Матеріали для кріплення і конструкції кріплення гірничих виробок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Матеріали для кріплення і конструкції кріплення гірничих виробок

Металеве кріплення. Металеве кріплення унаслідок високої його міцності, довговічності, вогнестійкості і можливості повторного використання широко застосовують у капітальних і підготовчих виробках у вигляді арок, трапецієподібних діжцеподібних рам і кілець, що можуть бути жорсткими, податливими і шарнірними (рис. 2-5).

Рис. 8 - Металеве кріплення

Трапецієподібні металеві рами відносяться до жорсткого кріплення і застосовуються у виробках із значним терміном службі (більше 3--5 років).

Трапецієподібні металеві рами застосовують у виробках із терміном служби від 3 до 10 років при стійкому гірничому тиску. Елементи трапецієподібних рам виготовляють із двотаврових балок № 16--17. З'єднання верхняка зі стояками здійснюють за допомогою накладок або спеціальних башмаків. Гідностями металевого трапецієподібного кріплення є простота виготовлення й установки. Недоліками є відсутність податливості, і менша несуча спроможність елементів кріплення, чим в аркових конструкціях. виробка кріплення анкер

Аркове кріплення виконується у вигляді жорстких, шарнірних або податливих конструкцій. Жорстке кріплення виготовляється у вигляді двохшарнірної арки із двотавру № 14--20, із залізничних та рудничних рейок і звичайно складається з двох піварок, що поєднуються у замку за допомогою металевих накладок і болтів.

Найбільш поширене аркове податливе трьохланкове кріплення КМП-А3 зі спецпрофілю СВП, що складається з 3-х елементів: верхнього сегмента, обкресленого одним радіусом, і 2-х бічних елементів, криволінійних по всієї довжині або що мають прямолінійну ділянку (рис. 2-6). Елементи арки з'єднують внахлест і стягують двома хомутами. Арки звичайно встановлюють через 0,5--1,2 м і з'єднують між собою в 3-х місцях міжрамними стяжками (розстрілами). Податливість кріплення обумовлюється ковзанням елементів у вузлах їхніх сполучень після того, як зовнішнє навантаження перебільшує сили тертя. У трьохланкового кріплення вертикальна податливість досягає 300--350 мм.

Рис. 9 - Конструкція аркового металевого податливого кріплення; замок: 1, 2 - скоба, 3 - верхня планка, 4 - нижня планка, 5 - гайка

В умовах, коли необхідно забезпечити більшу податливість, використовується п'ятиланкове аркове кріплення КМП-А5 з податливістю до 1000 мм, яка досягається за рахунок використання додаткових стійок.

Для забезпечення стійкості у подовжньому напрямку між рамами, арками або кільцями кріплення обов'язково повинні встановлюватись дерев'яні або металеві розпірки в кількості не менше двох на кожний елемент. Іноді дерев'яні розпірки встановлюють суцільно, тоді вони виконують роль звичайної затяжки.

Кам'яне і бетонне кріплення застосовують для кріплення виробок із великим терміном служби і при значному гірському тиску поза зоною впливу очисних робіт (рис. 2-7). Бетоном і каменем кріплять переважно основні виробки приствольного двора, камери, квершлаги, польові штреки.

У якості основної форми застосовують склепінну з прямолінійними або (при значному боковому тиску) криволінійними стінами. Кріплення складається із фундаментів, стін і склепіння. Фундаменти являють собою частину стін, що розташовується нижче рівня поверхні підошви, та мають глибину: з боку водовідливної канавки 500, з іншого боку 250 мм. Товщина бетонного кріплення приймається в залежності від розмірів поперечного перетину виробки у світлі і міцності порід. В практиці гірничих робіт товщина бетонного кріплення звичайно знаходиться в діапазоні 150--500 мм.

В породах, схильних до здимання, бетонному кріпленню надають замкнуту форму у вигляді конструкції із зворотнім склепінням і кільцевої.

Кам'яне кріплення зводиться зі штучних каменів на цементно-пісковому розчині. При значному гірському тиску і зсуві порід застосовують податливе кам'яне кріплення, що будується з литих каменів з укладкою між ними пружних прокладок. В загальному обсязі кріплення кам'яне кріплення є мало поширеним, оскільки для його зведення необхідна цеглина особливої якості (звичайні цеглини швидко розмокають і руйнуються), а також із-за високої трудомісткості зведення. Те ж стосується і кріплення із бетонних блоків (бетонітів).

Рис. 10 - Конструкції кам'яного та бетонного кріплення: а - кам'яне, б - бетонне, в - змішане; 1 - склепіння; 2 - стіни; 3 - фундаменти; 4 - замок; 5 - п'ята.

Гідністю кам'яного кріплення є його здатність сприймати гірський тиск відразу після зведення, що визначає його застосування при швидкому розвитку гірського тиску. Недоліки - значна трудомісткість робіт із зведення кріплення, наявність швів, що знижують міцність і монолітність кріплення.

Бетонне монолітне кріплення характеризується більшою міцністю в порівнянні з кам'яним і кращим приляганням до породи. Крім того, її зведення можна цілком механізувати, що різко підвищує продуктивність праці і знижує трудомісткість і вартість робіт.

Оскільки звичайне бетонне кріплення добре сприймає лише стискаюче навантаження, у найбільше відповідальних капітальних виробках або їхніх ділянках при великих навантаженнях, особливо нерівномірних, застосовують монолітне залізобетонне кріплення, яке завдяки арматурному посиленню здатне сприймати також розтягуючі і зсувові навантаження.

При зведенні монолітного залізобетонної кріплення гірничих виробок застосовують гнучку, жорстку і змішану арматуру. Гідність монолітного залізобетонного кріплення полягає у великій несучій здатності, монолітності, гарному приляганні до навколишніх порід і можливості застосування при різноманітній формі поперечного перетину виробок. Водночас таке кріплення характеризується великою трудомісткістю в зведенні і витратою значної кількості металу.

Змішаним називають кріплення, основні несучі елементи якого виконують із 2-х або більш видів матеріалів. Металеві верхняки або 3-х шарнірні арки застосовують у поєднанні з дерев'яні стояками при відносно великих прольотах виробок і значному вертикальному тискові, але при невеликому терміні служби виробки. У капітальних виробках при відсутності бічного тиску часто застосовують металеві верхняки з двотавру у поєднанні з вертикальними кам'яними стінами. Між металевими верхняками влаштовують невеликі бетонні або кам'яні склепіння, або цей простір затягують з/б затяжками. Застосовують також склепінне кріплення зі стінами з каменів і бетонним склепінням.

У сполученні із звичайними видами кріплення може використовуватись штангове кріплення (див. наступний матеріал). Достоїнства і вади змішаних конструкцій визначаються видом використовуваного матеріалу.

Штангове кріплення являє собою систему закріплених у шпурах штанг, розташованих у масиві порід по контурі виробки і призначених разом із підтримуючими елементами (підхопленнями або опорними плитами) для зміцнення породного масиву з метою забезпечення стійкості гірничої виробки.

Принципова особливість такого кріплення складається в тому, що штанги (анкери), зміцнюючи масив порід, дозволяють максимально використовувати його власну несучу здатність, завдяки чому в більшості випадків відпадає необхідність у застосуванні звичайних підтримуючих видів кріплення.

Рис. 11 - Схеми кріплення виробок штангами: а, ж - з опорними плітками; в, д - з прямолінійними підхопленнями з дерева або металу з дерев'яною затяжкою; б, г, е, з - з арковими стальними підхопленнями

Штангове (анкерне) кріплення, при правильному його застосуванні, дозволяє з мінімальними витратами матеріалу і праці забезпечити підтримку виробок у справному стані в різноманітних умовах: при шаруватих і нешаруватих тріщинуватих породах, поза зоною і у зоні впливу очисних робіт, у виробках різноманітних форм поперечного перетину у якості постійного і тимчасового кріплення, самостійно або в сполученні з іншими видами кріплення. В даний час застосовують штанги металеві, залізобетонні, дерев'яні і сталеполімерні.

Металеві анкера (найбільше поширені) складаються з круглого стержня, на однім кінці якого є різьблення і гайка, а на другому так званий замок, за допомогою якого штанга закріплюється в шпурі.

Замки виготовляють із металу і розділяють на клино-щілинні, розпірні і вибухо-розпірні.

Рис 12. Бетонне кріплення ствола: 1 - устя, 2 - кріплення, 3 - сполучення із горизонтальними виробками, 4 - зумпф, 5 - вінець; б - вінці

В якості опорно-підтримуючих елементів на анкерах застосовують сталеві опорні плитки, підхвати з прокатних профілів (швелер, спецпрофіль, спарені кутки та ін.) або дерев'яних пластин, а також затяжку (металеву сітчасту або решітчасту, дерев'яну, або з тонких профільованих сталевих листів). Для захисту оголених порід від вивітрювання і елементів кріплення від корозії в необхідних випадках застосовують торкрет- або набризкбетонне покриття.

Кріплення вертикальних виробок. При кріпленні вертикальних гірничих виробок переважно застосовують монолітне бетонне, кам'яне та металеве кріплення.

В якості підтримуючого використовується аркове жорстке або податливе кріплення зі спецпрофілю. Зводять таке кріплення як постійне. Застосовується також анкерне кріплення у чистому вигляді, або у комбінації з верхняком металевої арки (рис. 2-15).

Якщо породи стійкі, але схильні до відшарування, а постійне кріплення зводиться вслід за посуванням вибою, то застосовують привибійне огороджуюче висувне кріплення і підвісні дерев'яні або металеві верхняки з затягуванням.

Контрольні питання

1. Які форми поперечного перетину виробок застосовуються на практиці і чим визначаються їх вибір?

2. Перелічите вимоги Правил безпеки до розмірів поперечного перетину виробки у світлі?

3. Назвіть елементи кріплення. При яких умовах застосовується:

металеве кріплення;

дерев'яне кріплення;

залізобетонне;

монолітне залізобетонне кріплення

збірне залізобетонне кріплення

штангове кріплення

кам'яне;

4. Дайте визначення змішаному кріпленню.

5. Що таке СВП та ЗПК?

6. Що таке тимчасове кріплення?

7. Опишіть конструкцію тимчасового кріплення.

Размещено на Allbest.ru