Область применения трапециевидной крепи

Сопротивление крепи. Сопротивление крепи, требуемое для поддержания подготовительных выработок с трапециевидной формой поперечного сечения, пройденных на глубине 800 м, определяется в основном прочностью породного массива и шириной выработки. Она возрастает по мере уменьшения прочности пород и увеличения ширины штрека. При ширине выработки 5 м (при которой еще имеется возможность поддерживать выработку без особых осложнений) и пределе прочности пород 30—40 МПа требуемое удельное сопротивление крепи 200—600 кН/м2 вполне может быть реализовано на практике.

Граничные условия применения выработок с трапециевидной формой поперечного сечения. При современной технике крепления подготовительных выработок, исходя из опыта шахт «Паттберг» и «Цольферейн», можно сформулировать следующие граничные условия применения выработок с трапециевидной формой поперечного сечения шириной до 5 м на глубине 800 м:

вмещающие породы должны состоять из слоев толщиной не менее 10 см;

на участках, отрабатываемых в обратном порядке, предел прочности боковых пород в 5 м над и под выработкой должен быть не менее 15 МПа;

- на участках, отрабатываемых в прямом порядке, где выработки подвергаются более сильному давлению, предел прочности боковых пород должен превышать 20 МПа;

- в зонах влияния краевых частей по соседним пластам, где давление еще более велико, предел прочности боковых пород должен быть не менее 35 МПа;

- следует предупреждать появление вывалов породы из кровли в призабойном пространстве. Поэтому необходимо обращать особое внимание на зоны тектонических нарушений и зоны влияния краевых частей по соседним пластам, в которых склонность пород к вывалам увеличивается;

- породы почвы должны выдерживать нагрузку от стоек крепи;

- удельное сопротивление крепи должно составлять не менее 200 кН/м2, т. е. быть выше, чем у арочной крепи. В зонах влияния краевых частей по соседним пластам необходима не только более высокая прочность боковых пород, но и более высокое удельное сопротивление крепи — не менее 400 кН/м2, что может потребовать уменьшения расстояния между рамами и установки дополнительных средних стоек;

- при применяемых в шахтах Рурского бассейна приводах струговых установок и забойных конвейеров мощность пласта должна быть не менее 1,2 м (при нежелательности подрывки кровли пласта в выемочных штреках с прямоугольной формой поперечного сечения);

- в случае применения гидравлических стоек мощность пласта не должна превышать 3,5 м (в связи с наличием гидростоек с требуемым усилием начального распора 250—350 кН только до указанной мощности);

- при ведении штреков без подрывки кровли угол падения пласта не должен превышать 18°, так как в противном случае придется увеличивать ширину конвейерного, ходового и рельсовых отделений, что приведет к необходимости проводить штрек шириной более 5 м;

- при применении рамной крепи со средними стойками, как и при рамно-анкерной крепи, успех может быть обеспечен только при точном соблюдении паспорта крепления. Поэтому штреки с трапециевидной формой поперечного сечения рекомендуется предусматривать только в тех случаях, когда может быть гарантировано высокое качество возведения крепи.

Техника крепления. Современные выемочные штреки с трапециевидной формой сечения на участках, отрабатываемых в обратном порядке, имеют ширину (по верхнякам) от 3,2 до 4,2 м, а на участках, отрабатываемых в прямом порядке, — 4,2—6,2 м. Считается, что особых затруднений при поддержании штреков не возникает в тех случаях, когда их ширина не превышает 5 м. Высота штреков составляет обычно 2—3,5 м.

На примере разработанного на шахте «Паттберг» паспорта крепления выемочного штрека (рис. 7.32) можно видеть, как путем удачного согласования требований к поддержанию штрека и размещению в нем транспортных устройств можно преодолевать затруднения, возникающие обычно на сопряжении штрека с лавой. При проведении штрека стойки крепи устанавливают под цельнометаллический верхних длиной 4,2 м (см. рис. 7.32, а). По сравнению с верхняками длиной 5 м это обеспечивает ряд преимуществ технологического характера. Оба ряда средних стоек устанавливают на небольшом расстоянии от забоя. Стойки опираются на уложенные поперек выработки деревянные или металлические лежни, служащие для предотвращения смятия породных слоев почвы и выдавливания их в штрек. На участке сопряжения штрека с лавой указанные стойки не убирают, так как при безнишевой выемке угля в лаве струговой установкой свободная ширина выработки 2,3 м достаточна для беспрепятственной передвижки вынесенного на штрек привода и размещения дробилки и пункта перегрузки угля на ленточный конвейер. Пространство между средними стойками предназначено для доставки материалов и оборудования. Па сопряжении с лавой к основному верхняку с помощью соединительных накладок крепят консольный верхняк длиной 1,4 м (см. рис. 7.32,б), который после прохода лавы подхватывают деревянным костром (см. рис. 7.32, в). При таком способе наращивания верхняка в противоположность длинному составному верхняку с расположенными посредине его соединительными накладками в нем имеется только одно слабое место, не играющее заметной роли. Соединение верхняка накладками является слабым местом по той причине, что верхняк начинает оказывать полное сопротивление изгибу (такое же, как у цельного верхняка) после его значительного прогиба. Разница в поведении цельного верхняка длиной 4,2 м и составного длиной 5 м видна из схем, приведенных на рис. 7.33. Если в первом случае прогиб верхняка составил 0,01 м, то во втором случае в тех же условиях он был во много раз больше (0,61 м).