книги из ГПНТБ / Горное дело учеб. пособие для горных техникумов

Если срок службы выработки превышает 1 год, проф. М. М. Про­ тодьяконов рекомендует высоту свода увеличивать вдвое, следо­ вательно, величина горного давления также увеличится вдвое.

и давление со стороны боков выработки, так как ширина свода обрушения будет больше ширины выработки (рис. 12). Величину бокового давления профессор П. М. Цимбаревич рекомендует опре­ делять как активное давление на подпорную стенку сползающих призм т, нагруженных сверху породой в объеме параболических элементов п.

Рис. 12. Схема к гипотезе проф. П. М. Цимбаревича.

Высота призм сползания т равна высоте выработки h, а угол сползания

ческими элементами, а равномерно распределенной нагрузкой, равной высоте Ъх свода естественного равновесия, то боковое давление на 1 м выработки

При наличии бокового давления величина горного давления со

Величина давления на наклонную выработку зависит не только от вышеуказанных факторов, но и от угла ее наклона. В этом случае величина горного давления Р раскладывается на две составляющие силы: N — перпендикулярную оси выработки и Г — параллельную ее оси. Обозначив угол наклона выработки через а, определим значения N и Т:

Крепь наклонных выработок устанавливают перпендикулярно продольной ее оси. Поэтому за расчетное давление необходимо принимать нормальную составляющую N. Тангенциальная соста­ вляющая Т также оказывает влияние на крепь, стремясь опрокинуть крепежные рамы. Чтобы этого не произошло, рамы в наклонных выработках устанавливают с небольшим наклоном (3—5е ) в сторону восстания и между замкамп крепежных рам устанавливают распорки. Величину давления на крепь для выработок с углом наклона от 0 до 45° определяют по формуле

При наклоне выработки от 45 до 75° при расчете принимают угол 45° и N = Р cos 45° = 0,7.Р, считая N условно не зависящим от а. При угле наклона выработки более 75° величину горного давления следует определять как давление на крепь вертикальной выработки.

При проведении наклонных выработок в породах с коэффици­ ентом крепости / ^ 6 боковое давление очень мало и им можно пренебречь. В породах с крепостью / =S 5 при определении давления на крепь со стороны кровли необходимо учитывать увеличение расчетной ширины свода за счет образования призм сползания. Боковое давление в этом случае достигает значительных величин и пренебрегать им не следует.

Боковые давления на крепь у кровли и почвы выработки составят:

(12)

Суммарное боковое давление

где h — высота выработки, м.

§ 3. Горное давление в вертикальных выработках

Давление горных пород на крепь вертикальной выработки проф. М. М. Протодьяконов рекомендует рассматривать аналогично давле­ нию сыпучих пород на вертикальную подпорную стенку. Исходя

весьма сложные решения, поэтому в данной работе не рассматри­ ваются.

§ 4. Материалы рудничной крепи

На подземных горных работах для крепления выработок при­ меняют дерево, бетон, железобетон, металл, естественные и искус­ ственные камни и др.

*Дерево

Дерево — наиболее распространенный дешевый крепежный мате­ риал, обладающий высокой прочностью, небольшим весом, легко поддающийся обработке. Недостатками являются недолговечность в связи с его гниением, слабая огнестойкость. Из-за этих недостатков применение дерева в качестве крепежного материала все более сокращается.

Для крепежных материалов применяют хвойные и реже листвен­ ные породы деревьев. Благодаря большой смолистости (18—20 кг смолы на 1 м 3 древесины) и повышенной стойкости против гниения сосна и лиственница широко применяются для изготовления руд­ ничной крепи. Пихта и ель мало устойчивы против гниения и как крепежный материал употребляются реже. Крепь из сухого соснового леса является хорошим сигнализатором, так как при увеличении горного давления она не ломается мгновенно, а, сжимаясь, издает предупреждающий характерный треск, по которому судят об.интен­ сивности горного давления и опасности пребывания людей в забое.

В качестве крепп применяют круглый и пиленый лес. Круглый лес в зависимости от диаметра и длины подразделяют на бревна, подтоварник пли накатник, стойки и жерди; пиленый лес — на пластины, брусья, доски и обаполы.

Срок службы деревянной крепи в шахтных условиях зависит от применяемых пород дерева, качества древесины и условий, в кото­ рых находится крепь. В сухих горных выработках, по которым про­ ходит сухой холодный воздух, срок службы сосновой крепи до 15— 20 лет, а для выработок на исходящей вентиляционной струе он может составлять всего несколько месяцев..

Для предохранения крепежного леса от гниения его пропитывают антисептиками, под действием которых белки и углеводы древесины делаются ядовитыми для дереворазрушающих грибков. В качестве антисептиков применяют 2—5%-ный водный раствор фтористого натрия.

Бетон

Бетон — искусственный строительный материал, состоящий из затвердевшей смеси вяжущего вещества с водой и заполнителей

из тонкоизмельченных материалов, способных образовывать с водой пластическую массу, постепенно превращающуюся в искусственный

Сталь применяют в виде литья (стальные тюбинги), проката (двутавровые и швеллерные балки, рельсы, трубы, спецпрофиль для рудничной крепи) и металлических изделий (крючья, штыри, болты, хомуты, скобы и т. п.). Широко применяют специальные П- и U - образные профили для изготовления податливой арочной крепи. Основным достоинством крепи из спецпрофиля является высокое сопротивление продольному и поперечному изгибу, косонаправленным нагрузкам. Конструктивная форма профиля позволяет регули­

Металлическая крепь имеет больший срок службы и прочнее деревянной, огнестойка, не подвергается гниению, может быть использована повторно, легко устанавливается и сразу же после установки воспринимает нагрузки. К недостаткам металлической крепи следует отнести высокую первоначальную стоимость и под­ верженность коррозии.

Для увеличения срока службы металлическую крепь покрывают антикоррозийными красками, лаками, эмалями. Иногда для борьбы с коррозией применяют торкретирование — нанесение с помощью сжатого воздуха слоя бетона на стенки выработок, закрепленных металлической крепью.

камням относят нарезные блоки, бутовый камень и щебень из пес­ чаника, известняков, гранитов, базальтов и других горных пород.

К искусственным камням относят строительный кирпич и бетон­ ные камни (бетониты). Для крепления горных выработок приме­ няют нормально обожженный (красный) кирпич, который изгото­ вляют из смеси глины и песка путем обжига его при температуре 1150° С. Предел прочности кирпича 150—175 кгс/сма . Размеры кир­ пича 250 X 120 X 65 мм, вес около 3 кг, а вес кирпичной кладки на цементном растворе 1,57—1,8 т/м 3 .

Бетониты изготовляют из цемента, песка, щебня или шлака. Иногда их армируют стальными прутьями диаметром не более 12— 15 мм, что придает им большую прочность.

Бетониты имеют форму прямоугольных или клиновидных парал­ лелепипедов. Клиновидные применяют при креплении стволов и выкладке сводов горизонтальных выработок. Толщину бетонитов принимают равной толщине крепи, а вес их обычно не превышает 35 кг.

Недостатками кирпича и бетонитов являются большая трудоем­ кость возведения крепи при ручной кладке и сложность механиза­ ции возведения крепи.

стве вяжущего вещества применены пластические массы. В их состав входят синіетические смолы ра&личного состава (фурфуролацетоновая, эпоксидная п др.). В качестве заполнителя применяют песок и гранитный щебень. Прочность пласт-бетона в суточном возрасте на сжатие составляет 300 кгс/см2 , 28-суточном — 550 кгс/см2 н на растяжение в 28-суточном возрасте — 70 кгс/см2 .

Пласт-бетон является хорошим морозостойким материалом, обла­

ющийся при смешении бесщелочиого стеклянного волокна с синте­ тической смолой. ОНИ обладают М Н О Г И М И ценными свойствами: высокой прочностью при малом весе, негорючестью, малой гигро­ скопичностью, химической стойкостью, высокими электро-, звуко- и теплоизоляционными показателями. Особое место среди стекло­ пластиков занимает стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ). Он обладает следующими механическими свойствами:

легче деревянной и в 7—8 раз легче железобетонной крепи. СВАМ изготовляют из уложенных параллельно стеклянных (65—80%) волокон, скрепленных клеем БФ (35—20%). Учитывая перспектив­ ность применения этого материала для рудничной крепи, в Кара­ ганде п Донбассе строят цеха производства стеклопластиков на базе

железобетона, в котором арматурная сетка состоит из пакетов сталь­ ных проволок диаметром 0,5—1,5 мм (ячейки не более 10 мм). Изде­ лия из армоцемента имеют высокую прочность, но требуют боль­

и диабазов с последующим разливом их в формы. Оно отличается

поперечного сечения выработок, а также для управления горным давлением.

Рудничная крепь должна иметь достаточную прочность, чтобы выдерживать горное давление, податливость, огнестойкость, про­ стую конструкцию, низкую стоимость, занимать мало места в выра­ ботке, обеспечивать необходимый срок службы выработки.

По сроку службы крепь бывает временной и постоянной. Времен­ ную применяют в тех случаях, когда нет возможности сразу за подвнганием забоя возводить постоянную крепь. Затем ее меняют на постоянную.

В зависимости от рода крепежных материалов рудничная крепь бывает деревянная, металлическая, бетонная, железобетонная, ка­ менная и смешанная.

По конструкции крепь может быть рамной, арочной, сводчатой, кольцевой, штанговой, по характеру работы — жесткой и подат­ ливой.

Материал и конструкцию крепи выбирают в зависимости от вели­ чины и направления горного давления, размеров выработки и срока

а в подготовительных выработках с небольшим сроком службы и неустановившимся горным давлением — податливую.

§ 2. Деревянная крепь горизонтальных выработок

Горизонтальные горные выработки крепят деревянной крепью при сроке службы их до 2 лет; крепью из консервированного леса можно крепить выработки со сроком службы 5—6 лет. Деревянную крепь рекомендуется применять в условиях установившегося или умеренного горного давления, когда нет необходимости ее извлече­ ния для повторного использования.

Основной конструкцией деревянной крепи является крепежная рама трапециевидной (рис. 14, а) или прямоугольной формы, состоя­ щая из верхняка 1 и двух стоек 2.

В выработках со слабой или пучащейся почвой крепежные рамы усиливают лежнями 3, в этом" случае крепежная рама называется полной (рис. 14, б).

При большом горном давлении обычную крепь усиливают отдель­ ными конструктивными элементами или целыми многоугольными

промежутки между рамами перекрывают затяжками из обаполов, распила или накатника.