Гірничорозвідувальні виробки

 

Висота склепіння природної рівноваги за експериментальними даними Протодияконова  .

У слабких породах, коли стінки виробки нестійкі, виникає бічний тиск. Висота підземних гірничорозвідувальних виробок невелика, тому бічний тиск порівняно малий і його можна не враховувати. При проходці камер та інших підземних виробок більшої висоти (8 м і більше) бічним тиском зневажати не можна.

Гірський тиск у похилих виробках. Кріплення в похилих виробках встановлюється нормально до осі виробки, тому за розрахункове береться значення нормального тиску (рис. 5).

Гірський тиск у вертикальних виробках. Кріплення вертикальної виробки розглядається як підпірна стінка, яка запобігає обваленню гірської породи.

П.М. Цимбаревич запропонував визначати гірський тиск у вертикальних виробках за ділянками, утвореними з однорідних порід (неоднорідні породи мають різні фізико-механічні властивості, тому й діють на окремі ділянки кріплення з різним гірським тиском)  (рис. 6).

 

Рис. 5. Гірський тиск у похилих виробках: Р – загальний гірський тиск, N-звичайний (нормальний) гірський тиск, Т – тангенціальний тиск, а-кут нахилу виробки до горизонту.

 

Рис. 6. Епюра напружень (за Цимбаревичем): А1, А2, А3, А4 – горизонтальний стиск на кріплення, т/м3; h1, h2, h3, h4 – вертикальна висота ділянки, м;  1,  2,  3,  4 – густина породи, т/м3.

 

Канави традиційно не закріплюються, а після складання геологічної документації і випробування засипаються. При проведенні канав у нестійких породах закріплюються або вирівнібються борти до кута стійкого укосу. Стінки канав закріплюються при проходці пісків, гальки, суглинків, завалів кам'яних порід (міцних, але з великими тріщинами), а також у випадках, коли канави зберігаються протягом тривалого строку (запобігають вивітрюванню).

 

Рис. 7. Кріплення розвідувальних канав: 1 – розпірки; 2 – стояки; 3 – затяжки

 

Залежно від стійкості породи та глибини канави використовуються кріплення трьох видів (рис. 7) : 1) розпірне – якщо породи стійкі, але розбиті системою паралельних вертикальних тріщин; 2) врозгін – якщо породи малостійкі; вздовж стінок канав укладаються горбилі або дошки (рідко) попарно на однаковій висоті, на відстані 0, 5-1 м один від одного, їх розклинюють розпірками через кожні 1-1, 5 м по довжині канави; обаполи або дошки можна вкладати горизонтально або вертикально; 3) суцільне закріплення – якщо породи нестійкі, а термін використання канави тривалий.

Елементами кріплення є рами, розпірки та затяжки. Рами монтуються на відстані 1, 5-2 м, виготовляються з брусків, дощок або кругляка.

Кріплення горизонтальних виробок. У стійких породах горизонтальні виробки не закріплюються, для створення більшої стійкості покрівлі виробкам надають склепіннеподібну форму. Закріплення проводиться після прибирання підірваної породи та вирівнювання стінок, грунту й покрівлі виробки.

Дерев'яне кріплення. Горизонтальні виробки закріплюються неповними дверними окладами (НДО), повними дверними окладами (ПДО), стояками з підданками тощо.

НДО – застосовується при значному тиску з боку покрівлі виробки; ПДО – при випиранні грунту виробки; стояки з підданками – при невеликому тиску зверху.

На рис. 7 показано неповні дверні оклади. НДО складається з перекладини (верхняка) та двох стояків (ніжок).

Рис. 7. Неповні дверні оклади:

а – врозгін; 6 – суцільним кріпленням; 1 – переклад (верхняк) ; 2 – стояк; 3 – затяжка.

 

ПДО складається з таких самих елементів і лежня (рис. 8). Стояки з підданками встановлюються між грунтом і покрівлею виробки з одного або двох боків. Перекладина зі стояками найчастіше з'єднується в лапу, рідше – в паз або зуб. З'єднання в паз або зуб застосовується в разі відсутності бічного тиску.

Відстань між окремими дверними окладами залежить від тиску гірських порід і змінюється від 0, 5 до 2 м. Якщо дверні оклади встановлюються на відстані від 0, 5 до 2 м, таке кріплення називається «врозгін». За значного гірського тиску закріплюють виробку парними рамами (окладами) врозгін – кожні 0, 5-1 м з затяжкою боків і покрівлі. В нестійких породах кріплення здійснюється суцільним – рами ставляться одна до одної.

Розглянуте кріплення жорстке, тобто сприймаюче відразу тиск породи. Часто воно не витримує первинного гірського тиску і руйнується. Для запобігання цьому застосовується піддатливе кріплення, яке при первинному тиску спускається разом із породою без руйнування, а потім протидіє тиску як жорстке. Найчастіше піддатливим кріпленням є затесані на конус («на олівець») стояки дверного окладу. Довжина загостреної частини береться рівною 1, 5-2, 5 від діаметра стояка. Дерев'яне кріплення відрізняється легкістю обробки, доставки й установки, але має суттєві недоліки: не витримує великого гірського тиску, має невеликий термін служби, невогнетривке. Кріплення неповними і повними дверними окладами призводить до збільшення поперечних перерізів виробок у проходці, великої витрати кріпильного лісу, високої працемісткості при спорудженні кріплення, значної вартості.

При проведенні гірничорозвідувальних робіт часто доводиться переборювати гірський тиск лише з боку покрівлі. В таких випадках найраціональнішими є підвісні види кріплення.

Підвісне стельове кріплення на штангах-Іірогонах складається з верхняка, який підтримується бічними штангами та прогонами. По стінах виробки на відстані 20-25 см від стелі буриться ряд шпурів завглибшки 1-1, 2 м, в які заводяться та закріплюються штанги за допомогою замків із цементного розчину. На виступаючі кінці підвішуються