Конструкция и материалы рудничной крепи.

Горная крепь (рудничная, шахтная) искусственные сооружения, возводимые в выработках для предотвращения площадей окружающих пород и сохранения необходимых площадей сечения, а также для управления горным давлением. 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. На геологоразведочных работах временная крепь выполняется в виде облегченных деревянных рам. 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.

Деревянная крепь — горная крепь из деревянных материалов. Впервые применялась при подземной добыче полезных ископаемых и в строительстве в мезолите и неолите (около 10-3-го тысячелетия до н. э.); до середины 20 века — основной вид крепи подземных горных выработок.

Арочная крепь — рамная крепь, состоящая из отдельных креплёных арок (металлических, железобетонных, смешанных), устанавливаемых перпендикулярно продольной оси горной выработки на некотором расстоянии одна от другой. Промежутки между арками, кровлей и боками выработки перекрываются затяжками. Расстояние между арками обычно 0,5-1,25 м.

Податливая крепь — горная крепь, имеющая конструктивные элементы (узлы) податливости, позволяющие сохранять несущую способность крепи при значительных изменениях её размеров вследствие смещения пород на контуре выработки.

Бетонная крепь — сплошная горная крепь, выполненная из бетона и возводимая с помощью опалубки. Применяют для крепления капитальных горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок со сроком службы 10 лет и более и установившимся равномерно распределённым горным давлением.

Анкерная крепь горная крепь, основной элемент которой металлический, железобетонный, полимерный или деревянный стержень (анкер), закреплённый в шпуре (скважине).

Набрызгбетонная крепь - крепь, образуемая нанесением на стенки горной выработки многокомпонентного состава, включающего вяжущие, мелкий и крупный заполнители и воду. В зависимости от горно-технических и горно-геологических условий набрызгбетонная крепь служит в качестве изолирующей, ограждающей или грузонесущей. На поверхность выработки набрызг-бетон наносят с помощью специальных пневматических укладчиков.

Крепежными материалами н азывают материалы, применяемые для изготовления горной крепи, под которой понимают искусственные сооружения, возводимые в выработке для предотвращения обрушения неустойчивых пород и сохранения необходимой площади поперечного сечения на период эксплуатации. Крепежные материалы делятся по использованию и конструкции крепи на:

основные, применяемые в несущих элементах конструкции (металл, бетон, дерево и др.), вяжущие, служащие для приготовления растворов, и вспомогательные (водоизоляционные материалы, химические реагенты и др); по сроку службы в выработках на: долговечные (бетон, металл и др.); недолговечные (дерево).

Крепежные материалы должны обладать высокой удельной прочностью, которую определяют отношением предела прочности материала к его плотности и называют коэффициентом конструктивного качества.

Дерево — доступный и дешевый крепежный материал, обладающий достаточно высокой прочностью при небольшой плотности, упругостью, легко и быстро обрабатывающийся. Его недостатки — подверженность гниению, горючесть.

Крепь предохраняют от загнивания пропитыванием специальными растворами химических веществ (антисептиками), что увеличивает срок ее службы в 2—3 раза. В качестве антисептиков применяют слабые (3—7 %-ные) растворы фтористого натрия или хлористого цинка.

Металл — один из наиболее совершенных крепежных материалов, обладающий высокой прочностью, огнестойкостью, хорошо воспринимающий растягивающие усилия. Применяют его для крепления как капитальных, так и подготовительных выработок. Недостатки металла подверженность коррозии под действием влаги, газов и кислотных шахтных вод; высокая стоимость.

Бетон искусственный строительный материал, который получается в виде затвердевания смеси из вяжущего вещества с водой и заполнителей (песка, гравия, щебня), взятых в определенном соотношении. В качестве вяжущего вещества используется цемент.

Железобетон представляет собой бетон, армированный металлом. В железобетоне выгодно используются свойства обоих материалов: бетон хорошо воспринимает сжимающие усилия и предохраняет сталь от ржавления, а сталь — растягивающие. Из железобетона возводят обычно крепь сложной формы.

Искусственные камни — штучный крепежный материал, изготовляемый заводским способом (бетониты и строительный кирпич). Бетониты массой от 20 до 35 кг имеют прямоугольную и клиновидную форму и изготовляются из обычного бетона. Бетониты прямоугольной формы применяют для кладки прямых стен в горизонтальных и наклонных выработках, клиновидной формы — для сооружения криволинейных конструкций крепи.

Бетониты позволяют облегчить и ускорить процесс возведения крепи по сравнению с монолитным бетоном. В отличие от крепи из монолитного бетона крепь из бетонитов способна воспринимать давление горных пород сразу же после ее возведения.

Пластбетон — безводный материал, состоящий из вяжущего материала, песка и щебня. Вместо цемента в нем используют синтетические смолы (эпоксидную, фурфуролацетоновую и др.) и химические добавки (сульфобензокислота, полиамин и др.). Пластбетон отличается высокой прочностью, химической стойкостью и водонепроницаемостью.

Стеклопластики состоят из затвердевших полиэфирных, фенольных, эпоксидных и других полимерных смол, армированных стекловолокном. Элементы крепи из этих материалов изготовляют методами прессования или литья. Стеклопластики прочны, не подвергаются коррозии, огнестойки, имеют невысокую плотность.