Крепь горно-разведочных выработок

Горная крепь — это искусственное сооружение, возводимое в подземных выработках для предохранения обрушения окружающих пород и сохранения необходимых размеров поперечных сечений выработок. Совокупность работ по возведению горной крепи называется креплением. Горная крень должна удовлетворять техническим, производственным и экономическим требованиям.

Технические требования:

• 1) прочность — крепь должна выдерживать давление горных пород, не разрушаясь, и обеспечивать рабочее состояние выработки (сохранить формы и размеры поперечного сечения выработки в пределах, необходимых для нормальных условий эксплуатации в соответствии с ПБ в течение всего срока се службы);
• 2) устойчивость — под влиянием действующих сил крепь должна сохранять свое первоначальное положение, состояние равновесия, заданное по условиям нормальной эксплуатации;
• 3) деформирование крепи в случае достижения ее предельной несущей способности должно происходить постепенно, без внезапного разрушения, с тем, чтобы иметь резерв времени для принятия необходимых мер по предотвращению завала выработки, обеспечению безопасности людей, сохранению оборудования.

Производственные требования:

• 1) крепь не должна мешать выполнению производственных процессов, не должна вызывать технологических осложнений при проведении и эксплуатации выработок (не загромождать рабочее пространство выработки, не иметь сложную конфигурацию периметра выработки, предотвращать прорывы плывуна и т. д.);
• 2) не должна оказывать большого сопротивления движению воздушной струи (иметь минимальный коэффициент аэродинамического сопротивления);
• 3) должна быть несложной и нетрудоемкой в изготовлении, транспортабельной и состоять из элементов, изготовление которых возможно на поверхности;
• 4) должна быть удобной и нетрудоемкой при возведении ее в выработке, состоять из минимального числа узлов и элементов, отвечать условиям и требованиям механизации работ по креплению;
• 5) должна быть доступной для ремонта в период эксплуатации;
• 6) быть неогнеопасной и стойкой против коррозии и гниения.

Экономические требования:

• 1) соответствие конструкции и материала крепи сроку службы выработки;
• 2) возможность наиболее полного извлечения крепи из погашенных выработок и дальнейшего повторного использования;
• 3) минимальный расход материалов на единицу несущей способности крепи;
• 4) минимальная сумма первоначальных затрат (трудовых, материальных) на изготовление и установку крепи в выработке и затрат на эксплуатацию и поддержание (ремонт) крепи в течение срока службы выработки.

Под прочностью понимается способность крепи удовлетворять условиям нормальной эксплуатации без появления разрушений, ограниченных существующими нормативами. Устойчивость — это способность крепи сохранять состояние равновесия, заданное по условиям нормальной эксплуатации. Ограниченность деформаций крепи предполагает перемещение ее в пределах требований нормальной эксплуатации.

Первоначальная стоимость крепи и стоимость ремонта ее в период эксплуатации выработки должны быть наименьшими.

Горную крепь подразделяют:

• • по положению выработок в пространстве — на горизонтальную, наклонную, вертикальную;
• • по роду выработок — капитальную, подготовительную и очистную;
• • по сроку службы — на временную и постоянную;
• • по материалу — деревянную, металлическую, бетонную, каменную, железобетонную, смешанную;
• • по форме — прямоугольную, трапециевидную, полигональную, сводчатую, подковообразную, кольцевую, эллиптическую;
• • по конструктивно-технологическому виду — сборную, монолитную, сборно-монолитную;
• • по типу конструкции — сплошную, интервальную, комбинированную;
• • по типу жесткости — жесткую, податливую, малоподатливую и весьма податливую;
• • но структуре конструкции — однослойную, многослойную;
• • по размещению в выработке — потолочную, незамкнутую, замкнутую, торцовую;
• • по местоположению на трассе выработки — крепь протяженных участков, сопряжений, пересечений, выходов на поверхность (устья стволов, штолен);
• • по способам возведения — обычную и специальную (забивная, погружная, опускная и т. д.);
• • по возможности перемещения — стационарную, передвижную;
• • по характеру работы — ограждающую, изолирующую, несущую.

Таблица 28.

Окончание табл. 28

Ограждающие крепи не имеют, как правило, непосредственного контакта с поверхностью элементов выработки и предназначены для защиты людей и оборудования от случайных местных вывалов кусков породы. Обычно это временные крепи, зачастую передвижные.

Изолирующие крепи предназначены для защиты обнажений пород в выработках от выветривания, переувлажнения, вымывания, растрескивания, иногда теплоизоляции, для сглаживания неровностей. Эти крепи выполняют обычно в виде покрытий из торкретили/и набрызгбегона, полимерных материалов. Их несущая способность незначительна, но благодаря сохранению природных свойств пород в массиве вокруг выработки, изолирующие крепи могут обеспечить устойчивость их при своевременном нанесении изолирующего материала.

Несущие крепи (обделки) условно разделяются на подпорные, упрочняющие и комбинированные. Эти крепи проектируют на нагрузки от 3…5−10³ до 1… 1,5• 10⁵ Па.

В зависимости от устойчивости пород рекомендуются виды крепи, представленные в табл. 28.