ГМи ПГРВ(2) / консп. лекций / лекции крепление ГВ

Классификация крепей

В современной классификации крепей горных выработок [1, 2] основным, определяющим вид крепи классификационным признаком принято назначение её, т.е. для какой группы подземных выработок предназначена крепь. По этому признаку все крепи горных выработок могут быть разделены на крепи капитальных (вскрывающих), подготовительных и очистных выработок.

К капитальным (вскрывающим) горным выработкам относя т стволы и квершлаги;

к подготовительным – выработки, проводимые для подготовки шахтного поля к очистной выемке (штреки, уклоны, бремсберги, участковые квершлаги др.).

К очистным относят выработки, проводимые по полезному ископаемому и предназначенные для непосредственной выемки полезного ископаемого.

В соответствии с действующей классификацией [1, 2] все существующие в настоящее время капитальных горных и подготовительных выработок по основным конструктивным и технологическим признакам разделены на три класса: рамные, сплошные и анкерные (рис. 1). В свою очередь, крепи первых двух классов в зависимости от их контура разделены на два подкласса: с незамкнутым или с замкнутым контуром. Кроме того, сплошные крепи разделены на два типа: монолитные и сборные. Класс анкерной крепи также подразделяется на два подкласса: с закрепление анкеров в донной части скважины или шпура (с распорными замковыми устройствами, рис. 2-19) и с закреплением анкеров по всей длине скважины или значительной её части.

Каждый из подклассов рамных и сплошных крепей подразделяется в зависимости от условий и характера взаимодействия крепи с массивом горных пород и конструктивного решения на группы: жёсткие, податливые, шарнирные, шарнирно податливые. Кроме того, каждый из этих подклассов, а также и классы, анкерной крепи в зависимости от применяемого для их изготовления материала разделяются на подгруппы: металлические, деревянные, бетонные, железобетонные, из полимерных материалов, смешанные.

Подгруппу крепи определяет материал основной (несущей) конструкции (элемента) крепи. В дальнейшем при освоении и использовании новых крепёжных материалов число видов и подгрупп крепи по этому признаку будет увеличиваться.

По характеру работы крепи бывают ограждающие, изолирующие и несущие [1, 2].

Ограждающие крепи предназначены для защиты людей и оборудования от случайных местных вывалов кусков горной породы. Они часто используются в качестве временных передвижных.

Изолирующие крепи предназначены для защиты обнажений пород в выработках от выветривания, переувлажнения, растрескивания, иногда теплоизоляции, а также сглаживания неровностей. Они выполняются обычно в виде покрытий из торкрет- набрызгбетона, полимерных материалов и т.п.

Несущие крепи имеют основное назначение воспринимать нагрузки от горного давления.

По деформационно-силовой характеристике крепи бывают жёсткие (смещение до 50 мм), малоподатливые (смещение до 100 мм), податливые (до 300 мм) и весьма податливые (более 300 мм).

По структуре конструкции крепи бывают однослойные и многослойные.

По способам возведения крепи бывают обычные и специальные (забивная, задавливаемая, погружная, опускная, предварительно обжатая и т.п.).

По возможности перемещения крепи бывают стационарные и передвижные.

Рис. 2. Крепь анкерная КАС-1

Пример: Крепь анкерная КАС-1 предназначена для повышения устойчивости обнажений массива в горных выработках скреплением различно деформируемых зон, слоев или породных блоков.

Крепь анкерную КАС-1 применяют как самостоятельную, так и в комбинации с крепями поддерживающего типа.

Конструкция

Крепь анкерная КАС-1 представляет собой анкер с разрезной распорной муфтой состоящей из: стержня, который на верхнем конце переходит в клин, а на нижнем имеет резьбу М20, разрезной распорной муфты, образующейся из двух сухарей, сферической опорной шайбы, поджимаемой квадратными гайками.

Анкер закрепляется в шпуре расклиниванием сухарей конусной частью стержня.

Техническая характеристика

Наименование характеристики	КАС-1.00	КАС-1.01	КАС-1.02
Длина анкера, мм	1500	2000	700
Диаметр стержня анкера, мм	20	20	20
Масса крепи анкерной, кг	4,75	5,95	2,85

Рис. 3. Охрана выработок с помощью: а – предохранительного целика;

б – бутовой полосы; в – предохранительной толщи подкровельной; г – предохранительной толщи почвенной. 1 – целик; 2 – выработанное пространство; 3 – бутовая полоса

Рис. 4. Деревянная крепь:

I − вид крепи; II − соединение элементов крепежных рам; III − заделка нижних концов стоек; IV – принцип построения замка в лапу. а – неполная крепежная рама; б – полная; в – потолочная крепь; г, з – соединение элементов рам в лапу; д – в паз; е – встык; ж – в зуб; и – соединение стоек с лежнем. 1 – клин; 2 – верхняя; 3 − затяжка;

4 − забутовка; 5 − стойка; 6 − лунки для стоек; 7 − лежень

Рис. 5. Усиленная деревянная крепь: а, г – с ремонтиной; б – подкосная конструкция; в, д, е – ригельно-подкосная система:1 – прогон; 2 – ремонтина; 3 – подкос; 4 – ригель; 5 – боковой прогон

Рис. 6. Деревянная крепь при различных углах наклона выработок:

1 − верхняк; 2 − стойка; 3 − распорка; 4 − распорка снизу;

5 − лежень; 6 − опорный венец; 7 – венец

Рис. 7. Сплошная венцовая крепь:

а − общий вид крепи; б − врубка (замок) − односторонняя прямая лапа;

в − односторонняя косая лапа; г − двухсторонняя косая лапа;

д − элемент армировки; е − двухсторонний косой замок;

ж − схема изготовления замка. 1 − опорный венец; 2 − венцы;

3 − прогоны; 4 − расстрел; 5 − крепежный штырь;

6 − проводники; 7 − лестничный полок

Рис. 8. Определение изгибающего момента на верхняк

Рис. 9. Схема к расчету бетонной и набрызгбетонной крепей

Рис. 10. Металлическая рамная крепь: а − жесткая рамная крепь; б − трапециевидная рама, усиленная третьей стойкой; в − податливая рамная крепь МПК-Т1; г − башмак, д − лежень. 1 − скоба; 2 − кулачки; 3 − ось; 4 − ограничитель

Рис. 11. Арочная податливая крепь из спецпрофиля: а − трёхзвенная;

б – пятизвенная; 1 − верхний сегмент; 2 − боковой сегмент;

3 − распорки; 4 − скоба; 5 − планка; 6 − гайка; 7 − нижний сегмент;

8 − межрамные распорки

Рис. 12. Схемы крепления выработок анкерами: а – штанги с опорными плитками в кровле; б – штанги с металлическими подхватами в кровле и подошве; в – штанги с деревянными подхватами в кровле и с опорными плитками в боках; г – штанги с металлическим арочным подхватом и с затяжкой из сетки: 1 – опорные плитки; 2 – металлические подхваты

Рис. 13. Конструкции анкеров: а, б – клинощелевой; в, г, д, е − распорные; ж − взрывораспорный; з − винтовой; и, к − армобетонные замковые; л − ампула; м − деревянный клинощелевой; н − сплошные армобетонные. 1 − стержень; 2 − клин; 3 − усы; 4 − щель; 5 − опорная плитка; 6 − гайка; 7 − контурный конец; 8 − съемная головка;

9 − конусная гайка (головка); 10 − гильза; 11 − болтовая гайка;

12 − клиновая головка; 13 − клиновидный сегмент; 14 − клиновидная гайка-головка; 15 − трубчатая головка после взрыва; 16 − винт;

17 − волнообразный глубинный конец; 18 − бетонная или полимерная пробка; 19 − уплотнительное кольцо; 20 − арматурный стержень;

21 и 22 − секции со смолой и отвердителем; 23 и 24 − клинья глубинные; 25 − клин контурный; 26 – подхват

Рис. 14. Конструктивные и расчетные схемы замков металлических штанг: а − клинощелевой, б − распорный с клиновидными сегментами

Рис. 15. Схемы к расчету длины штанг при закреплении их замков за пределами зоны возможного обрушения пород (расчетная схема 1):

а, б, в, г − при 1-м типе кровли; д, е, ж, з − при 2-м и 3-м типах кровли; и, к − при 4-м типе кровли

Рис. 16. Варианты крепления выработок анкерами в сочетании с другими видами крепи: а, б − деревянной; в − металлической;

г − бетонной

Рис. 17 (начало). Временные крепи:

а − вспомогательная стойка; б − выдвижные крепи. 1 − клин;

2 − поддерживающая доска; 3 − вспомогательная стойка; 4 − подкос;

5 − выдвижные балки; 6 − скобы; 7 − настил; 8 − верхняк; 9 − затяжка

Рис. 17 (окончание). Временные крепи: в – инвентарная крепь для устьев разведочных шахт

Рис. 18. Подвесные временные крепи:

а − подвесная анкерная крепь; б − подвесная потолочная крепь БК-3;

в − инвентарная крепь. 1 − арка из спецпрофиля; 2 − затяжка; 3 − анкер; 4 − верхняк; 5 − подвеска (скоба) из стали d = 25–30 мм; 6 − шпур;

7 − клин

Рис. 19. Зарубежные конструкции металлических подвесных скоб для временных выдвижных крепей: а − фирмы «Петтл» (ФРГ);

б − фирмы «Герлах»; в − фирмы «Техник унд Нойхейтен» (ФРГ)

Литература

1. Баклашов И.В., Картозия Б.А. механика подземных сооружений и конструкций крепей. – М.: Недра, 1984.

2. Баклашов И.В., Тимофеев О.В. Конструкции и расчёт крепей и обделок. – М.: Недра, 1979.

3. Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждихин А.Г. Крепление горизонтальных и наклонных горных выработок. Справочник – М.: недра, 1989. – 571 с.: ил.

7