21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Конструкции крепи выработок

27.12.2016

Конструкции крепи разведочных канав. Значительное количество разведочных канав проводят без крепления; крепят в основном глубокие канавы, проводимые в неустойчивых породах.
Крепят канавы деревом; в качестве основных несущих элементов используют бревна диаметром 12 см и более, а также подтоварник; вспомогательными элементами крепи являются доски и обаполы.
Конструкции крепи весьма просты; наиболее распространенная крепь представляет собой ряды горизонтальных распорок, устанавливаемых вверху и внизу выработки между досками, укладываемыми на боковых стенках канавы (рис. 112, а).
Конструкции крепи выработок

В весьма неустойчивых породах бока выработки ограждают затяжками из обапол (рис. 112,б). Расчет элементов крепи на прочность не производят; расстояние между распорками принимают в пределах от 1 до 1,5 м.
При длительном сроке службы канав, пройденных в сравнительно устойчивых породах, применяют простую распорную крепь (рис. 113).
Конструкции крепи выработок

Разведочные траншеи не крепят, так как устойчивость боковых стенок обеспечивается приданием им необходимого угла наклона; на горных предприятиях траншеи также проводят без крепления.
Основные конструкции крепи горизонтальных подземных выработок. Деревянная крепь имеет широкое распространение в горизонтальных подземных выработках с относительно небольшим сроком службы (до 3—5 лет); к таким выработкам, в частности, относятся и горноразведочные.
Основной конструкцией деревянной крепи является неполная крепежная рама трапециевидной или реже прямоугольной формы (рис. 114), состоящая из верхняка и двух стоек. Верхняк и стойки изготовляют из круглого леса диаметром более 15 см; в трапециевидной раме угол наклона стоек принимают равным 80—85°. Соединения стоек с верхняком, называемые замками, могут быть различными («в лапу», «в паз», «в шип», «впритык»); наибольшее распространение получили замковые соединения «в лапу» (рис. 115). Нижние концы стоек иногда заостряют на конус, при этом конструкция крепи становится податливой; после установки рамы она при большом первичном горном давлении сверху может опускаться без поломок на 10—15 см за счет внедрения в породу почвы и частичного смятия заостренных концов стоек. Податливость крепи обеспечивает увеличение срока ее службы. Чтобы под влиянием бокового давления стойки рамы не выжимались внутрь выработки, концы их заводят в лунки глубиной 10—20 см, устраиваемые в почве выработки.
Конструкции крепи выработок
Конструкции крепи выработок

При умеренном горном давлении крепежные рамы устанавливают в выработке на расстоянии 0,5—1,5 м — крепление вразбежку; при значительном давлении их устанавливают вплотную одна к другой — сплошное крепление (рис. 116).
В местах замкового соединения раму тщательно расклинивают деревянными клиньями.
При креплении вразбежку кровлю и бока выработки для предохранения от вывалов породы ограждают затяжкой из обапол (при крепких породах бока выработки не затягивают).
Диаметр крепежного леса рассчитывают исходя из величины горного давления, определяемого по формулам, изложенным ранее.
Конструкции крепи выработок

Диаметр верхняка рамы рассчитывают на изгиб, как балку на двух опорах; при параболическом своде формула будет иметь следующий вид:
Конструкции крепи выработок

где Rиз — расчетное сопротивление на изгиб, кгс/см2.
Диаметр стойки рамы рассчитывают на сжатие при продольном изгибе по формуле
Конструкции крепи выработок

где l — высота стойки, см;
Rсж — расчетное сопротивление на сжатие, кгс/см2.
Крепежную раму обычно сооружают из леса одного диаметра, принимая его равным наибольшему из определенных по формулам (XV.6) и (XV.7).
При сопряжении двух выработок (например, штольни и рассечки) под прямым углом (рис. 117, а) в штольне устанавливают камерную раму 1, сооружаемую обычно из бревен несколько большего диаметра, чем стойки крепежных рам, на которую укладывают верхняки полурам 2, имеющих только по одной стойке. При сопряжении выработок под острым углом (рис. 117, б) в рассечке устанавливают еще вспомогательную раму 3 для опоры верхняков полурам, возводимых в этой рассечке. При пересечении выработок под прямым углом (рис. 117, в) в штольне устанавливают не одну, а две камерные рамы 1, на которые укладывают верхняки. Пересечение выработок под острым углом (рис. 117, г) требует дополнительной установки двух вспомогательных рам 3.
Конструкции крепи выработок

Выработки со слабой (пучащей) почвой крепят полными крепежными рамами; дополнительным элементом полной рамы является лежень 3 (см. рис. 114, б), укладываемый на почву выработки.
При сравнительно устойчивой, но все же нуждающейся в креплении кровле и крепких устойчивых боковых стенках выработки крепь может состоять из верхняков (потолочная или бесстоечная крепь), заводимых в выемки боковых стенок (рис. 118, а) или укрепляемых в подвесках, вставляемых в неглубокие шпуры, пробуренные около кровли (рис. 118, б).
Металлическая крепь, характеризующаяся большой прочностью и долговечностью, имеет широкое распространение на горных предприятиях. Основными элементами крепи являются металлические рамы, арки и кольца, устанавливаемые в выработках вразбежку и металлические (или реже железобетонные) затяжки.
Такие конструкции крепи в горноразведочных выработках применяют редко, поэтому опишем их кратко.
Конструкции крепи изготовляют из рельсов, швеллеров, двутавровых балок и металла специального взаимозаменяемого профиля (СВП). Конструкции металлической крепи сооружают жесткими, податливыми и шарнирными. Податливость крепи необходима в условиях неустановившегося горного давления. Шарнирность крепи обеспечивает сохранность и устойчивость крепи при косонаправленном давлении. Трапециевидная металлическая крепь, изготовляемая из рельсов или двутавровых балок, соединенных между собой уголками или литыми соединительными деталями, представляет собой неполные или полные крепежные рамы.
Проста по конструкции арочная жесткая крепь (АЖ), состоящая из изогнутых в виде полуарок двутавровых балок, соединяемых фигурными планками и болтами.
Конструкции крепи выработок

На рис. 119 изображена арочная шарнирная крепь (АШ), состоящая из изогнутых двутавровых балок или рельсов 1, стоек 2 с приваренными к ним башмаками 3, которые, охватывая деревянный прогон 4 (бревно, ось которого параллельна оси выработки), образуют шарнир. По длине каждого прогона монтируют 2—3 арки; прогоны по длине выработки соединяют между собой скобами.
Наибольшим распространением среди конструкций металлической крепи пользуется арочная податливая крепь (рис. 120), составляемая из верхней 1 и двух боковых балок 2, соединяемых между собой хомутами 3. Такое соединение обеспечивает податливость крепи (впрочем, при затягивании гаек до отказа крепь работает как жесткая). Стойки арки опираются стальными башмаками 4 на деревянные лежни 5; для соединения стоек между собой (по длине выработки) служат стяжки 6.
Бетонную и железобетонную крепь применяют на горных предприятиях для крепления выработок с большим сроком службы. Одна из конструкций железобетонной крепи приведена на рис. 121.
Конструкции крепи выработок

Штанговая (анкерная, болтовая) крепь имеет весьма своеобразную конструкцию. Она представляет собой штанги, устанавливаемые в шпурах, пробуренных в кровле (а в частном случае и в боках) горной выработки. Существует несколько гипотез работы штанговой крепи: «подвешивания» породных слоев, «сшивания» породных слоев в одну пачку, «прошивания» однородной трещиноватой породы.
Применяются стальные, железобетонные и деревянные штанги; в последние годы в некоторых странах получают распространение штанги из полимерных материалов. Наибольшим распространением пользуются стальные штанги.
Стальную штангу с помощью специального устройства (замка) укрепляют в конце шпура, а затем на ее конец, выступающий из устья шпура, навинчивают гайку.
Наиболее простая конструкция стальной штанги показана на рис. 122,а. Штанга состоит из стержня 3 длиной 1—1,6 м из мягкой конструкционной стали диаметром 19—38 мм. На одном ее конце имеется прорезь, в которую вставляется клин 1, а на другом резьба.
Конструкции крепи выработок

Установка штанги осуществляется следующим образом: стержень с клином вставляют в шпур до упора клина в торцовую стенку шпура (глубина шпура должна соответствовать длине штанги). По хвостовику штанги, выступающему из устья шпура, наносят удары (ручным или пневматическим молотком),вследствие чего клин входит в прорезь стержня на большую глубину, раздвигает разрезанные его части и заклинивает их в шпуре. На выступающим конец стержня надевают шайбу 4 и, завинчивая гайку 5, прижимают ее плотно к породе. Основным недостатком данной конструкции является то, что штанги пригодны для одноразового использования, так как их нельзя извлечь из шпуров.
На рис. 122,б изображена одна из конструкций штанг, извлекаемых из шпуров для повторного использования. Штанги такой конструкции закрепляют в шпуре не за счет расклинивания разрезанной части стержня, а за счет распора разрезанной гильзы. На стержень штанги 3 с клиноконическим конусом надевают распорную гильзу 2 и установочную трубу 6. В таком виде штангу вводят в шпур. При ударах трубой по гильзе последняя перемещается к концу стержня. Ее разрезные перья расширяются, обеспечивая первоначальный распор замка в шпуре. После этого трубу снимают со стержня и с помощью шайбы 4 и гайки 5, навинчиваемой на резьбу, растягивают штангу. Вследствие этого клиновый хвостовик еще больше расширяет перья гильзы, прочно закрепляя штангу в шпуре. Извлечение штанги для повторного использования достигается при отвертывании гайки после ударов по хвостовику стержня и поворота его против часовой стрелки на 90°.
Штанги располагают рядами поперек выработки; в. зависимости от устойчивости пород на каждую штангу приходится от 1 до 3 M2 закрепляемой площади кровли.
При неустойчивой кровле металлические штанги используют в комбинации с верхняками (рис. 123).
Конструкции крепи выработок

Иногда взамен стальных применяют деревянные штанги диаметром. 30—80 мм, закрепляемые в шпурах нижним и верхним клиновыми замками. Институтом ЦНИГРИ проведены исследования по использованию штанг из прессованной древесины березы. Прочность штанг из прессованной древесины на разрыв приближается к прочности стали (стержень из прессованной древесины диаметром 30—40 мм равнопрочен стальному стержню диаметром 20—25 мм). Помимо высокой прочности, прессованная древесина обладает способностью быстро набухать, впитывая ,влагу, эта способность используется в некоторых конструкциях штанг не только для усиления их распора в шпуре, но и для натяжения. Штангу с продольными прорезями на обоих концах (для деревянных клиньев) можно устанавливать с набухающей деревянной подкладкой между опорной шайбой и породой, обеспечивающей натяжение штанги (рис. 124).
Конструкции крепи выработок

Сравнительно широкое применение на горных предприятиях имеет железобетонная штанговая крепь — в пробуренные шпуры вставляют проволочную или прутковую арматуру и подают раствор быстротвердеющего бетона. Железобетонную штанговую крепь эффективно применяют совместно с покрытием стенок выработки тонким слоем торкрет-бетона. При штанговой крепи из полимерных материалов используют стеклопластиковые стержни, закрепляемые в шпурах синтетическими смолами.
Стальная и деревянная штанговая крепь находит применение при горноразведочных работах.
Основные конструкции крепи вертикальных выработок. Деревянная крепь является основным видом крепи для разведочных шурфов и стволов шахт, на горных предприятиях ее используют иногда в качестве временной проходческой крепи, а также в качестве постоянной крепи для неглубоких стволов, гезенков и вентиляционных шурфов с небольшим сроком службы.
Основным элементом прямоугольной деревянной крепи является венец из четырех бревен или брусьев, соединяемых между собой «в лапу» (рис. 125). Венцы для разведочных шурфов изготовляют также из подтоварника и пластин. Венцы располагают в выработке перпендикулярно ее оси вплотную друг к другу или на некотором расстоянии один от другого. Соответственно этому различают три типа венцовой крепи: сплошную, на стойках и подвесную. Кроме обычных венцов, называемых иногда промежуточными, в конструкцию крепи включают опорные (основные) венцы, отличающиеся тем, что бревна короткой или длинной стороны удлинены. Выступающие из венца концы этих бревен, называемые «пальцами», заводят в лунки, устраиваемые в стенках выработки. Опорные венцы служат для поддержания прочих венцов и устанавливаются через 2—8 м один от другого. Иногда вместо опорного венца по короткой стороне выработки укладывают в лунки два опорных бревна.
Конструкции крепи выработок

При сплошной крепи на установленном в выработке основном венце возводят в направлении снизу вверх промежуточные венцы (рис. 126,а). При неустойчивых породах промежуточные
венцы можно устанавливать в направлении сверху вниз вслед за подвиганием забоя —при этом их подвешивают к основному венцу скобами (рис. 126,б). После установки каждый венец тщательно расклинивают.
В стволах шахт и шурфах (при достаточно большой площади) устраивают отделения (подъемные, лестничные и др.). По мере возведения крепи выработку армируют. Армированием называют установку вандрутов, расстрелов, направляющих, лестничных полков и лестниц (рис. 127).
Вандруты (прогоны) — брусья, которые устанавливают вертикально попарно вдоль длинных сторон выработки, прикрепляют к венцам и соединяют между собой расстрелами. Вандруты и расстрелы придают жесткость венцовой крепи.
Конструкции крепи выработок

Расстрелы делят поперечное сечение выработки на отделения. В подъемных отделениях на расстрелах устанавливают деревянные или металлические проводники, по которым скользят направляющие подъемных сосудов.
В лестничных отделениях через 4—5 м устраивают полки из досок толщиной 4—5 см, оставляя в них лазы размером 600X700 мм. Лестницы шириной 400 мм устанавливают между полками под углом 80° и таким образом, чтобы они не располагались над лазами в полках. Лестничные отделения отшиваются от подъемных досками.
Венцовую крепь на стойках применяют для крепления выработок, проходимых в достаточно устойчивых породах. Крепь возводят от опорного венца снизу вверх, между венцами устанавливают стойки длиной 0,6—1 м. Стойки с элементами венца обычно соединяют в паз и скрепляют скобами.
Между венцами стенки выработки закрепляют затяжками. Расстояние между опорными венцами выбирают в пределах от 10 до 15 м.
Конструкции крепи выработок

Для возведения крепи вслед за углубкой (сверху вниз) применяют подвесную венцовую крепь (рис. 128). К установленному в выработке опорному венцу на металлических стержнях подвешивают промежуточный венец и соединяют оба венца между собой стойками. Стенки выработки между венцами закрепляют затяжками. К промежуточному венцу подвешивают следующий; расстояние между опорными венцами составляет 10—20 м, между смежными венцами 1—1,3 м.
При армировании выработок, закрепленных венцовой крепью на стойках и венцовой подвесной крепью, вандруты обычно не устанавливают, а расстрелы соединяют непосредственно с длинными элементами венцов.
Металлическая крепь представляет обычно кольца или рамы, изготовленные из уголковой или швеллерной стали, размещаемые в выработке на подвесках (соединяемые в некоторых случаях распорками). Промежуток между рамами закрепляют обычно деревянными затяжками. Такую крепь применяют при проходке шурфов круглого сечения и в качестве временной крепи (временной называют крепь, применяемую при сооружении ствола до возведения постоянной крепи) при проходке круглых и прямоугольных стволов. В сложных горно-геологических условиях стволы эксплуатационных шахт закрепляют металлической тюбинговой крепью. Тюбинг представляет собой литой чугунный или реже стальной сегмент. В стволе тюбинги сбалчивают между собой. Образуется цилиндр, являющийся высокопрочной, долговечной и водонепроницаемой крепью.
Бетонная, каменная и железобетонная крепь применяется в качестве постоянной крепи стволов эксплуатационных шахт. Наибольшее распространение при проведении стволов круглого сечения получила бетонная монолитная крепь.
Применение каменной крепи (из бетонитов или кирпича) с каждым годом сокращается.
Конструкции крепи выработок

В отдельных случаях для крепления стволов применяют железобетонную штанговую крепь с покрытием стенок выработки торкрет-бетоном (на металлическую сетку или без нее); в крепких устойчивых породах стволы могут крепиться торкрет-бетоном.
Стволы, закрепленные бетоном, железобетоном, металлом, армируют металлической или смешанной (металлические расстрелы и деревянные проводники) армировкой.
Конструкции крепи наклонных выработок. Крепь наклонных выработок в зависимости от их назначения и срока службы может быть деревянной, металлической, бетонной и железобетонной. В горноразведочных выработках практически находит применение только деревянная крепь. Основной конструкцией деревянной крепи для выработок с наклоном до 45° является крепежная рама, при большем наклоне — венец. При наклоне менее 15° выработки обычно крепят рамами трапециевидной формы, при больших углах применяют прямоугольные рамы.
Характерные изменения в конструкциях крепи выработок с различными углами наклона сводятся к следующим:
1. При наклоне выработки менее 10° неполные крепежные рамы по своей конструкции не отличаются от крепи горизонтальной выработки, однако расклинку рам производят с большей тщательностью.
2. При наклоне выработки 10—20° между стойками смежных рам устанавливают распорки.
3. При наклоне выработки 20—30° распорки между смежными рамами устанавливают не только в верхней части стоек, но и в их основании.
4. При наклоне выработки 30—45° крепь упрочняют поперечными лежнями, т. е. неполные крепежные рамы заменяют полными рамами, между которыми вверху и внизу устанавливают распорки.
5. При наклоне выработки более 45° крепь превращается в венцовую на стойках, причем при выработках значительного сечения в конструкцию венцовой крепи входят и опорные венцы. Наклонные выработки могут крепиться также сплошной рамной или венцовой крепью.