5.1 Проходка и крепление штолен в различных инженерно-геологических условиях.

Проходку обычно начинают из предпортальной выемки с закреплением лобового откоса – крепление врезки. В скальных грунтах необходимость в крепление врезки отпадает. В дальнейшем осуществлять проходку с устройством временной штольневой крепи, характер которой определяется устойчивостью грунтов. В крепких скальных грунтах закрепляют только кровлю выработки, в средних и слабых скальных грунтах – неполный дверной оклад, в мягких грунтах требуется большая площадь опирания стоек, в слабых и неустойчивых грунтах выполняют забивную крепь.

5.2 Деревянная крепь штолен в виде неполного и полного дверного окладов

Временная деревянная крепь для штольни состоит из деревянных рам-дверных окладов. Полный дверной оклад трапецеидальной формы (рис. 101, а) состоит из четырех частей: горизонтального бревна — верхняка, двух наклонных стоек, поддерживающих верхняк, и лежня. Для верхняка и лежней рам применяют круглый лес диаметром 20-30 см, а для стоек — диаметром 18-26 см. Полные дверные оклады применяют при проходке штолен в мягких и неустойчивых породах. В этом случае давление от стоек передается через лежень на большую поверхность породы.

Дверной оклад без лежня называют неполным (рис. 101,6), в этом случае нижние концы стоек углубляют в породу на 10— 15 см. Такую крепь устраивают в крепких и устойчивых породах.

Рис. 101. Дверные оклады (а, б) и соединение их элементов (в, г): а — полный дверной оклад; б — то же неполный; в — соединение элементов оклада «зуб»; г — то же в «шор»; 1 — верхняк; 2 — стойка; 3 — лежень

Отдельные элементы дверного оклада соединяются в «зуб» (рис. 101, в) или в «шор» (рис. 101, г).

При большом горном давлении и в местах сопряжений с другими выработками дверные оклады устанавливают вплотную один к другому, такую крепь называют сплошной. В большинстве случаев, в зависимости от инженерно-геологических условий, дверные оклады устанавливают на расстоянии 0,75-1,5 м и раскрепляют в продольном направлении распорками (рошпанами) диаметром 10-12 см (рис. 102). Вверху рошпаны устанавливают у стыков верхняка со стойками, внизу-на высоте 0,5 м от подошвы выработки. С элементами дверных окладов распорки соединяют врубкой в «шор» и металлическими скобами.

Кровлю и бока штольни крепят затяжками— досками толщиной 4-6 см или горбылями. Длину затяжек принимают на 30— 40 см больше расстояния между осями смежных рам. При проходке в устойчивых породах бока штольни оставляют без крепления или крепят досками вразбежку. В слабых породах бока штольни крепят затяжками вплотную и раскрепляют клиньями.

Затяжки в кровле (марчеваны) устанавливают под некоторым углом: одним концом их опирают на верхняк последней рамы, а другим заводят в штрабу, сделанную в грунте верхней части забоя. После установки очередной рамы на ее верхняк кладут поперечную доску толщиной 5-6 см и шириной 18-20 см, называемую филатой. При помощи временных клиньев, забиваемых между филатой и верхняком рамы, прижимают передние концы марчеван вплотную к породе. Затем поочередно вынимают клинья из-под филаты, устанавливают вместо них марчеваны на следующую заходку и забивают постоянные клинья между филатой и марчеванами и т. д. В случае увеличения горного давления штольню дополнительно раскрепляют установкой промежуточных рам, средних стоек и подхватов. В подошве штольни устраивают водоотводную канавку шириной 30-40 см и глубиной 40-60 см, в зависимости от притока грунтовых вод.

Вместо деревянных рам для крепления штолен применяют также инвентарные металлические рамы (рис. 103, а-0), изготовляемые из железнодорожных рельсов, двутавровых балок, а также железобетонные рамы из отдельных сборных элементов (рис. 103, г). Преимущество крепления инвентарными рамами — возможность их многократного использования, огнестойкость, быстрота сборки и разборки.

В последнее время в горной промышленности широкое распространение получила арочная податливая крепь типа АП, изготавливаемая из металла специального коробчатого профиля СВП (рис. 104). Арочная форма крепи близка к очертанию свода обрушения, что позволяет лучше воспринимать горное давление. Податливость крепи обеспечивается специальной конструкцией звена, соединяющего ее элементы. Крепь имеет невысокую стоимость, преимуществом ее является также возможность многократного применения.

Арочная податливая трехзвенная (АП-3) и пятизвенная (АП-5) крепь применяется для крепления штольнеобразных выработок сечением 6-17 м2 при различных геологических условиях.

Проходку штолен в скальных грунтах ведут буровзрывным способом. Цикл состоит из следующих процессов: бурения шпуров, закладки зарядов и взрывания, проветривания выработки, оборки породы с креплением кровли, погрузки грунта в вагонетки с откаткой, разработки лунок под стойки, установки рамной крепи и за-тяжки боков, устройства водоотводной канавы и откаточных путей.

Рис. 102. Крепление штольни: 1 — стойка; 2 — верхняк; 3 — металлическая скоба; 4 — верхняя и нижняя распорки (рошпаны); 5-затяжка из досок (марчеван); 6 — поперечная доска (филата); 7 — деревянный клин; 8 — откаточный путь; 9 — водоотводная канавка; 10 — затяжка боковой стены штольни

Рис. 103. Крепление штольни рамами: а — неполная рама из рельсов; б — полная рама из рельсов; в — узел соединения рельсовых верхняка и стойки; г — железобетонная рама из сборных элементов

Рис. 104. Металлическая арочная трехзвенная податливая крепь АП-3: 1-верхнее звено из профиля СВП; 2 — нижние звенья; 3 — скоба крепления; 4, 5 — элементы крепления скобы к профилю

Рис. 105. Схема установки отвесов при проверке положения рам относительно продольной оси: 1 — отвесы, опущенные с маркшейдерского гвоздя; 2 — отвес на вновь установленной раме

Шпуры бурят перфораторами или буровыми машинами с промывкой забуриваемого шпура водой. Число шпуров, их расположение и глубина, тип и количество взрывчатых веществ (ВВ) и средств взрывания (СВ) устанавливают в зависимости от геологических условий. Для каждого случая составляют паспорт, утверждаемый главным инженером строительно-монтажного управления или тоннельного отряда.

Расстояние между рамами крепления проверяют понизу и поверху специальным шаблоном, а вертикальность рам и наклон стоек отвесами, опускаемыми от стыков верхняка и стоек до подошвы штольни. Правильность установки каждой новой рамы относительно продольной оси штольни проверяют по отвесу, который должен находиться на одной линии (в створе) с отвесами, опускаемыми с маркшейдерских гвоздей, забитых в середине верхняков предыдущих рам (рис. 105). Правильность положения рамы в профиле проверяют при помощи рейки и уровня, устанавливаемых на высотные маркшейдерские костыли, забиваемые в стойки рам на расстоянии 1 м от подошвы штольни.

Выверенную раму расклинивают в верхних углах выработки и раскрепляют распорками (рошпанами) в предыдущую раму. В кровле марчеваны перекрепляют на верхняк и крепят бока штольни (снизу вверх) досками вразбежку. Устройством водоотводной канавки и наращиванием откаточных путей заканчивается цикл работ по проходке штольни на заходку.