5. Крепление шурфа

В разделе необходимо привести общую технологию крепления устья шурфа. Выполнить оценку устойчивости боков выработки. Обосновать схему крепления шурфа. Произвести расчет прочных размеров крепи.

Устье шурфа ниже поверхности земли на участке до 3-4 м крепится сплошной венцовой крепью независимо от того, какой крепью будет закреплена остальная часть выработки. На поверхности земли над устьем шурфа возводится сруб из венцов. Высота сруба должна быть не менее 0,5 м. Над забоем выработки устраивается предохранительный полок.

Основной конструкцией крепи является венец, состоящий из 4-х бревен или брусьев соединенных между собой «в лапу». Венцы могут быть также выполнены из подтоварника или пластин.

После проведения и закрепления устья до глубины 3-4 м, на более значительных глубинах при достаточной устойчивости пород, в шурфе вместо сплошной может быть установлена распорная крепь без затяжки боков выработки или с затяжкой. При небольшой глубине шурфа может использоваться способ крепления «досками вразбежку».

Рис. 7.Крепление устья шурфа

В недостаточно устойчивых породах, но позволяющих пройти 1,5-3 м шурфа без крепления применяется венцовая крепь на стойках (рис. 8). Длина звена принимается в пределах 5-10 м. Рядовые венцы устанавливаются на стойках длиной 0,5-0,8 м. Стойки с элементами венца обычно соединяются в паз и скрепляются скобами. Расстояние между венцами затягивается досками или горбылем и забутовывается вынимаемой породой.

В неустойчивых породах, которые допускают обнажение стенок шурфа хотя бы на 4 м, применяется сплошная венцовая крепь, возводимая снизу вверх (рис. 9), начиная от опорного венца

Рис. 9.Возведение сплошной венцовой крепи « снизу-вверх»

Рис. 8.Возведение крепи на стойках

Иногда вместо опорного венца по короткой стороне выработки в лунки можно укладывать два опорных бревна. На опорный венец (опорные бревна) укладываются рядовые венцы. Пространство между стенками шурфа и крепью забутовывается кусками породы. Работы по возведению крепи на длине звена (4-8 м) выполняются до вышерасположенного опорного венца.

В неустойчивых породах может также использоваться подвесная крепь, которая сооружается сверху вниз, при этом венцы подвешиваются один к другому скобами (рис. 10). Подвесная крепь применяется при проходке шурфов в глинистых породах, когда можно пройти участок шурфа на глубину 1-1,5 м без крепления. При этом используется подвесная крепь как на досках, так и на металлических стержнях (металлическая инвентарная крепь).

Рис. 10. Возведение сплошной венцовой крепи сверху-вниз

К установленному в выработке опорному венцу на подвесках из горбылей (стержней) подвешивается промежуточный венец и оба венца между собой соединяются стойками. В процессе углубки нижний венец подпирается временными стойками, длина которых с углубкой увеличивается. Расстояние между венцами затягивается горбылем или досками, и забучивается. Рядовые и основные венцы расклиниваются деревянными клиньями.

Прежде чем решать вопросы крепления необходимо оценить устойчивость пород. Глубина, до которой хрупкие породы могут оставаться стойкими, определяется из условия

, м,

где 0,2-1,0 - коэффициент структурного ослабления пород; - предел прочности пород на сжатие (пластичные глины1,8-4,6 МПа; непластичные глины – 5,0 -7,5 МПа; песчаные глины – 2,5-4,0 МПа; глинистые сланцы – 20-60 МПа), Па; - объемные вес породы,н/м³; - коэффициент концентрации напряжений в породах на контуре выработки.

Глубина, до которой сохраняют устойчивость пластические породы, определяется по формуле

, м,

где 1…2 - коэффициент запаса; - предел текучести пород,Па.

Расчет крепи включает определение величины горного давления и толщины элементов крепи. Давление горных пород ориентировочно можно установить по формуле

, Па,

где - мощность слабого слоя породы,м; - угол внутреннего трения пород наиболее слабого слоя: для плывучих пород от0^о до 18^о; для сыпучих пород 18^о-26^о; для мягких пород 25^о-50^о.

Диаметр элементов венца на стойках рассчитывается по формуле

, м,

где - расстояние между осями элементов длинной стороны венца (если сечение шурфа разделено на отделения, в расчет идет размер короткой стороны выработки),м; - расстояние между венцами,м; - расчетное сопротивление древесины на изгиб (табл. 8),Па.

Таблица 8. Расчетное сопротивление древесины

Расчетное сопротивление древесины на изгиб, МПа
Сосна, ель	Дуб	Лиственница	Кедр
13-16	17-18	15-16	11-12

Для сплошной венцовой крепи диаметр элементов венца устанавливается по формуле

, м.

Если известна толщина элементов венца (случай весьма распространенный на практике), решается обратная задача - устанавливается расстояние между венцами. Для этого случая зависимость для определения диаметра элементов венцовой крепи на стойках решается относительно

, м.