Крепь горная
КРЕПЬ ГОРНАЯ (а. mine, support; н. Grubenausbau; ф. soutenement; и. entibacion, fortificacion, soporte, sostenimiento) — горнотехническое сооружение (конструкция), возводимое в подземных горных выработках для обеспечения их устойчивости, технологической сохранности, а также управления горным давлением. При этом крепь горная выполняет одну или совокупность следующих функций: охрана подземного сооружения от обвалов и вывалов горной породы; обеспечение проектных размеров поперечного сечения подземных сооружений на весь срок их эксплуатации; восприятие внешних и внутренних (в частности, давления воды в гидротехнических тоннелях) нагрузок и их перераспределение для вовлечения в работу окружающего породного массива; предотвращение разрушения, разупрочнения породы от выветривания, размокания и других воздействий воздуха и воды; уменьшение шероховатости поверхности и вследствие этого снижение потерь напора воздуха и воды (в гидротехнических тоннелях) на трение.
Современные крепи горные подразделяют: по назначению и виду выработок, где крепь применяют, — на крепи капитальных, подготовительных и очистных выработок, крепи горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок, крепи сопряжений и пересечений выработок; по основному (преобладающему) материалу, из которого изготовлена крепь горная — на металлическую крепь, деревянную крепь, каменную крепь, железобетонную, бетонную, полимерную. Выделяют также смешанные крепи горные — изготовленные из двух и более разнородных материалов, без значительного преобладания одного из них (например, рама из деревянных или железобетонных стоек с металлическим верхняком). По рабочей характеристике различают жёсткие крепи и податливые крепи; по характеру взаимодействия с окружающими породами — поддерживающую крепь, подпорную крепь, ограждающую крепь, изолирующую, упрочняющую, а также комбинированную крепь, обладающую свойствами нескольких перечисленных типов крепи горной.
Реклама
В свою очередь, крепи горные капитальных и подготовительных выработок подразделяют: по сроку службы — на временные крепи и постоянные крепи (постоянную крепь тоннелей различного назначения и подземных помещений камерного типа принято называть обделкой); по форме очертания — на прямоугольную, трапециевидную, полигональную, бочкообразную, сводчатую, круговую; по степени перекрытия периметра сечения выработки — на замкнутую и незамкнутую; по конструктивному исполнению — на сплошную крепь, рамную крепь и анкерную крепь. Рамную и анкерную крепи горные обычно применяют в сочетании с межрамным ограждением. По способу изготовления и возведения различают сборную и монолитную крепь горную.
Крепи горные очистных забоев делятся: по конструктивному исполнению — на индивидуальную крепь, механизированную крепь и щитовую крепь; по выполняемой функции — на призабойную крепь и посадочную крепь.
Основные требования, предъявляемые к конструкциям крепи горной: податливость системы «порода-крепь» при поддержании горных выработок в неустойчивых породах; криволинейность очертания, обеспечивающая высокое сопротивление конструкции за счёт уменьшения изгибающих моментов и растягивающих напряжений. Кроме того, крепь горная подземных помещений камерного типа (в т.ч. тоннелей) должна воспринимать внешние и внутренние нагрузки и по возможности в наибольшей степени включать в работу породный массив (причём деформации крепи горной не должны превышать заранее заданные достаточно малые величины); иметь конструктивно-минимальную толщину (выравнивающая монолитная крепь горная); рассчитываться на весь срок службы сооружения (постоянная крепь), поскольку перекрепление в условиях эксплуатации подземного сооружения крайне затруднительно. К крепям капитальных горных выработок, учитывая длительный срок их службы, предъявляются повышенные требования надёжности и долговечности. В связи с этим основные крепёжные материалы, из которых они изготовляются, — монолитный бетон и железобетон. В сложных горно-геологических условиях применяют сборные крепи горные из бетонных и железобетонных блоков и тюбингов. В благоприятных для поддержания условиях иногда используют более лёгкие крепи (из набрызг-бетона, анкерную и др.).
Важное требование при проектировании крепи горной — обеспечение минимального числа типоразмеров сечений, пригодных для крепления всех выработок с различным расположением транспортных средств. Конструкции сборной крепи горной разрабатывают с учётом их унификации и взаимозаменяемости узлов и деталей, что позволяет применить для изготовления наиболее прогрессивную технологию, улучшить качество изделий и поставить производство крепи горной на индустриальную основу.
Способы выбора и расчёта параметров крепи горной для капитальных и подготовительных выработок в CCCP регламентируются нормативными документами. Крепи вертикальных шахтных стволов выбирают и рассчитывают раздельно для устья, протяжённой части и сопряжения, в зависимости от инженерно-геологических, гидрогеологических условий, вредных воздействий, а также с учётом схем организации и методов производства работ. Выбор типа и расчёт параметров крепи горизонтальных и наклонных выработок производят также для различных однородных по условиям их работы участков в зависимости от ожидаемых по расчёту смещений пород в кровле, почве и боках выработки с учётом степени воздействия очистных работ и других выработок. Типоразмеры индивидуальной и механизированной крепи горной очистных забоев выбирают в зависимости от мощности угольного пласта и её изменения в пределах выемочного поля, а также от ожидаемого сближения пород кровли и почвы по всей ширине призабойного пространства.
Возведение крепи горной в капитальных и подготовительных выработках остаётся одним из наиболее тяжёлых и трудоёмких процессов. Трудности механизации процесса крепления вызваны стеснёнными размерами выработок, которые до предела насыщены производственным оборудованием, а также неприспособленностью некоторых конструкций крепей горных (например, рамных) для их механизированного возведения. Наибольшая степень механизации работ достигнута при возведении набрызг-бетонной крепи и монолитной бетонной крепи с помощью передвижной опалубки и бетоноукладчиков.
Для технического развития крепи горной характерна тенденция к дальнейшему повышению их надёжности и несущей способности, а также к использованию новых крепёжных материалов и конструктивной увязке крепей с технологией их механизированного возведения при помощи автономных машин или машин, входящих в состав горнопроходческих комплексов.
В истории создания и применения крепи горной прослеживаются отдельные этапы. В 3-м тысячелетия до н.э. началось использование деревянной, а также каменной крепи в виде сухой кладки из бутового камня. В 4 в. до н.э. на подземных горных разработках появилась каменная крепь из кирпичной кладки и тёсаного камня на вяжущих растворах из глины и асфальта. В 18 веке каменная крепь горная на вяжущих растворах получает широкое распространение на угольных шахтах западноевропейских стран. Во 2-й половине 19 века начинается применение бетонной крепи горной, создание первых конструкций рамной металлической крепи из стального проката для горизонтальных выработок, индивидуальной металлической крепи для очистных забоев. 1-я половина 20 века ознаменовалась появлением крепи из бетонитов (1911), бетонных стоек из дисков для очистных забоев, железобетонных центрифугированных стоек для крепёжных рам (1945), применением чугунных и стальных тюбингов (1911), первых железобетонных тюбингов, созданием и использованием анкерной, набрызг-бетонной крепей, различных крепёжных конструкций из монолитного и сборного бетона и железобетона. В середине 20 века на шахты стала поступать комплектная передвижная металлическая крепь из призабойных стоек, появились щитовые крепи для очистных забоев крутых и пологих пластов. Началось широкое внедрение индивидуальной металлической крепи горной, создание гидравлических стоек и передвижных гидрофицированных крепей для очистных забоев. Этот же период связан с разработкой и применением различных крепей из сборного железобетона для капитальных и подготовительных выработок (1951-60), интенсивным внедрением на шахтах металлической рамной крепи, главным образом арочной податливой из стального проката специального желобчатого профиля, консервированием крепёжного леса (1951). Во 2-й половине 20 века создают и начинают широко использовать механизированные крепи в составе очистных механизированных комплексов при разработке пологих угольных пластов (1961-70), этот же вид крепи горной применяют в лавах для крутых пластов, разрабатывают крепи для автоматизированных комплексов и агрегатов (1971-80). Появляются новые конструкции арочной и трапециевидной металлической крепи горной с безболтовым податливым соединением элементов и инвентарные многократно используемые крепи для выработок с небольшим сроком службы. Начинается внедрение на шахтах анкерной крепи, закрепляемой в шпурах химическими составами, заключёнными в специальные ампулы, этого же вида крепи из полимерных материалов, металлической трубчатой анкерной крепи, закрепляемой взрывным и другими способами. Создаются гидрофицированные передвижные крепи для временного поддержания кровли в призабойной части подготовительных выработок.
Источник
Виды и типы крепи горных выработок
Билет №23
1. Способы выемки циликов их сравнительная оценка
В циликах приблизительно 40-50 % запасов блока.
1.Междукамерные цилики необходимо располагать при разработке несколько этажей в одной вертикальной плоскости.
2. Способ выемки целиков принимают в зависимости от состояния камер
- открытая камера
- заполненная гидравлической закладкой
- заполненная замогазинированной рудой
- заполненная обрушенными породами
При открытых камерах возможны 2 способа
1.Массовое погашение потолочены МКЦ отсутствуют
2. Рзбуривают потолочены МКЦ и производят в первую очередь взрывают зараяды МКЦ.
Междуэтажные _цилики могут отрабатывать2 способами
- массовое обрушение, потолочены и междукамерных циликов
- раздельная выемка в 1 очередь отрабатывают цилик днища во 2 очередь погашают потолочену раздельная выемка повышает затраты но снижают потери руды.
- цилик днища можно отработать системой подэтажного обрушение
Виды и типы крепи горных выработок
Горная крепь (рудничная, шахтная) — искусственные сооружения, возводимые в выработках для предотвращения обрушения окружающих пород и сохранения необходимых площадей сечения, а также для управления горным давлением.
К горной крепи предъявляются следующие основные требования: необходимо поддерживать выработку в рабочем состоянии в течение всего срока ее службы, быть простой в изготовлении, экономичной, удобной для транспортирования и возведения.
По сроку службы различают временные и постоянные крепи. Временные крепи возводятся, как правило, в призабойной зоне до возведения постоянной крепи в породах, склонных к вывалам. По форме горная крепь бывает трапециевидной, прямоугольной, арочной и кольцевой; по периметру выработки — замкнутой и незамкнутой. По характеру деформируемости под действием горного давления крепь может быть жесткой, податливой или шарнирной. Жесткая крепь не имеет податливых или шарнирных узлов. Примером жесткой крепи могут служить бетонные и железобетонные крепи.
Под крепежной рамой понимают конструкцию горной крепи, изготовленной из дерева, металла или железобетона, прямоугольной, трапециевидной, арочной, круглой или иной формы. В отличие от рамной сплошная крепь полностью перекрывает кровлю и бока выработки, а иногда и почву. Выполняется такая крепь из монолитного бетона или сборного железобетона. К сплошной также относят и рамную крепь, если крепежные рамы установлены вплотную одна к другой.
В настоящие время в горных выработках применяют деревянную крепь, металлическую, монолитную бетонную, набрызг-бетонную, анкерную и комбинированную крепь.
Деревянная крепь целесообразна при сроке службы до 3 лет и умеренном горном давлении (до 70 МПа). Работы по возведению деревянной крепи в малой мере поддаются механизации и выполняются преимущественно вручную. При креплении деревом и давлении только со стороны кровли возможно использование потолочной крепи на крючьях.
Металлическую крепь в основном применяют для крепления капитальных и подготовительных выработок при сроке службы от 3 до 15 лет и более, проводимых по горным породам любой крепости и при любой форме поперечного сечения. Достоинства металлической крепи — прочность, долговечность, огнестойкость и возможность повторного использования. Крепь применяют в виде арок, колец, трапециевидных и бочкообразных рам, изготовляемых из стальных прокатных профилей типа СВП, двутавров, железнодорожных рельсов.
Торкрет-бетонная крепь. Торкрет-бетон состоит из цемента (с расходом до 750 кг на 1 м 3 смеси), песчано-гравийного заполнителя с крупностью зерен до 5 мм и воды. Его наносят слоями толщиной 2 — 3 см на укрепляемую поверхность с помощью цемент-пушки под давлением сжатого воздуха 0,2 — 0,3 МПа. Прочность, плотность, водонепроницаемость, сцепление с породой и арматурой у торкрет-бетона выше, чем у обычного.
Набрызгбетонная крепь. Набрызгбетон в отличие от торкрет-бетона содержит более крупный заполнитель (до 25 мм) и ускоряющие твердение добавки, а расход цемента в нем не превышает 400 — 450 кг на 1 м 3 смеси. Приблизительный его состав 1: А:Б= 1:2:2. В качестве ускоряющих твердение добавок применяют фтористый натрий, тонкомолотый алюминиевый спек в количестве 2 — 5% массы цемента. Набрызгбетон наносят на поверхность слоями по 5 — 7 см (суммарно до 20 — 30 см) с помощью пневматической набрызгмашины.
Железобетоном называют материал, в котором бетон и стальная арматура работают совместно. Благодаря этому железобетонные конструкции способны нести значительные сжимающие, изгибающие, а в некоторых случаях и растягивающие нагрузки.
Анкерная крепь представляет собой систему закрепленных в шпурах анкеров, расположенных по определенной сетке. Замок анкера прочно закрепляется в породах, окружающих выработку. Благодаря поддерживающим элементам (подхватам, опорным плиткам) породы кровли (стенок, почвы) как бы сшиваются и происходит упрочнение массива пород, повышение устойчивости его обнажений. В настоящее время применяют металлические, железобетонные, деревянные и сталеполимерные анкеры.
3. Региональные методы к ним относят:
- опережающая обработка защитных пластв
- предварительная дегозация массивов скважин (скважины бурят в породу уголь на высоту 80-100)
- Увлажнение или рыхление пласта впереди очистных или подготовительных выработок.
Региональный прогноз включает изучение физико-механических свойств, характера тектонических нарушений, структура пород, установление раздробленных и перемятых зон, зон с повышенной прочностью пород газоопасности и газонасыщенности пород давления газа, гидрологии (чем влажнее порода тем меньше выброса опасности).
Региональные методы приближенные и их результаты уточняются при вскрытии подготовки и обработки.
Предвестники внезапных выбросов -изменение крупности штаба при бурении шпуров и скважин.
— разделение кернов на диски (дискование)
— толчки на буровой инструмент и зажатие штанги
— изменение блеска угля
— образование облачка пыли у забоя
— похолодание воздуха у забоя
— усиление газа выделения
— увеличение длины отброса породы от задач при взрыве
— увеличение до 1 и более КИШ
— изменение сисмической и звуковой активности, но этот метод не всегда (как при горных ударах обеспечивают 100% надежность)
Горный удар— это явление динамической формы горного давления в виде хрупкого участка массива горных пород при котором происходит интенсивное дробление, измельчение и выброс пород или полезного ископаемого выработку, нарушение крепи ее смещение итд, что вызывает повреждение машин выработк и людей.
Удар сопровождается сисмическими колебаниями в окружающем массиве, резким звуком, воздушной волной и образованием пыли. Горному удару предшествует усиление давления на крень и цилики, а после удара возрастает давление на сменных участках.
Источник
