Соединение элементов крепи и узлы податливости деревянных рам.

Деревянные крепи.

Деревянная крепь – используют преимущественно хвойных пород.
Достоинства – небольшая масса, сравнительно небольшая стоимость, легкость обработки на рабочем месте. Простота конструкции, удобна в установке и транспортировке.
Недостатки – недолговечность (срок службы 2-3 года, иногда до 5 лет), опасность в пожарном отношении, меньшая прочность по сравнению с другими материалами.

Сортамент пиленного материала а) распил; б) брусья; в) доски обрезные («затяжка»);г) доски необрезные («затяжка»); д) обаполы (горбыли).

Рудничная стойка – круглый лесоматериал длиной от 0,5 до 5м и толщиной в верхнем торце от 7 до 30см.
Два сорта леса – круглый и пиленый (пластины, распилы, брусья, доски, обаполы). Если предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон принять за единицу, то при сжатии поперек волокон он будет равен 0,1 – 0,3, при растяжении вдоль волокон -2-3; поперек волокон -0,3-0,5. Т.е. прочность древесины колеблется в широких пределах. Её, как материал для крепи, применяют в основном при небольшом сроке службы подземных выработок или в качестве временной крепи до возведения постоянной из более долговечных материалов.

Деревянная рамная крепь горных выработок

Соединение стоек с верхняком:
а) при давлении сверху;
б) при давлении сбоку;
в) при давлении сверху и сбоку;
г) крепление выработки вразбежку;
д) крепление выработки сплошное;
1- верхняк;
2- стойка;
3- Затяжка;

Деревянные крепежные рамы. а, в, г – неполные, б- полные.

Основной конструкцией деревянной крепи является неполная крепежная рама Рис а,в,г. Состоит из верхняка 1, и двух соек 2. Реже применяют полные крепежные рамы, Рис б, когда добавляют четвертый элемент – лежень 3. Неполные крепежные рамы применяют в породах с f= 3-9, а полные – с f=1-2 и пучащих породах. Крепежные рамы трапециевидной формы с горизонтальным верхняком и углом наклона стоек в раме 80-850 применяют при любом угле залегания пласта. До 20-250 рамы устанавливают снаклоннымверхняком по кровле пласта Рис в, при крутом залегании (более 550) – с горизонтальным верхняком и наклоном одной стойки по кровле пласта.

Соединение элементов крепежной рамы должно быть прочным, точным и простым в исполнении. Еще это соединение называют замком.
Соединение в лапу, очень распространенный способ соединения верхняка со стойкой и лежнем. Это соединение выполняют в зависимости от горного давления. На рис показано направление стрелками направление горного давления и соответствующая ему конструкция в лапу.
Соединение в паз применяют только при вертикальном горном давлении. Остальные виды соединений (в шип, встык) применяются довольно редко.

Возведении крепи.

Возведение крепи производится согласно паспорту проведения выработки и под прикрытием временной крепи. Начинают с установки стоек, которые двумя боковыми стяжками соединяют с ранее установленной аркой. На стойки укладывают верхняк, чтобы нахлестка равнялась 300 – 400 мм, и соединяют их двумя парами скоб, предварительно заложив в замках между днищами стойки и верхняка деревянные прокладки. Гайки на скобах затягиваются динамометрическим ключом. После установки арки её расклинивают в замках на деревянных распорках клином, затягивают кровлю и бока выработки ж/б, металлическими, стеклопластиковыми или деревянными затяжками, а пустоты за тяжкой заполняют мелкой породой.

Анкерная крепь

Анкерная крепь – является прогрессивной и экономически выгодной, применяется в широком диапазоне горнотехнических условий.
Преимущества – повышает безопасность ведения горных работ, так как лучше любой другой крепи противостоит взрывным работам, возможность полной механизации возведения, меньшие расходы материалов и затраты на доставку, позволят по сравнению с рамной крепью уменьшить сечение выработки на 18 – 25 % и ее аэродинамическое сопротивление.
Недостаток – ограниченное применение в сложных условиях.

Схемы анкерования.

а – метод «сшивки» - слоистые породы, скрепленные штанга-ми, работают до появления трещин как единая балка, сопротивление изгибу которой выше, чем суммарное сопро-тивление отдельных нескреп-ленных слоев.
б - метод «подшивки», разрушенные породы в кровле выработки подвешиваются анкерами к ненарушенным породам за пределами свода обрушения (к прочным породам кровли). Анкеры должны выдерживать массу пород в своде обрушения или всей пачки пород непосредственной кровли.
в - применяют в крепких трещиноватых породах, когда крепь выполняет роль ограждающей конструкции, предохраняющей выработку от отдельных случайных вывалов.

Анкерную крепь применяют в качестве постоянной и временной крепи, в самостоятельном виде и в сочетании с другими крепями. Часто анкерный болт используют для вспомогательных целей: подвешивают конвейеры, трубопроводы, монтажные блоки и пр.

Представляют собой систему стержней (штанг), закрепленных в шпурах (скважинах) и расположенных в определенном порядке в породах, окружающих выработку.
По характеру закрепления анкерные крепи разделяют: с закреплением в одной части, обычно в донной (замковые анкеры), и с закреплением по всей длине шпура. По конструкции замка анкеры различают: клинощелевые, распорно – клиновые, распорно – конусные, с закреплением по всей длине шпура.

Самые простые – клинощелевые, представляют собой металлическую штангу или деревянный стержень на одном конце которых имеется прорезь, в которую вставляется клин. Закрепление штанги или стержня производят ударами молотка по другому концу, клин упирается в дно шпура и заклинивает анкер. Нужно строго соблюдать длину и диаметр шпура, так как при перебуре закрепить штангу не удается.

Металлический замковый анкер состоит из стержня 1 с резьбой на одном конце и клиновой головкой (лопаткой) на другом, двух полумуфт 2, опорной шайбы 3 и натяжной гайки 4. Полумуфты надеваются на клиновую часть стержня, стержень с полумуфтами вставляется в установочную трубу, вместе с трубой вводится в шпур через отверстие в верхняке и ударами молотка по концу трубы расклинивается замок (полумуфты набиваются на клиновую часть стержня). Затем надевают шайбу и завинчивают натяжную гайку, притягивая верхняк к кровле. Анкер может воспринимать нагрузку сразу после установки.

Металлический анкер с закреплением быстротвердеющим химическим составом

(а)-Анкер с натяжной гайкой, опорной плиткой и уплотнительным кольцом.
(б)-Анкер с опорной плиткой и натяжной гайкой с уплотнительным кольцом.
(г)- 1-стержень; 2-шайба; 3-полукруглая гайка; 4- натяжная гайка; 5-стопор;6- уплотнительная шайба.

Ампулы с полиэфирной композицией

Время установки:

• Медленные - АП, цвет – синий, 40...50сек.
• Быстрые - АП-У, цвет – серый, 27...32сек.
• Сверхбыстрые - АП-М, цвет – желто-коричн, 17...22сек.

Размеры ампул для всех типов:
Диаметр – 24,5мм;
Длина – 330, 400, 470 мм.
Усилие при вытягивании анкера более 5 тонн (50кН).

Состоит из металлического или полимерного стержня, ампулы (ампул) с химическим закрепителем на основе синтетической смолы, уплотнительного кольца, опорной плитки и натяжной гайки. Ампулы на основе полиэфирной смолы состоят из полиэтиленовой оболочки, в которой помещается смола и там же помещается полиэтиленовая трубка с отвердителем. Металлические стержни периодического профиля изготавливаются из стали диаметром 18-25 мм. На внешнем конце стержня имеется резьба под гайку. Конец стержня, вводимый в шпур, выполнен в виде ласточкина хвоста, что способствует разрыву оболочки ампулы.
Уплотнительное кольцо – для предотвращения вытекания из скважины закрепляющего состава. В шпур вначале вводят одну или несколько ампул с закрепителем, затем стержень с резиновым кольцом. При вращении стержня ампулы разрываются, содержимое заполняет пространство между стержнем и породой, затвердевает и закрепляет анкер в шпуре. Через 1-2 часа анкера готовы к работе. Преимущества: простота конструкции, меньшая трудоемкость установления, большая прочность закрепления даже в слабых породах, простая механизация установки.

Канатные анкеры.

АКО1

 

АКО2

 

АКО.М3

 

АКО.М4

Диаметр каната – 15,2мм. Длина 3- 11м. Расчетная несущая способность 210 кН.

Анкер канатный АКО1.
Закрепляется ампулами с минеральной или полиэфирной композицией путем подачи и вращения в скважинах диаметром 27мм; 30мм; 36мм; 43мм.
Назначение: упрочнение приконтурного массива горных выработок за счет сшивки слоистой толщи пород и подвески неустойчивой части массива к устойчивой.
Область применения:

• Выработки, расположенные на границе с выработанным пространством;
• Демонтажные камеры;
• Газо – дренажные каналы;
• Выработки для повторного использования;
• Монтажные камеры;
• Сопряжения выработок;
• Выработки с неустойчивой кровлей мощностью более 3-4м;
• Крепление приводных головок ленточных конвейеров;
• Подвеска монорельсовых дрог;
• Крепление тоннелей;

Крепь состоит из стержня анкера, выполненного из стального семижильного каната 15К7, соединенного с муфтой посредством клиновой втулки. Муфта снабжена гайкой. Для увеличения жесткости каната на сопряжении с муфтой к торцу последней присоединена направляющая трубка. Для увеличения плотности закрепляющего материала и качественного перемешивания двухкомпонентного составов канат снабжен проволочным шнеком.
При закреплении канатного анкера минеральной композицией ампульным способом в головной части каната выполнен винт, обеспечивающий предварительное натяжение анкера без времени ожидания отверждения в сухих и обводненных породах.

Анкер канатный АКО2.
Ампульно – нагнетательного способа закрепления.
Ампулы с полиэфирной смолой или минеральной композицией.
Состав для нагнетания: цементные смеси; Геофлекс; Шахтизол -100; Беведол – беведан.
Верхняя часть стержня закрепляется ампульным способом в шпуре диаметром 30мм. Нижняя часть в шпуре диаметром 43мм. В этой части шпура канат охватывает трубка с герметизаторм.
Вначале устанавливается анкер ампульным способом, затем следует герметизация устья шпура и нагнетание смолы в шпур на всю оставшуюся длину. Для нагнетания смесей требуется насосное оборудование.

Анкер канатный АКО2.М1 и АКО2.М2.
Нагнетательного способа закрепления.
Предназначен для упрочнения обводненных пород приконтурного массива горных выработок различного назначения, в том числе с обильнымводопритоком из шпура. Бурится шпур, в него вставляется анкер, досылают до упора гайки в подхват или опорный элемент высотой не менее 50мм. Производится распор анкера накручиванием гайки. Одновременно происходит закрепление головного конца каната замком и герметизация шпура. Далее следует нагнетание закрепляющего состава в шпур на всю его длину.

Анкер канатный АКО2.М3...АКО2.М4...АКО2.М5.
Предназначен для упрочнения обводненных пород приконтурного массива горных выработок различного назначения, в том числе с обильнымводопритоком из шпура, в зонах повышенного горного давления, в нарушениях и без них.
Применяется с индивидуальными опорными элементами – полусферическая шайба, отрезок СВП.
Вначале закрепляется ампульным способом, далее следует герметизация монтажной пеной, а затем нагнетание смолы в шпур на всю его длину.

Железобетонный анкер
Состоит из стального стержня 2, цементного раствора 1, опорной шайбы 3 и натяжной гайки 4. Наибольшее распространение получили забивные анкера, стержни которых забивают в шпуры после нагнетания в них раствора. Через 3-5 часов к концам анкеров устанавливают опорные шайбы или подхваты и производят их натяжение.

 

Анкер полимерный

Временная крепь.

При проведении горизонтальных и наклонных горных выработок все работы в забое по уборке горной массы после взрывных работ, а также возведение постоянной крепи должны проводиться под защитой временной крепи, которая предохраняет людей, машины и механизмы в призабойной части от ударов и падения кусков породы. Временную предохранительную крепь устанавливают в выработке до возведения постоянной крепи.
Применяют консольные, рамные трапециевидные и арочные, подвесные предохранительные крепи. Перемещаемые вручную и механизировано.

Деревянные крепи.

Деревянная крепь – используют преимущественно хвойных пород.
Достоинства – небольшая масса, сравнительно небольшая стоимость, легкость обработки на рабочем месте. Простота конструкции, удобна в установке и транспортировке.
Недостатки – недолговечность (срок службы 2-3 года, иногда до 5 лет), опасность в пожарном отношении, меньшая прочность по сравнению с другими материалами.

Сортамент пиленного материала а) распил; б) брусья; в) доски обрезные («затяжка»);г) доски необрезные («затяжка»); д) обаполы (горбыли).

Рудничная стойка – круглый лесоматериал длиной от 0,5 до 5м и толщиной в верхнем торце от 7 до 30см.
Два сорта леса – круглый и пиленый (пластины, распилы, брусья, доски, обаполы). Если предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон принять за единицу, то при сжатии поперек волокон он будет равен 0,1 – 0,3, при растяжении вдоль волокон -2-3; поперек волокон -0,3-0,5. Т.е. прочность древесины колеблется в широких пределах. Её, как материал для крепи, применяют в основном при небольшом сроке службы подземных выработок или в качестве временной крепи до возведения постоянной из более долговечных материалов.

Деревянная рамная крепь горных выработок

Соединение стоек с верхняком:
а) при давлении сверху;
б) при давлении сбоку;
в) при давлении сверху и сбоку;
г) крепление выработки вразбежку;
д) крепление выработки сплошное;
1- верхняк;
2- стойка;
3- Затяжка;

Деревянные крепежные рамы. а, в, г – неполные, б- полные.

Основной конструкцией деревянной крепи является неполная крепежная рама Рис а,в,г. Состоит из верхняка 1, и двух соек 2. Реже применяют полные крепежные рамы, Рис б, когда добавляют четвертый элемент – лежень 3. Неполные крепежные рамы применяют в породах с f= 3-9, а полные – с f=1-2 и пучащих породах. Крепежные рамы трапециевидной формы с горизонтальным верхняком и углом наклона стоек в раме 80-850 применяют при любом угле залегания пласта. До 20-250 рамы устанавливают снаклоннымверхняком по кровле пласта Рис в, при крутом залегании (более 550) – с горизонтальным верхняком и наклоном одной стойки по кровле пласта.

Соединение элементов крепежной рамы должно быть прочным, точным и простым в исполнении. Еще это соединение называют замком.
Соединение в лапу, очень распространенный способ соединения верхняка со стойкой и лежнем. Это соединение выполняют в зависимости от горного давления. На рис показано направление стрелками направление горного давления и соответствующая ему конструкция в лапу.
Соединение в паз применяют только при вертикальном горном давлении. Остальные виды соединений (в шип, встык) применяются довольно редко.

Соединение элементов крепи и узлы податливости деревянных рам.

Соединение элементов крепи и узлы податливости деревянных рам. а, б, в – стоек и верхняка в лапу, г- в паз; д- стоек и лежней в лапу, е – в зуб; ж – заострение стоек на конус; з – в виде клина.

 

Замки А- соединение в лапу.Б- соединение в паз.В- соединение в шип.Г- соединение стоек с лежнем.

При больших размерах поперечного сечения выработки или при значительном горном давлении применяют усиленные крепежные рамы:

Усиленные крепежные рамы 1 – ремонтина (средняя стойка);2 – прогон; 3 – подкос; 4 – распорка.

При давлении с кровли – усиливают верхняк, а при всестороннем давлении – усиливают многоугольной крепью, устанавливаемой внутри обычной рамы.

Крепежные рамы являются жесткой крепью. При большом горном давлении, сопровождающимся опусканием кровли, возможно разрушение крепи. Это явление требует применения податливой крепи. Податливость достигается в ослабление отдельных элементов крепи и их разрушении, но без снижения несущей способности. Для деревянной крепи податливость достигается за счет зострения нижних концов стоек на «карандаш». Под действием горного давления концы стоек сминаются и крепь приопускается (приседает).