Кріплення гірничих виробок

 

 Рис. 13. 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. 14, а) – гладкий циліндричний стержень, який вставляється в шпур і в результаті набухання міцно закріплюється в ньому без розклинки. Клинова штанга (рис. 14, 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. 14, в), в такому разі штанги мають скіс не по всій довжині. Клинощільова штанга (рис. 14, 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. 14. 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

 г д

Рис. 14. Штанги з пресованої деревини

В конструкції дерев'яної штанги (рис. 14, 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 заповнювачем. Для цього використовуються спеціальні машини, які називаються торкрет-гарматами: в них засипають портландцемент із піском або суху бетонну суміш, що перемішується і з нижньої частини машини видувається крізь сопло стисненим повітрям. До сопла подається вода. Тиск стисненого повітря від 19, 6 • 102 до 49 • 102 гПа залежно від довжини шлангів, якими пневмобетон подається до торкретувальної поверхні. Суміш викидається зі швидкістю' 100 м/с, що забезпечує її високу щільність. Продуктивність гармати становить від 0, 5 до 2 м3 суміші за годину.

Пневмобетон водонепроникний, міцно скріплюється з породою, бетоном, цеглою та залізом; морозостійкий і більш стійкий проти корозії, ніж звичайний бетонний і цементний розчин. Міцність пневмобетону на руйнування в 2, 5 раза більше, ніж у бетону. Товщина одночасно нанесеного шару 2, 5-3 см. Пневмобетоном покривають поверхню в 1, 2 і 3 шари. В гірничорозвідувальній справі він має широко застосовуватися для закріплення стінок і покриття виробок у породах середньої й малої стійкості, для захисту дерев'яного кріплення, від гниття і надання йому вогнетривкості.

Пневмобетон виготовляється з портландцементу марки 400, 500 і