Часть 3. Форма поперечного сечения горных выработок

Размещение коммуникаций в выработке

Рис.7. Примеры размещения коммуникаций в горных выработках:

а, б, в – в квершлагах и штреках;

г, д – в грузовых и конвейерных бремсбергах и уклонах;

е – в людских ходках:

1 – светильник;

2 – противопожарный трубопровод;

3 – трубопровод сжатого воздуха;

4 – трубопровод дегазации;

5 – телефонные и сигнальные кабели;

6 – силовые и осветительные кабели;

7 – провода искробезопасной сигнализации;

8 – водоотливные трубопроводы диаметром 150 мм (для уклонов)

Часть 3. Крепление горных выработок Конструкция и технология возведения крепи

Крепление горных выработок является наиболее распространенным способом их поддержания и представляет собой совокупность работ по возведению горной крепи. Крепью называют искусственное сооружение, предназначенное для сохранения необходимых размеров выработок и предотвращения обрушения вмещающих пород. Крепежные материалы – материалы, применяемые для изготовления крепи горных выработок. По назначению они классифицируются на: основные, вяжущие и вспомогательные. Основные – используются для несущих конструкций крепи – это дерево, металл, бетон, железобетон, камень, пластик.

Вяжущие – идут на приготовление растворов, бетонов и стеклопластиков (цемент, смола). Вспомогательные – водоизоляционные материалы, химические реагенты, изделия из стали. Требования к крепежным материалам – должны обладать высокой прочностью, быть устойчивыми против коррозии и гниения, иметь невысокую стоимость, не быть дефицитными и огнеопасными, противостоять воздействию подземных вод и шахтной атмосферы. Крепь – прочная, надежная, долговечная, занимать как можно меньше места, возможность механизации возведения, должна быть транспортабельной, нетрудоемкой при возведении, оказывать минимальное сопротивление воздуху, иметь минимальные затраты , огнестойкая, и пр.

Материал крепи выбирают с учетом его огнестойкости, назначения и срока службы выработки, её поперечного сечения, величины и характера горного давления.

Горную крепь классифицируют:

• на крепь горизонтальных, вертикальных и наклонных выработок;

• на крепь капитальных и подготовительных выработок;

• на деревянную, металлическую, каменную, бетонную, ж/б и смешанную;

• на временную и постоянную;

• на рамную, сплошную, штанговую и комбинированную;

• на жесткую, шарнирную, податливую;

• на прямоугольную, трапециевидную, полигональную, сводчатую, арочную, кольцевую, эллиптическую и др.;

• на обычную и специальную.

3.1. Деревянные крепи.

Деревянная крепь – используют преимущественно хвойных пород. Достоинства – небольшая масса, сравнительно небольшая стоимость, легкость обработки на рабочем месте. Простота конструкции, удобна в установке и транспортировке. Недостатки – недолговечность (срок службы 2-3 года, иногда до 5 лет), опасность в пожарном отношении, меньшая прочность по сравнению с другими материалами.

Сортамент пиленного материала а) распил; б) брусья; в) доски обрезные («затяжка»);г) доски необрезные («затяжка»); д) обаполы (горбыли).

Рудничная стойка – круглый лесоматериал длиной от 0,5 до 5м и толщиной в верхнем торце от 7 до 30см.

Деревянная рамная крепь горных выработок

Соединение стоек с верхняком:

а) при давлении сверху; б) при давлении сбоку; в) при давлении сверху и сбоку; г) крепление выработки вразбежку; д) крепление выработки сплошное; 1- верхняк; 2- стойка; 3- затяжка.

Два сорта леса – круглый и пиленый (пластины, распилы, брусья, доски, обаполы). Если предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон принять за единицу, то при сжатии поперек волокон он будет равен 0,1 – 0,3, при растяжении вдоль волокон -2-3; поперек волокон -0,3-0,5. Т.е. прочность древесины колеблется в широких пределах. Её, как материал для крепи, применяют в основном при небольшом сроке службы подземных выработок или в качестве временной крепи до возведения постоянной из более долговечных материалов.

Деревянные крепежные рамы. а, в, г – неполные, б- полные.

Основной конструкцией деревянной крепи является неполная крепежная рама Рис а,в,г. Состоит из верхняка 1, и двух соек 2. Реже применяют полные крепежные рамы, Рис б, когда добавляют четвертый элемент – лежень 3. Неполные крепежные рамы применяют в породах с f= 3-9, а полные – с f=1-2 и пучащих породах. Крепежные рамы трапециевидной формы с горизонтальным верхняком и углом наклона стоек в раме 80-850 применяют при любом угле залегания пласта. До 20-250 рамы устанавливают с наклонным верхняком по кровле пласта Рис в, при крутом залегании (более 550) – с горизонтальным верхняком и наклоном одной стойки по кровле пласта.

Соединение элементов крепежной рамы должно быть прочным, точным и простым в исполнении. Еще это соединение называют замком.

Соединение в лапу, очень распространенный способ соединения верхняка со стойкой и лежнем. Это соединение выполняют в зависимости от горного давления. На рис показано направление стрелками направление горного давления и соответствующая ему конструкция в лапу.

Соединение в паз применяют только при вертикальном горном давлении. Остальные виды соединений (в шип, встык) применяются довольно редко.

Соединение элементов крепи и узлы податливости деревянных рам.

Соединение элементов крепи и узлы податливости деревянных рам. а, б, в – стоек и верхняка в лапу, г- в паз; д- стоек и лежней в лапу, е – в зуб; ж – заострение стоек на конус; з – в виде клина.

Замки А- соединение в лапу. Б- соединение в паз.В- соединение в шип. Г- соединение стоек с лежнем.

При больших размерах поперечного сечения выработки или при значительном горном давлении применяют усиленные крепежные рамы:

Усиленные крепежные рамы 1 – ремонтина (средняя стойка);2 – прогон; 3 – подкос; 4 – распорка.

При давлении с кровли – усиливают верхняк, а при всестороннем давлении – усиливают многоугольной крепью, устанавливаемой внутри обычной рамы.

Крепежные рамы являются жесткой крепью. При большом горном давлении, сопровождающимся опусканием кровли, возможно разрушение крепи. Это явление требует применения податливой крепи. Податливость достигается в ослабление отдельных элементов крепи и их разрушении, но без снижения несущей способности. Для деревянной крепи податливость достигается за счет зострения нижних концов стоек на «карандаш». Под действием горного давления концы стоек сминаются и крепь приопускается (приседает).

Технология возведения деревянной крепи.

Все работы в подготовительном забое, и в том числе возведение крепи, производятся согласно утвержденного паспорта. Вначале готовят место для установки крепи – очищают забой от нависших кусков угля и породы, производят разметку и устройство лунок для стоек или углубления для леженя. Глубина лунок от 5см в крепких породах до 15 см в мягких породах. В лунки устанавливают стойки. Для удержания стоек в необходимом положении их раскрепляют с соседними рамами досками или строительными скобами.

Стойки устанавливаются комлем вверх, чтобы обеспечить большую опорную площадь для верхняка и устранить распространение воды из лунки по капиллярам древесины по всей длине стойки. Накладывают верхняк. Раму выверяют по отвесам и вискам и тщательно расклинивают. Рамы устанавливают «сплошняком» или в «разбежку» - в соответствии с паспортом. Затем производят затяжку кровли и бортов выработки. Пустоты между затяжкой и стенками выработки заполняют мелкой породой («забутовка»). Для обеспечения крепи продольной устойчивости между соседними рамами устанавливают в верхних углах и посредине стоек вдоль выработки распорки.

Полная крепежная рама: 1- стойка; 2- клинья; 3- верхняк;4- затяжка; 5- трап; 6- лежень.

Установка полной крепежной рамы отличается от установки неполной крепежной рамы тем, что работа начинается с укладки лежня в заранее приготовленные углубления (углубления должны быть равны половине или полной толщине лежня), а стойки устанавливают на лежень.