17.01.2021

Виды крепи


Для крепления горных выработок с большим сроком службы и при значительном горном давлении вне зоны очистных работ применяется монолитная бетонная крепь в основном сводчатой формы с вертикальными стенками (рис. 6.21), составляющими частями которой являются свод 4, стены 2 и 5 и фундамент 1. Плоскость опирания свода на стены называют его пятами 3, а среднюю часть свода — замком. Расстояние от уровня пят до замка называют подъемом свода. Фундаменты бетонной крепи представляют собой часть стен, расположенных ниже уровня почвы выработки, и имеют глубину со стороны водоотливной канавки 500—700 мм, с другой стороны — 250—300 мм. Толщина фундаментов в крепких породах равна толщине стен, а в слабых ее увеличивают по сравнению с толщиной стен на 15—25 см. Толщина стен находится в пределах 200—250 мм.

Для придания крепи необходимых очертаний и временного поддержания незатвердевшего бетона применяют специально устанавливаемые в выработке деревянные или металлические формы — опалубку, основным несущим элементом которой являются кружала (если опалубка деревянная, сборно-разборная) или несущий каркас из швеллера (если опалубка металлическая, сборно-разборная или передвижная). В последнем случае в качестве щитов применяется листовая сталь толщиной 2—3 мм с ребрами жесткости из уголка малого размера.

Передвижные опалубки чаще всего представляют собой металлический каркас, к которому жестко присоединяется листовая обшивка. Каркас монтируется на ходовой тележке, которая передвигается вдоль выработки.

Работы при креплении бетоном начинают с выемки котлована под фундамент, который затем заполняется жидким бетоном, изготовленным на месте или доставленным в вагонах с поверхности.

Стены возводят в следующем порядке. После установки стоек опалубки к ним пришивают две или три доски, за которые забрасывают бетон и трамбуют. Высота слоя одновременно забрасываемого бетона равна 10—20 см. Бетон трамбуют до появления слоев влаги или цементного молока на поверхности трамбуемого слоя.

Для уплотнения бетонной смеси обычно применяют пневматические вибраторы погружного типа.

Свод возводят после того, как выложены стены и бетон схвачен. Работы начинают с установки кружал и опалубки. Своды выкладывают одновременно с обеих сторон от пят к замку свода непрерывно до окончания кладки свода закрепляемого участка.

При возведении бетонной крепи в водоносных породах в конструкции крепи предусматриваются дренажные трубки, защищающие бетон от вымывания цемента водой.

Для механизации возведения бетонной крепи применяют пневмобетоноукладчики различных конструкций, принцип действия которых состоит в следующем.

В герметически запирающийся сосуд (нагнетатель) загружается бетонная смесь и подается сжатый воздух, под действием которого смесь транспортируется к месту укладки по бетонопроводу. Для снижения скорости выхода смеси из бетонопровода на конце последнего устанавливается гаситель.

Широкое распространение получил бетоноукладочный комплекс БУК-1 (рис. 6.22), состоящий из пневматического нагнетателя со скиповым загрузочным устройством, бетонопровода и металлической стойки для монтажа и крепления бетонопровода. Скиповое загрузочное устройство, смонтированное на раме транспортной тележки, предназначено для перегрузки бетонной смеси из бетоновоза в нагнетатель. Бетоновоз — вагон с наклонным днищем — снабжен подъемником и вибратором для ускорения выгрузки смеси, а металлическая раздвижная стойка имеет ручную лебедку и тросы для поддержания бетонопровода.

При наличии значительного и неравномерного горного давления, когда бетонная крепь оказывается недостаточно прочной, применяется монолитная железобетонная крепь, имеющая те же конструктивные решения и ту же форму, что и бетонная, но при одинаковой толщине способная воспринимать большие нагрузки.

Возведение железобетонной крепи включает монтаж арматуры, установку опалубки и бетонирование Особенность бетонирования при этом заключается в строгом подборе крупности щебня или гравия, применении более пластичной смеси (большой подвижности ее) и недопустимости механического трамбования. Арматуру для железобетонной крепи изготовляют из круглой стали (гибкая арматура) или двутавровых балок, спецпрофиля или рельсов (жесткая арматура).

Гибкую арматуру применяют для стен выработок, жесткую — при необходимости придания перекрытию плоской формы или в очень тяжелых условиях, когда бетонную крепь возводят под временной, оставляемой впоследствии в бетоне.

Для повышения безопасности проходческих работ, обеспечения устойчивости массива после проведения в нем выработки, а также для поддержания кровли и боков ее от обрушения при дальнейшей эксплуатации, если она пройдена в породах средней крепости и выше и горное давление в этом районе не склонно к резким изменениям, применяют крепление набрызгбетоном. Оно состоит в том, что на поверхность пород с помощью сжатого воздуха наносятся быстро-схватывающиеся и быстротвердеющие бетонные смеси, способные прочно схватываться и с массивом.

В горнорудных шахтах применяют следующие конструкции крепи из набрызгбетона: сплошные покрытия непосредственно по породе (толщина слоя от 2 до 15 см); набрызгбетонные покрытия в сочетании с металлическими, железобетонными или сталеполимерными анкерами и металлической сеткой; металлические арки с сетчатым меж-рамным ограждением и покрытием набрызгбетоном. Для возведения набрызгбетонной крепи применяют камерные машины типа БМ-60 и ПБМ.

Машина БМ-60 выпускается в двух вариантах: БМ-60 (с двумя камерами и электрическим приводом) и БМ-60П (с одной камерой и пневматическим приводом).

Схема возведения набрызгбетонной крепи с помощью машины БМ-60П выглядит следующим образом (рис. 6.23). Сухая смесь загружается в камеру 1, в нижней части которой расположен дозатор, равномерно проносящий порцию сухой смеси над отверстием отводящего патрубка. Из карманов дозатора смесь струей сжатого воздуха подается в отводящий патрубок, затем в шланг 2 и сопло 3, к которому подводится вода по трубе 4, увлажняющая сухую смесь. Готовый раствор со скоростью 60—70 м/с вылетает из сопла на стенку выработки. Давление сжатого воздуха в машине 0,15—0,6 МПа. Камера закрывается колоколообразным клапаном с рукояткой. Подводимая к смесительной камере сопла вода имеет несколько большее давление, чем транспортируемая сухая смесь, которая подается по резиновым шлангам и металлическим трубам диаметром 50 мм (вода подается по шлангам диаметром 19 мм).

Машина ПБМ (рис. 6.24). представляет собой герметический сосуд с двумя отсеками для компонентов бетонной смеси: меньшим — для цемента, большим — для заполнителя. В верхней части сосуда расположены люки, через которые загружаются материалы, в средней его части имеются два вала-разрыхлителя, препятствующие слеживанию и зависанию смеси. В нижней части находится шнек с различным шагом навивки, при помощи которого компоненты набрызгбетонной смеси дозируются, перемещаются в заданном соотношении (1:3) и транспортируются в пневматическую камеру.

Затворение смеси производится в смесителе, к которому подключается вода из шахтной магистрали или водный раствор добавки ускорителя из специальной емкости. Бетонная смесь транспортируется по смесепроводу при помощи сжатого воздуха.

Машина ПБМ включается в такой последовательности: подключается сжатый воздух, подается вода к смесителю, подсоединяется материальный шланг, проверяется герметизация люков, по сигналу сопловщика в пневмокамеру подается сжатый воздух и после второго его сигнала медленным поворотом рычага включаются двигатели провода.

Для механизации труда сопловщика используют механизм вождения сопла, представляющий собой манипулятор, смонтированный на самоходной тележке, перемещающейся по рельсовому пути.

Для пылеподавления при возведении набрызгбетонной крепи применяют водяные завесы и циклоны, увеличивают путь смачивания сухой бетонной смеси в материальном трубопроводе, используют сопла с водовоздушной «рубашкой», улучшают проветривание.

Анкерная (штанговая) крепь представляет собой систему закрепленных в шпурах анкеров (штанг), расположенных в массиве пород по контуру выработки и предназначенных совместно с поддерживающими элементами (подхватами или опорными плитками) для упрочнения породного массива. Анкерные крепи по характеру закрепления штанг в шпурах разделяются на замковые (с закреплением в донной части шпура) (рис. 6.25, а), железобетонные (рис. 6.25,б) и сталеполимерные (взрывные, тросовые, трубчатые — с закреплением по всей длине шпура или значительной ее части) (рис. 6.25, в).

Замковые (клинощелевые) анкеры изготовляют из круглой стали диаметром 22—25 мм и длиной 1,5—2,5 м. В замковой их части строго по диаметру имеется щель шириной 2—4 мм и длиной 150—200 мм, в которую при установке анкера вводится клин длиной 120—180 мм и толщиной 25—35 мм. Щелевой конец штанги («усы») и клин составляют замок. С другой стороны штанги имеется резьба под гайку.

Железобетонные анкеры образуются в результате заполнения бетоном или цементным раствором шпура, в который до или после этого вводят стальную арматуру. Конец арматуры с резьбой под гайку выступает в выработку и служит для закрепления на нем опорной плитки или подхвата.

Сталеполимерные анкеры состоят из стальной штанги с уплотнительным кольцом. На конце штанги, находящейся у контура выработки, также имеется резьба для гайки и опорная плитка или шайба. Глубинный конец штанги закрепляют в шпуре с помощью полимербетона, состоящего из смолы, отвердителя, ускорителя твердения и мелкого наполнителя. Для подачи полимерной смеси в забой применяют стеклянные или полиэтиленовые ампулы.

В качестве штанг железобетонной или сталеполимерной анкерной крепи может использоваться стальной трос (обычно бывший в употреблении — отрезки отдельных жил канатов подъемных машин), для чего он отжигается, выпрямляется и к нему приваривается конец круглой стали диаметром 22—25 мм с резьбой под гайку.

При установке анкерной крепи применяют ручные и телескопные перфораторы (для бурения шпуров), насадку, надеваемую на резьбовую часть штанги (для предохранения резьбы от повреждения при забивке), и пневмонагнетатели цементного раствора (для установки железобетонных штанг).

Пневмонагнетатель (рис. 6.26) состоит из цилиндра 2, приваренного к треноге 1, и крышки 3 с запорным устройством 4. Для герметизации между крышкой и цилиндром устанавливается резиновая прокладка 6.

Сжатый воздух подается в цилиндр через приваренный к его крышке штуцер 5, к которому подключается воздухоподающий гибкий шланг. Попадая в цилиндр, сжатый воздух выдавливает раствор в материальный шланг 7, а затем через нагнетательную трубку 8 в шпур 9.

Технология установки сталеполимерных штанг сводится к следующему. Несколько ампул с закрепляющим составом вводят в шпур. Вслед за ампулами вводится армирующая штанга с резиновым уплотнительным кольцом, наружный диаметр которого на 2—3 мм больше диаметра шпура. На штанге с одной стороны делается рассечка с разводом концов на 35—38 мм или срез под углом 45° к продольной оси. Кроме того, для удержания штанги до затвердения состава верхний конец ее на расстоянии 150—200 мм изгибается. После ввода штанги в шпур под ее внешний конец подводится пневмогайковерт с насадкой. При вращении штанга разрушает ампулы и перемешивает их содержимое. Для механизации установки штанг пневмогайковерт монтируют на телескопном податчике. Иногда штангу в течение 1—2 мин удерживают податчиком (до схватывания состава).

Все более широкое применение находит анкерная крепь, в которой в качестве штанг используются стальные трубы несколько меньшего диаметра, чем диаметр шпура, закрепляемые в шпуре путем раздутия этих труб после того, как они введены в него. Раздутие производится нагнетанием в трубу, заглушенную на конце, воды под давлением 250—300 25—30 МПа или взрыванием небольшого заряда ВВ. Для нагнетания воды применяются малогабаритные высоконапорные насосы. Конец трубчатого анкера, выходящий на 200—250 мм из шпура, имеет резьбу под гайку или к нему приваривается соответствующей длины отрезок круглой стали диаметром 22—25 мм с резьбой.

Для крепления горноподготовительных (а иногда и горно-капитальных) выработок, пройденных в относительно устойчивых породах, не подверженных сильному влиянию очистных работ, применяют арочную жесткую металлическую крепь (рис. 6.27), состоящую из двух полуарок, жестко соединенных в центральной части свода планками и болтами. Продольная устойчивость крепи обеспечивается установкой стяжек между отдельными рамами.

Для крепления подготовительных и нарезных выработок в условиях высокого горного давления и в зоне непосредственного влияния очистных работ применяют арочную податливую металлическую крепь (рис. 6.28). Податливость крепи обусловлена скольжением элементов в узлах их сопряжения после того, как внешняя нагрузка превзойдет силы трения.

Рамы крепи соединяют между собой в трех местах металлическими стяжками, изготовленными из профиля СВП. В качестве затяжки (футеровки) могут быть использованы дерево (стойки, распилы, обаполы), железобетонные плиты и просечно-вытяжной (перфорированный) металлический лист, а также рулонное стеклотканевое межрамное ограждение.

Для защиты рабочего пространства буровых и подсечных выработок от падения отслоившихся кусков породы применяют ограждающую металлическую крепь (рис. 6.29), межрамные ограждения которой представляют собой сварные металлические решетки, изготовленные из прута диаметром 20 и 10 мм. Все элементы этой крепи соединяют друг с другом с помощью клиновых замков. Для механизации установки металлической крепи применяют подъемные устройства различных конструкций.

Аркоподъемник (рис. 6.30) предназначен для подъема и удержания в требуемом положении арок и может быть использован в выработках площадью сечения от 4,3 до 9,8 м2 в свету при подъеме конструкций массой до 110 кг.

Принцип работы аркоподъемника заключается в следующем. На крайнюю от забоя раму с помощью быстросъемного замка устанавливается стрела, через блок которой протянут канат с крюком, имеющий шарнирно укрепленный рычаг, запирающий груз. Второй конец каната навит на барабан пневматической лебедки, монтируемой на одной из стоек ранее установленных рам. При включении лебедки зацепленная грузозахватом очередная арка подтягивается к блоку на необходимую высоту и перекатывается на стрелу до ограничителя, установленного на расстоянии, соответствующем шагу крепления (0,5—1 м).

Самоходный крепеукладчик (рис. 6.31) предназначен для механизации возведения арочной податливой металлической крепи в выработках имеющих рельсовые пути. Этот механизм позволяет доставлять в призабойное пространство и поднимать в месте установки комплект из трех-пяти арок, на которые предварительно укладывают стойки или бетонные затяжки.





Яндекс.Метрика