» » Крепление

Крепление

08.08.2016

При очистной выемке поддерживают крепью неустойчивые боковые породы или руду, а иногда закладочный массив. Применяемые виды крепи приведены в табл. VI.4.
К системам разработки с креплением (а также с креплением и последующим обрушением) условно относят лишь те системы, при которых крепь размещают в выработанном пространстве и устанавливают регулярно вслед за выемкой. Соответственно применение штанговой крепи и опорных столбов не считается признаком систем разработки с креплением.
Крепи, возводимые в выработанном пространстве, разделяют по своей способности к деформации на жесткие и податливые. Последние под нагрузкой значительно деформируются не снижая своей прочности, чем обеспечивается приемлемый для данной крепи уровень нагрузки. Податливыми могут быть крепи: стоечная — металлическая гидрофидироваиная; костровая; механизированные щитовые комплексы — гидрофицированные; крепежные рамы.
До шестидесятых годов изготавливали крепь, за редким исключением, только из дерева, и соответственно применяли стоечную костровую, рамную и станковую крепи и испытывали самоопускающиеся щиты.
Крепление

Практика выявила существенные недостатки деревянных крепей: пожароопасность; разовое использование, а отсюда и дороговизна; усложнение рудничного хозяйства заготовкой и транспортированием крепи; трудоемкость установки; невозможность механизации передвижения крепи вслед за выемкой руды; ограниченная податливость; гниение, а отсюда — разогрев и загрязнение воздуха. Этим было обусловлено применение других крепежных материалов и, соответственно, других конструкций крепей.
Расширяется применение механизированных щитовых комплексов по типу используемых в угольной промышленности.
Широко распространилась штанговая крепь. Она не загромождает выработку и, значит, не стесняет условий механизации работ по отбойке и доставке руды.
Почти исчезла станковая крепь, которую ни из чего другого, кроме дерева, выполнить нельзя. Деревянные стойки на ряде рудников вытеснены металлическими, обычно гидравлическими.
При выборе вида крепи предпочтение отдается той, которая, наряду с достаточной надежностью поддержания очистного пространства в течение нужного срока, отвечает следующим условиям: возможность установки непосредственно у забоя с наименьшей опасностью повреждения при взрыве; возможность механизации работ по установке крепи и ее передвижению, если оно необходимо; наибольшая производительность труда крепильщиков; минимум помех для работы бурильных и погрузочно-доставочных машин в очистном забое; наименьшие объем, масса и стоимость материалов крепи; наименьшие расходы по ремонту крепи.
Часть этих условий (например, наименьшая стоимость материалов) находится в противоречии с требованиями надежности крепи и механизации работ, поэтому решение по выбору вида крепи принимается компромиссное.
Остановимся на отдельных видах крени.
Штанговой (анкерной, болтовой) крепью называют конструкции, при которых толщу пород около выработки скрепляют стержнями (штангами), в результате чего возрастает несущая способность толщи пород за счет совместной работы слоев породы и стержней. Иногда накладывают на массив металлическую сетку, которая удерживает отдельные отслоившиеся куски породы, а сама удерживается головками штанг.
Конструкции штанговой крепи примерно такие же, как и при проведении выработок. Наряду с железобетонными штангами стали применять новые материалы, например, стекловолокно для изготовления стержней и полимерные смолы для закрепления арматурного стержня, если закрепляемый массив подвержен сильным вибрациям от взрывов или от работы механизмов. Внедряются штанги из стальных эллиптических или другого профиля труб, забиваемых в шпур и прочно удерживающихся в нем за счет распора при деформации пород.
При пролете обнажения до 12-15 м интервал между штангами в общем случае не должен превышать утроенной величины наименьшего расстояния между трещинами отдельности, а длина штанг должна быть не менее удвоенного интервала и не менее 1/4 перекрываемого пролета.
При пролете более 12-15 м или при интенсивной трещиноватости пород можно пользоваться штангами двух размеров: короткие располагать по густой сетке для поддержания непосредственной кровли, а длинные, в 1/4 пролета, устанавливать через интервалы, равные приблизительно половине их длины.
В камерах высотой до 7-10 м используют самоходные пневмоколесные установки, с них бурят шпуры и устанавливают штанги. В более высоких камерах кровлю закрепляют штангами при выемке верхнего слоя, а при работе в нижнем слое ее осматривают и обирают с самоходных пневмоколесных установок.
Торкрет-бетоном укрепляют кровлю и стенки очистных и подготовительно-нарезных выработок, чтобы предотвратить отслоение кусков и выветривание. Процесс торкретирования полностью механизирован.
Щитовые механизированные комплексы применяют при выемке маломощных пологих залежей с креплением и последующим обрушением кровли. Щиты продвигаются вслед за выемкой руды и поддерживают кровлю над рабочим пространством у забоя, а позади у них кровля обрушается. Рассмотрены ниже в связи со столбовой системой разработки с обрушением.
Распорная и стоечная крепи применяются в маломощных залежах.
В пологих залежах распорки называются стойками. Стойки металлические бывают жесткими или податливыми.
Стойки устанавливают рядами на расстоянии порядка 2 м, достаточном для сообщения и производства работ по очистной выемке.
При необходимости в усиленном креплении устанавливают стойки группами, так называемыми кустами, с числом стоек в кусте от 3 до 10 на расстоянии 10-20 см одна от другой.
Стойки деревянные применяют и в виде органной крепи, линия которой ограничивает обрушение кровли.
При крутом падении распорки используют деревянные; их располагают с отклонением от нормали на 5-10° по восстанию залежи, чтобы предотвратить выпадение распорок при сдвижении висячего бока и при взрывании. Расстояние между рядами по вертикали около 2 м, а между распорками в ряду 0,7-1,5 м. Простую распорную крепь применяют с целью устроить на ней настил для работы бурильщиков. При неустойчивых боковых породах применяют усиленную распорную крепь, т. е. распорки подпирают стойками или усиливают иными элементами.
Крепежные рамы применяются, в общем, такие же, как в подготовительных выработках. Иногда они отличаются тем, что имеют не наклонные, а вертикальные стойки, устанавливаемые на прогонах, которые подхватывают рамами при выемке нижележащего слоя руды. Используют дерево и металл. Применяют гидравлическую алюминиевую рамную крепь очистных выработок. Так, на бокситовых рудниках ВНР рамы размером 3,8х4 м массой 52 кг при подаче в них смеси 95 % воды и 5 % масла прочно распирают породы; извлекаются выдергиванием пробки с помощью троса.
Костровая крепь применяется в пологих залежах для поддержания кровли при большом горном давлении, иногда в дополнение к органной крепи. Для увеличения прочности костра внутрь его иногда засыпают породу. При наклонном падении залежи для предотвращения сползания костров предварительно устанавливаются стойки по углам. Деревянная костровая крепь податлива, так как элементы ее сжимаются поперек волокна дерева с уменьшением толщины в 2х3 раза. На золотом руднике «Эльзбург» (ЮАР) разрабатывают пологие рифы мощностью 1,8 м на глубине более 2х2,3 км. Каркас костра возводят из уложенных по периметру деревянных брусьев, а внутрь помещают мешок размером 1х111,8 м из полипропиленовых нитей. Этот мешок заполняют подаваемым по трубам с поверхности цементным раствором (1 часть цемента на 2 части песка, добавка 0,5% хлористого кальция для быстрого твердения). Через 2 ч после установки костра можно вести рядом взрывные работы. Между пунктами подачи раствора на поверхности и приема раствора в забое имеется прямая связь. За смену в забое возводят до 9 костров.
Самоопускающиеся перекрытия применяют при неустойчивых руде и вмещающих породах. Вынимают руду под перекрытием горизонтальными слоями, начиная с верхнего слоя. Под давлением обрушенных пород перекрытие опускается по мере выемки под ним руды и служит как бы искусственной кровлей. О материалах и применении перекрытий подробнее сказано ниже в связи с системой разработки слоевым обрушением.
Опорные столбы возводятся из бетона, бетонных блоков или каменной кладки. Поддерживают обнаженную устойчивую кровлю в пологих залежах. Применяются при ценной или неустойчивой руде, так как в ином случае в качестве опор оставляют столбообразные рудные целики.
Станковая крепь представляет собой как бы пространственную решетку из деревянных брусьев или бревен, возведенную в выработанном пространстве от лежачего до висячего бока. Каждый кубик — станок имеет поперечный размер 2-2,2 м. В залежах мощностью более 3-4 м выработанное пространство, закрепленное станками, обязательно заполняют закладкой, Станковая крепь теперь почти не встречается.
Новые материалы крепи. Разрабатывается пневмобаллонная крепь, изготовленная из резины, высокопрочных синтетических волокон и эластомеров.
Пневмоподушки используют для отделения призабойного пространства от закладочного массива, их помещают за последний ряд крепи. Связанные между собой, они представляют подвижную перегородку. Стыки между подушками уплотняют кусками резины, соединенными внахлестку. При передвижении перегородки давление сжатого воздуха в подушках понижают. Испытываются пневматические конструкции в качестве опалубки для образования выработок и перемычек при возведении твердеющей закладки.