Гірничорозвідувальні виробки

Спосіб закріплення виробки встановленням тільки верхняків зменшує ширину виробок (45-50 см) і, відповідно, об'єм добуваної породи, причому на закріплення витрачається на 60-65% лісу менше, а вартість проходки знижується на 20-25% порівняно з кріпленням дверними окладами.

Штангове кріплення (рис. 8). Суть його полягає в тому, що породи покрівлі (а інколи стінок і грунту) закріплюються за допомогою металевих болтів, у такому разі порода покрівлі, стягнута болтами, працює як породна балка.

Застосовують штанги металеві, залізобетонні, дерев'яні тощо. За характером роботи металеві штанги поділяються на клинові та розпірні (рис. 57). На кінцях клинових штанг розмішується подовжня щілина завдовжки 3-5 мм й завглибшки 150-200 мм. На протилежному кінці – різьба завдовжки 100-150 мм. Довжина сталевих штанг – 0, 7-3 м, діаметр – близько 25 мм. Розміри клина: ширина дорівнює діаметрові штанги (або на 2-3 мм менше) ; висота на 10-20 мм менша, ніж довжина щілини штанги; товщина на верхньому кінці для міцних порід – 19-20 мм, середньої міцності – 20-23 мм, м'яких – 25 мм.

 

Рис. 8. Штангове кріплення: а – підвішування окремих верхняків за допомогою штанг, які встановлені в покрівлі; б – закріплення виробки металевими штангами; в – закріплення виробки залізобетонними штангами з покриттям покрівлі пневмобетоном.

 

Клинові штанги відрізняються простотою виготовлення й порівняно низькою вартістю. Заклинка клинових штанг у шпурі здійснюється за рахунок розсування щік клина при натяганні штанги на клин, який спирається своїм товстішим кінцем у вибій шпуру.

В розпірних штангах на одному кінці є розрізна розпірна гільза, або муфта, на іншому – різьба з гвинтом. До комплекту входять конічні гвинти як окремі деталі. Заклинення розпірних штанг у шпурі проводиться за рахунок розпирання гільзи (муфти) за допомогою штанги.

Залізобетонна штанга утворюється в шпурі шляхом нагнітання в ньому цементно-піщаного (1: 3) розчину і введення в шпур зігнутого сталевого стержня діаметром 16-18 мм, довжиною 1, 8 м. Консистенція розчину має бути такою, щоб він не витікав зі шпуру й утримував арматурний стержень. Для розчину використовується глиноземистий цемент або портландцемент з прискорювачами тверднення. Співвідношення води й цементу – 0, 4-0, 5: 1 за об'ємом. Сила зчеплення з породами – в межах 1, 5-7 МПа. Для нагнітання в шпури розчину застосовують спеціальні агрегати.

Дерев'яні штанги-стержні й штанги з пресованої деревини придатні в разі нетривалого терміну служби виробки.

Штанги з пресованої деревини мають властивість інтенсивно набухати у вологому середовищі й чинити при цьому високий тиск 8 МПа на поверхню, з якою контактують. Дерев'яний стержень із пресованої деревини дорівнює за міцністю металевому стержню зі сталі діаметром 20-25 мм, проте втроє легший.

Найпростіша штанга з пресованої деревини (рис. 58, а) – гладкий циліндричний стержень, який вставляється в шпур і в результаті набухання міцно закріплюється в ньому без розклинки. Клинова штанга (рис. 58, б) складається з двох частин (напівштанг), одна з яких виконує роль клина, що розкріплює штангу по всій довжині шпуру. Така штанга може бути додатково розклинена в нижній частині (рис. 58, в), в такому разі штанги мають скіс не по всій довжині. Клинощільова штанга (рис. 58, г) – циліндричний стержень, який має з двох боків подовжені щілини, в які при встановленні заганяються клинки. У певних випадках клинощільова штанга встановлюється з металевою підкладкою: нижній кінець штанги розклинюється в металевій втулці, яка утримує підкладку.

 

Рис. 9. Металеві штанги: а – клинова; 6 – розпірна; 1 – сталева штанга; 2 – клин; 3 – конічна гайка; 4 – розпірна гільза; 5 – два приливи (кулачки) ; б – головка штанги; 7 – гайка; 8 – квадратна шайба. 

 

В конструкції дерев'яної штанги (рис. 9, д) властивість деревини до набухання використовується не тільки для розкришення штанги в шпурі, але й для натягу. Роль натяжної деталі в конструкції виконує дерев'яна підкладка з швидконабухаючої деревини, здатна розвивати тиск, необхідний для натягу штанги.

Штанги при розклинці забивають телескопним перфоратором, зі спеціальним забійником для запобігання руйнування торця штанги при ударах.

Розміри дерев'яних штанг: діаметр 40 мм, товщина 12-5 мм, довжина 250-300 мм, несуча здатність – у межах від 3, 2 до 10, 8 т, а металевих штанг діаметром 25 мм – від 1, 2 до 9 т.

Якщо прийняти вартість закріплення виробки металевим штанговим кріпленням за 100%, тоді вартість закріплення штанговим становитиме 70%, а закріплення НДО – 272%.

Розпірне металеве кріплення складається з двох частин обсадних труб діаметром 89 і 108 мм (або 73 і 89 мм), які телескопічно входять одна в одну. Розсунувши труби на потрібну довжину і зафіксувавши її поперечним штирем за допомогою розпірного гвинта, вмонтованого в кінець однієї труби, закріплюють верхняк, а потім затягують покрівлю.

Пневмобетонне кріплення. Торкретуван-ня (пневмобетонування) – нанесення на тверду поверхню за допомогою стисненого повітря цементного розчину або бетону з тонкозернистим