Кріплення гірничих виробок

 

Рис. 3. 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. 4. Кріплення розвідувальних канав: 1 – розпірки; 2 – стояки; 3 – затяжки.

 

Залежно від стійкості породи та глибини канави використовуються кріплення трьох видів (рис. 2) : 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. 5. 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 прогони, виготовлені з рейок, двотаврових балок, швелерів або спеціальних дерев'яних брусків. Після закріплення прогонів на них укладаються верхняки один біля одного й розклинюються по кутках; залишений вільний простір між верхня-ками та покрівлею виробки забутовується (закладається породою).

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. 12). 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