2.8. Выработки арочной формы

Вместе с тем, при своих высоких технических характеристиках - большой несущей способности и сопротивляемости горному давлению, длительным сроком службы без ощутимых затрат на ремонт и поддержание крепи в рабочем состоянии в период эксплуатации, бетонная крепь со сводчатым перекрытием обладает высокими трудозатратами на ее возведение и, соответственно, высокой стоимостью. Кроме того, при ее возведении затрачивается большое количество ручного труда, что снижает уровень состояния охраны труда – степень механизации возведения бетонной крепи не превышает 40-45%.

Для крепления горных выработок, пройденных в породах средней и выше средней устойчивости и горных давлениях средних значений разработана и широко применяется арочная металлическая жесткая и податливая крепи. Изготавливается крепь из спецпрофиля типа СП для жестких крепей и взаимозаменяемого спецпрофиля типа СВП для податливых крепей. Жесткие арочные металлические крепи применяются в породах, где подвижка массива в результате влияния горного давления отсутствует или незначительна. При значительной осадке пород кровли после их статического уравновешивания применяется арочная податливая крепь для предотвращения её деформации под действием горного давления.

Рама арочной крепи состоит из трех или пяти элементов – двух стоек и одного верхняка. Стойки пятиэлементных крепей состоят из стойки и «ножки». Верхняя часть стоек имеет форму коробового или сводчатого очертания для стыковки с арочным верхняком того же радиуса искривления. Стойки с «ножками» и верхняками соединяются накладкой «друг в друга» и зажимаются хомутами по два хомута на каждый стык. В зависимости от величины бокового горного давления стойки крепи могут устанавливаться на почву вертикально, с наклоном внутрь или с наклоном наружу При жесткой крепи хомуты затягиваются полностью при возведении крепи, а в податливых крепях затяжка хомутов при возведении крепи производится предварительно. Окончательная затяжка хомутов производится при установившемся горном давлении.

Шаг установки рам крепи зависит от величины горного давления и рассчитывается по приведенной ниже методике. Межрамное обнаженное пространство перекрывается в зависимости от величины горного давления деревянной или железобетонной «затяжкой», металлической сеткой, стеклотканью, торкрет-бетоном или набрызг-бетоном. Рамы для устойчивости соединяются между собой специальными планками, изготовленными из того же спецпрофиля или из уголковой стали и расклиниваются между стенками и кровлей забоя для фиксации крепи по маркшейдерским направлению и реперам.

Ниже приводятся чертеж (см. рис.10) и таблица расчетных формул для арочной крепи (см. табл. 13):

Рис. 10. Двухпутевая горная выработка, арочной формы сечения с полуциркульным сводом, закрепленная арочной металлической податливой крепью из спецпрофиля типа СВП

Таблица 13.

Расчетные формулы для определения параметров поперечного сечения выработок арочной формы, закрепленных металлической арочной податливой крепью изготовленной из спецпрофиля СВП

Технические параметры	Обозначения и расчетные формулы
Угол наклона стоек, град.	= 0 или 80
Угол дуги верхней части свода, град.	𝛽 = 120
Углы боков свода, град.	𝛾
Радиус дуги верхней, (осевой) части свода, мм	R1
Радиус боковых дуг свода, мм	R2 принимается равным 1,32 R1
Высота выработки от уровня головки рельс до центра осевой дуги свода, мм	= Hсв – (R1 + hр) = Hсв – (R1 + 160)
Высота свободного прохода для людей от уровня трапов или почвы выработки, при отсутствии трапов, мм	h=1800
Высота подвески контактного провода от уровня головки рельсов, мм	Н
Расстояние между подвижным транспортом (зазор), мм	b’ = 250 мм
Ширина выработки на высоте корпуса электровоза, мм	В однопутевой выработке В = А + n + m В двухпутевой выработке B =2А+n+b’+m
Минимальный зазор между токоприемником электровоза и крепью, мм	m´ = 200 мм
Половина ширины токоприемника, мм	Т = 450 мм
Габарит подвижного состава (ширина корпуса электровоза, мм	А - (по таблице приложения 21-24)
Расстояние от оси пути до оси выработки, мм	В однопутевой - b1 = В двухпутевой - b1 =
Расстояние между осями рельсовых путей при двухпутевой откатке, мм	b = А + b’
Минимальные зазоры между корпусом электровоза и крепью, мм	n = 700 мм и m = 350 мм
Высота верхней части свода	h” = 0,5 R1
Высота выработки от нижнего конца верхних дуг до начала дуги верхней части свода, мм	h’ = 0,41 R2
Высота выработки от головки рельс до начала боковых дуг, мм	h1 = - 0,033 R2
Высота выработки от балласта до начала боковых дуг, мм	h2 = + hр
Расстояние от балласта до головки рельс, мм	hр = 160 мм
Высота выработки в свету, мм	Hсв = + h´ + h”
Ширина выработки на уровне начала боковых дуг свода, мм	l1 = 1,59 R2
Ширина выработки на уровне начала дуги верхней части свода, мм	l2 = 1,73R2
Ширина выработки на уровне балласта, мм	l3 = l1 ± 0,175 h2*
Площадь сечения выработки в свету, м2	Sсв = h’ + h2+ 0,61 + 0,014
Периметр сечения выработки, м	P = l3 + 2,01 h2 + 0,9 R2 + 2,1 R1
* Примечание: В выражении l3 = l1 ± 0,175 h2 при стойках, направленных от центра выработки под углом принимается знак «плюс», к центру – «минус». При вертикально устанавливаемых стойках величина 0,175h2 = 0.

Рис.11. Однопутевая горная выработка, закрепленная арочной податливой крепью АП, изготовленной из спецпрофиля СВП по чертежам

«ЮжГИПРОШахт» (см.табл.15)

Рис. 12. Двухпутевая горная выработка, закрепленная арочной податливой крепью АП, изготовленной из спецпрофиля СВП по чертежам «ЮжГИПРОШахт» (см. табл. 15)

Расчеты по приведенным в этой таблице формулам производятся, как правило, при разработке типовых сечений выработок в проектных организациях и при выработке технических условий для изготовления крепей на заводах. На практике принимаются параметры сечения по таблицам стандартных величин размеров крепи, выпускаемых заводами.

Ниже приведена одна из таблиц типовых размеров сечений выработок, закрепленных металлической арочной податливой крепью типа АП, изготовляемой из спецпрофиля СВП, разработанных институтом «Южгипрошахт» с соответствующими чертежами.

При подготовке курсового проекта, следует пользоваться приведенной таблицей и чертежами, принимая за основу расчета ширину выработки l₁ на уровне высоты свободного прохода для людей, т.е. h = 1800 мм и по этим величинам, методом подбора, по таблице принимается сечение выработки и остальные элементы поперечного сечения.

Следует иметь в виду, что в однопутевой выработке (полуциркульного) очертания (см. рис. 11) – (R = r), а в двухпутевой – сводчатого очертания (см. рис. 12) – (R > r).

Таблица 15.

Таблица конструктивных размеров к схемам арочной крепи (к рис. 11 и 12)

S, м2	Р А З М Е Р Ы, мм															∝0
	r	R	Hпр	Hкр	h2	h1		hc	h0	ha	hб	B	Bкр	Впр	hсп+ hзат
5,2	1450	1650	3500	3380	3190	3030	1660	1500	1800	350	190	2940	2950	3250	120		102		39
6,0	1650	1650	3580	3460	3270	3110	1660	1500	1800	350	190	3270	3270	3570	120		102		«
7,1	1650	2110	3850	3710	3520	3360	1710	1550	1700	350	190	3550	3750	3900	140		82		49
8,9	2110	2110	3970	3830	3640	3480	1710	1550	1700	350	190	4160	4180	4510	140		82		49
11,2	2320	2620	4290	4140	3950	3790	1710	1550	1600	350	190	4720	4750	5120	150		97		42
12,7	2620	2620	4400	4250	4060	3900	1710	1550	1600	350	190	5200	5200	5570	150		97		42