Выбор типа крепи горных выработок и технологии ее возведения по факторам устойчивости горных пород, назначению и сроку службы

Крепь должна удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечивать рабочее состояние выработок и безопасные условия работы в них в течение всего срока службы;

- сумма первоначальных затрат на изготовление, установку крепи и затрат на эксплуатацию в течение всего срока службы выработки должна быть мини­мальной;

- крепь не должна препятствовать выполнению производственных процессов, вызывать технические осложнения при проведении и эксплуатации выработок.

Крепи подготовительных и капитальных горных выработок по конструктив­ным и технологическим признакам разделяют на рамную, сплошную и анкерную.

Крепежные материалы делятся:

- по использованию в конструкции крепи - на основные, применяемые в не­сущих конструкциях крепей (металл, бетон, дерево, пластмассы и др.), вяжущие, служащие для приготовления растворов, и вспомогательные (водоизоляционные материалы, химические реагенты и др.);

- по сроку службы в выработках - на долговечные (бетон, металл и др.) и недолговечные (дерево);

- по характеру деформации под нагрузкой - на хрупкие (бетон, камни и др.) и упруго-пластические (металл).

Крепежные материалы должны обладать высокой удельной прочностью, иметь низкую стоимость, не быть легковоспламеняющимися, обладать стойкостью против коррозии и гниения.

Крепежные материалы выбирают в зависимости от конструкции крепи, срока службы и назначения выработок, величины горного давления и экономиче­ских факторов.

Крепь горных выработок является несущей конструкцией, возводи­мой для предотвращения обрушения окружающих выработку пород и со­хранения проектных размеров выработки на период ее эксплуатации.

Тип, размеры и материал крепи должны соответствовать горно-геологическим условиям и сроку службы выработки. Стоимость сооруже­ния и ремонта крепи за весь период её службы должны быть минимальны­ми.

Предусматривается крепление горных выработок, проводимых по породам с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова равным 3 и выше. При этом диапазон крепостей для различных видов крепи следующий: 3-9 - деревянная, монолитная бетонная; 7-12 и выше - набрызгбетонная; 4-9 и выше - штанговая и комбинированная.

Крепление осуществляется с соблюдение ЕПБ и ПТЭ, а также в соответствии с «Типовыми паспортами крепления…».

При выборе крепи необходимо руководствоваться следующими условиями:

1. В весьма устойчивых породах (1 категория) - выработка проходится без крепи.

2. В устойчивых породах (2 категория) - выработки проходятся без крепи, а при проведении их по трещиноватым породам или породам, склонным к выветриванию, применять набрызгбетон толщиной 2-3 см.

3. В породах средней устойчивости (3 категория) - применять штанговую или комбинированную крепь.

4. В неустойчивых породах (4 категория) - применять поддерживающие крепи: деревянную, бетонную или арочную металлическую.

5. В весьма неустойчивых породах (5 категория) - применять арочную металлическую с повышенной плотностью установки рам, а также комбинированную с дополнительным упрочнением пород штангами.

В забоях выработок, проводимых по весьма неустойчивым породам, не допускающим отставание крепи, предусматривать опережающую крепь, а на период уборки породы - предохранительные крепи.

Деревянную крепь рационально применять при установившемся умеренном горном давлении в выработках со сроком службы 2-3 года, а при пропитке крепи антисептиками - до 5-6 лет. Несущая способность де­ревянной крепи составляет 0,03-0,05 МПа.

Металлическая крепь широко используется для крепления капиталь­ных и подготовительных горных выработок вследствие её высокой несу­щей способности, долговечности, огнестойкости и возможности повтор­ного использования. Она применяется при сроке службы выработки от 3 до 25 лет. Выработки обычно крепят арочной податливой трехзвенной (КПМ-АЗ) или пятизвенной (КПМ-А5) крепями из спецпрофиля СВП.

Монолитную бетонную (железобетонную) крепь применяют при проведении капитальных горных выработок с большим сроком службы, находящихся вне зоны активного опорного давления в породах с коэффи­циентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова f = 1-9. В основ­ном, монолитную бетонную крепь применяют для крепления выработок околоствольных дворов, квершлагов, штреков, капитальных бремсбергов и уклонов, проводимых по слабым породам.

Анкерная крепь - это пространственная система стержней (анкеров), закрепленных в породном массиве, вмещающем выработку. Обеспечивает возможность использования несущей способности породного массива, снижения материалоемкости применяемых в сочетании с ней крепей и мо­жет использоваться:

- в качестве самостоятельной в квершлагах, полевых штреках, бремсбергах, уклонах и ходках, в выемочных штреках, вентиляционных сбойках и разного рода нарезных выработках;

- в комбинации с набрызгбетоном в подготовительных выработках, пройденных в трещиноватых породах;

- в качестве временной в сопряжениях горных выработок, камерах и нишах, с последующим креплением их подпорной крепью;

- как средство борьбы с пучением почвы - в необводненных поро­дах капитальных и подготовительных выработок, находящихся вне зоны влияния очистных работ.

К породам, в которых целесообразно использовать анкерные крепи, относятся глинистые сланцы, аргиллиты, алевролиты, песчаники, извест­няки и другие скальные породы, коэффициент крепости которых по шкале проф. М.М. Протодьяконова не ниже 4.

Набрызгбетон применяется для крепления горных выработок, проведенных в крепких устойчивых породах с f > 9, в сочетании с анкерной крепью - может применяться для пород с f = 6-9.

Торкретирование заключается в том, что на породу, крепь или другую поверхность с помощью сжатого воздуха наносят раствор из смеси цемента, заполнителей и воды, который прочно схватывается с поверхностью и затвердевает. Материал, образующийся в результате торкретирования при мелких фракциях заполнителей (до 8 мм), называется торкретом (торкретбетоном), а при включении крупных фракций (до 25 мм) - набрызгбетоном.

Крепь из железобетонных тюбингов применяют в капитальных горных выработках, расположенных вне зоны влияния очистных работ, при нагрузке на крепь до 150-200 кПа. Основное преимущество данного вида крепи - высокая степень надежности. Крепь способна воспринимать нагрузку сразу после ее установки.

 

#

Закономерности сдвижения горных пород, шаг обрушения, последовательность. Взаимосвязь обрушения пород с опорным давления.