Кріплення гірничих виробок

Для міцнішого зчеплення пневмобетону з породою поверхню виробки перед торкретуванням слід очищати від пилу й забруднення водоповітряним струменем.

Для прискорення тверднення пневмобетону можна застосовувати, милонафт – 0, 01-0, 05 і сульфітно-спиртову барду 0, 15-0, 25 % від ваги сухого цементу.

Для нанесення пневмобетону у виробках невеликого перерізу користуються торкрет-гарматою типу С320 зі змінною продуктивністю 10-12 м виробки при покритті поверхні шаром 20-40 мм.

Спосіб закріплювання пневмобетоном простий, дешевий, продуктивний, зменшує переріз виробки й поліпшує умови її провітрювання.

Кріплення вертикальних виробок. Закріплення шурфів. Шурфи прямокутного перерізу закріплюються деревом. Основою конструкції дерев'яного кріплення є вінець – прямокутна рама, яка складається з чотирьох брусків або пластин. Елементи вінця з'єднуються між собою врубками-лапами (на півдерева чи менше). Розрізняють вінці основні (опірні) й проміжні (нормальні). Основні з боку коротких брусків мають пальці завдовжки 300-800 мм, які заводяться в лунки. Лунки – заглиблення (вруби) споруджуються в довгих стінках шурфу. В устя шурфу вкладається перший вінець – прохідна (напрямна) рама, яка має пальці з усіх чотирьох боків.

Поперечний переріз прохідницької рами в світлі повинен дорівнювати перерізові шурфу в проходці. Рама слугує шаблоном, за яким підтримується переріз шурфу й перевіряється вертикальність його стінок.

При закріпленні шурфів застосовується: зрубове (суцільне) вінцеве кріплення; вінцеве кріплення на бабках (стояках) ; зрубове вінцеве, підвісне; зрубове вінцеве з маскуванням; забивне; металеве каркасне.

Процес зрубового вінцевого закріплювання полягає в тому, що після проходки шурфу на глибину 2-4 м укладається основний вінець, пальці якого заводяться в лунку. На основний вінець послідовно укладаються проміжні, доки не буде встановлено ланку кріплення по всій висоті (рис. 15, а). Висота ланки – це відстань між основними вінцями по вертикалі. Операції заглиблення й закріплювання шурфу повторюються до проходки на проектну глибину. В глинистих породах, що спучуються, між проміжними вінцями слід залишати невеликі зазори для запобігання поломки вінців.

Рис. 15. Закріплення шурфів вінцями:

а – зрубове вінцеве кріплення; б – вінцеве кріплення на бабках; 1 – основні вінці; 2 – проміжні вінці; 3 – бабки; 4 – прохідна рама

Для вінцевого кріплення на бабках (рис. 15, б) процес полягає в тому, що після укладки основного вінця по його кутах встановлюються бабки завдовжки 0, 8-1, 5 м, на шипи яких насаджують перший проміжний вінець, на нього ставлять наступний комплект бабок і т. д., доки не буде встановлено ланку кріплення заввишки 4-10 м. Горизонтальність укладки вінців перевіряється за ватерпасом, а розташування сторін в одній вертикальній площині – виском. Наведеними способами кріплення зводяться знизу вгору ланками визначеної висоти.

Зрубове вінцеве кріплення застосовується в породах нестійких і середньої стійкості, вінцеве кріплення на бабках – в стійких породах.

У породах нестійких або малостійких застосовується вінцеве зрубове підвісне кріплення, зведене згори вниз, тобто за заглибленням виробки (рис. 15). Вінці прикріплюються один до одного скобами.

Забивне кріплення застосовується при проходці шурфів у пливучих і сипких породах потужністю до 10-12 м (рис. 16) : дерев'яний або металевий шпунт забивають на ділянці нестійких порід по контуру шурфу. Шпунти мають щільно прилягати один до одного.

Дерев'яний шпунт застосовується за потужності плавунів або піску до 2-4 м, відсутності напірних вод; металевий – за потужності більше ніж 4 м.

При проходці застосовуються 2 способи забивання шпунта: прямий і косий. При прямому звужується переріз шурфу, проте можливе застосування ударних механізмів; при косому – зберігається переріз шурфу, але забивати шпунт можна лише вручну.

Рис. 16. Закріплення шурфів вінцевим зрубовим підвісним кріпленням

Рис. 17. Забивне кріплення:

а – косий спосіб забивання шпунта; б – прямий спосіб забивання шпунта; 1 – шпунт; 2, 3 – зовнішні та внутрішні вінці; 4 – палець основного вінця; 5 – башмак шпунта

Розглянемо процес закріплення за допомогою забивного кріплення. В стійких породах, які покривають пливун, встановлюється основний вінець. До нього підвішуються на скобах проміжні вінці до початку пливуна. Всередину нижнього вінця вкладається на забій вінець меншого розміру. Між цими вінцями встановлюється шпунт, який заганяється в пливун із таким розрахунком, щоби весь ряд шпунта спускався рівномірно. Одночасно з забивкою шпунта здійснюється прибирання породи.

Шпунт має випереджати забій на 0, 2-0, 3 м. Після забивки шпунта на всю довжину в забої знову вкладається зовнішній і внутрішній вінці, між якими заганяється наступна ланка шпунта тощо. Шпунт має увійти в підстилаючий пливун породи на 1, 5-2 м, після чого переходить на звичайне кріплення. При пошуках і розвідці валунно-галечних і гравійних відкладів проходяться шурфи круглого перерізу з каркасним кріпленням. Шурфи проходяться уступами заввишки 2-4 м, діаметр шурфу в кожному наступному уступі менший від попереднього на 0, 2-0, 3 м. Діаметр нижнього уступу 0, 8-1 м. Після проходження кожного уступу його закріплюють. Конструкція кріплення являє собою циліндричні каркаси, які складаються з металевих кілець і прутів (стояків). По зовнішньому контуру каркасів зводиться опалубка з дощок завтовшки 43-50 мм, завширшки 100-200 мм. Кільця для каркасів здвоєні, виготовляються з кутового заліза 50 х 50 мм, або 30 x 30 мм. Прути виготовляються з круглого заліза діаметром 16-20 мм. Відстань між кільцями в каркасі 0, 7-1 м, кількість кілець – від 3 до 5 залежно від висоти уступу.

Закріплювання стовбурів розвідувальних шахт. При закріпленні стовбурів шахт застосовуються три види дерев'яного кріплення: суцільне (зрубове) вінцеве, вінцеве на бабках, вінцеве підвісне.

Суцільним вінцевим кріпленням закріплюють стовбури шахт, які проходять у слабких або середньостійких породах (  = 4 – 5).

Вінцеве кріплення на бабках (стояках) застосовується при закріпленні стовбурів шахт, які проходять у стійких породах.

Вінцеве підвісне кріплення застосовується для будь-яких перерізів і будь-якої глибини шахт при Перетині стійких і середньостійких порід.

При підвісному закріпленні вінці підвішуються один біля одного на відстані 0, 7-1, 5 м. Між вінцями в кутах (а інколи й у середній частині) встановлюють стояки. Нижче розміщений вінець підвішують до вищого за допомогою гачків-гвинтів з гайками й щільно притягують до стояків. Кожен вінець ретельно розклинюють; а закріплений простір затягують і заповнюють дрібною породою. Опірні вінці встановлюють на відстані до 40 метрів по вертикалі.

Після закріплення ланки гачки-гвинти знімаються, тому що вага вищого кріплення передається на опірний вінець, а також утримується розклинкою кожного вінця.

Кам'яні, бетонні та залізобетонні кріплення застосовуються при великому гірському тиску й тривалій службі стовбура шахти (15-25 років і більше). Виконуються у вигляді суцільного циліндра, ланками знизу догори. 'Висота ланки становить 10-60 метрів. Форма поперечного перерізу шахти – кругла або еліпсоподібна.

Найпрогресивнішим методом закріплення експлуатаційних вертикальних виробок є збірний залізобетон у вигляді тюбінгів і кілець.

Армування стовбурів шахт. У процесі закріплення шахти проводиться армування стовбура, тобто встановлення вандрутів, розстрілів, сходових полиць і драбин.

Вандрути – поздовжні бруски, встановлені по боках стовбура, які слугують для закріплення в них розстрілів. Бруски вандрутів прикріплюються до зрубка стовбура і з'єднуються між собою спеціальною врубкою.

Розстріли являють собою бруски, які встановлюються навхрест стовбура й закріплюються у вандрутах, для чого в останніх виготовляють пази, а на кінцях розстрілів – пальці.

Вандрути й розстріли перерізають стовбур на ряд відділів (підйомні, маршові тощо) і надають більшої міцності кріпленню.

До розстрілів підйомного відділення прикріпляються провідники, по яких рухаються напрямні лапи підйомних пристроїв, а на розстрілах маршового відділення встановлюються драбинні полиці й до них прибивається обшивка, яка відділяє драбинне відділення від підйомного.

Таке ж армування проводиться при проходці глибоких шурфів із поперечним перерізом 4 м2.

Кріплення похилих виробок. Конструктивні форми кріплення похилих виробок такі ж, як і в горизонтальних виробках. При кутах нахилу виробки менше ніж 45° застосовуються дверні оклади й арки, при нахилі більше ніж 45° – вінці та кільця.

Техніка безпеки при закріпленні гірничих виробок. Закріплення виробок має проводитися в повній відповідності з затвердженим паспортом закріплення.

Необхідно систематично стежити за станом кріплення, а в стовбурах розвідувальних шахт і шурфів перерізом 4м2 – за станом справності їх армування. Забороняється працювати у виробках із пошкодженим кріпленням. Під час закріплення всі інші роботи у вибої слід припинити. При закріпленні горизонтальних виробок неповними закріплювальними рамами врозгін відстань між ними не повинна перевищувати: в породах нестійких – 25 см, середньої стійкості – 75 см, стійких – 175 см. У випадку закріплення штанговим кріпленням відстань між закріплюючими рамами приймається залежно від ступенів стійкості порід. У породах з тріщинами покрівля повинна мати затяжку з металевої сітки. Встановлювачі штанг повинні працювати в захисних окулярах. Затяжку кріпильних гайок штанг необхідно перевіряти не менше ніж 2 рази на тиждень. Верхняки мають лежати в одній площині, а стояки – розміщені в одну лінію.

Закріплення похилих гірничих виробок з кутом нахилу до 12° проводиться аналогічно закріпленню горизонтальних виробок. При нахилі більше ніж 12° між закріплювальними рамами встановлюються розпірки або ставляться опорні рами. Відстань між опорними рамами залежить від кута нахилу виробки: до 25° – 10-12 м, від 25° до 50° – 4-6 м. Форма закріплювальних рам при куті нахилу виробки до 25° приймається трапецієподібною, при 25°-50° – прямокутною. Закріплювальні рами встановлюються чітко перпендикулярно до поздовжньої осі виробки.

За наявності повзучих порід рами встановлюються з нахилом 3°-10° у відповідний бік. Штангове кріплення рекомендується застосовувати при куті нахилу виробки до 30°.

Встановлення кріплення в вертикальній виробці знизу вгору треба проводити відразу після заглиблення виробки на висоту однієї ланки кріплення. В решті випадків кріплення монтується слідом за заглибленням виробки.