь наклонных стволов из плит П-образного сечения: 1-опорная рама; 2-боковая плита-стойка; 3-средняя стойка; 4-прогон; 5-плита-верхняк; 6-плита-лежень; 7-плита-шпала; 8-рельсы; 9-напрвляющие

Рамы опорных венцов 1 в зависимости от угла падения устанавливают через 8—12 м. Концы элементов рам опорных венцов заводят в лунки, которые затем забучивают породой и заливают цементным раствором. Плиты-шпалы 7 и плиты-лежни 6 крепежных рам укладывают на свежеуложенный тощий цементный раствор. Закрепленное пространство заполняют мелкой породой. Элементы рам и рамы между собой скрепляют болтами.

Смешанная крепь. Для крепления участковых уклонов, бремсбергов, людских ходков при α<20° иногда применяют смешанную крепь в виде рам из деревянных или железобетонных стоек и металлических верхняков. Для крепления наклонных стволов при α <30° часто применяют крепь из каменных или бетонных стен с металлическими балками, между которыми возводят бетонные сводики. Стены в этом случае при α >15° имеют ступенчатые фундаменты и возводятся горизонтальными рядами. Крепь в наклонных выработках возводят звеньями: при α <30° — сверху вниз; при α>30° — снизу вверх.

Анкерная крепь. Эту крепь применяют и в наклонных выработках. При этом обычно используют металлические штанги длиной 1,2—1,8 м, располагаемые по сетке от 1 X 1 до 1,5X1,5м.