Монолитная бетонная и железобетонная крепь

Монолитную бетонную крепь применяют в основном дня крепления капитальных горизонтальных и наклонных горных выработок, имеющих большой срок службы и находящихся вне зоны влияния очистных работ. В основном их используют для крепления выработок околоствольных дворов, камер, узлов сопряжений капитальных выработок, наклонных и вертикальных стволов.

Основными конструкциями монолитной бетонной крепи являются: с вертикальными стенками и сводчатым перекрытием, с вертикальными стенками, сводчатым перекрытием и обратным сводом, бетонная арочная крепь с обратным сводом и бетонная цилиндрическая крепь. Ввиду преобладания вертикального горного давления в качестве основной формы крепи принимают сводчатую с вертикальными стенками (рис. 3.16). Основными частями ее являются свод, стены и фундамент. Средняя часть свода называется замком, а поверхность опирания свода на стены — его пятами. Расстояние от пят свода до замка по вертикали называют высотой подъема свода.

Фундамент бетонной крепи с прямыми стенами заглубляют в породы почвы со стороны водосточной канавки на 0,5 м и с противоположной стороны на 0,25–0,3 м.

В неустойчивых породах и при пучении почвы выработки крепят бетонной крепью с вертикальными стенами, сводчатым перекрытием и обратным сводом. В сильно неустойчивых породах и при повышенном горном давлении применяют арочную бетонную крепь с обратным сводом и цилиндрическую.

Для придания крепи необходимой формы и поддержания бетона до его затвердения применяют деревянные и металлические опалубки различных конструкций.

Бетонная крепь долговечна, огнестойка, имеет довольно высокую прочность, малое аэродинамическое сопротивление, плотно прилегает к боковым породам. К недостаткам бетонной крепи относят невозможность восприятия нагрузки сразу же после возведения, неудовлетворительную работу при неравномерных нагрузках и отсутствие податливости.

Монолитные железобетонные крепи выполняют с гибкой и жесткой арматурой, применяют для крепления капитальных горизонтальных и наклонных выработок в сложных горно-геологических условиях, а также выработках большого сечения.

Монолитная железобетонная крепь с гибкой арматурой имеет те же конструктивные решения и форму, что и бетонная сводчатая крепь с вертикальными стенками. Арматурный каркас состоит из рабочей арматуры с диаметром стали 8–28 мм, а также распределительной и монтажной — диаметром 5–12 мм. Прутья рабочей арматуры устанавливают попарно в плоскости, параллельной поперечному сечению выработки на расстоянии до 0,3 м. Со стороны выработки слой бетона до арматуры имеет толщину 10–20 мм. Бетон укладывают слоями высотой 0,2–0,3 м и уплотняют вибраторами или штыкованием.

Железобетонную сплошную крепь применяют преимущественно с жесткой арматурой. В качестве арматуры используют металлические незамкнутые рамы из двутавра, швеллера или спецпрофиля, которые устанавливают вслед за подвиганием забоя и которые служат вначале в качестве временной крепи проводимой выработки, а потом используют в качестве арматурного каркаса при возведении железобетонной крепи. Основные недостатки крепи: высокая трудоемкость возведения и большой расход металла.

Разновидностью бетонной крепи является набрызгбетонная крепь. Ее наносят на обнаженную поверхность выработки с помощью машин без применения опалубки. Она применяется для крепления капитальных и подготовительных выработок, проводимых по прочным малотрещиноватым породам вне зоны очистных работ при величине смещения пород кровли за срок службы выработки не более 50 мм. Толщина крепи колеблется в пределах 50—300 мм и более в зависимости от условий применения.

Технология возведения набрызгбетонной крепи налагает особые требования на состав набрызгбетонной смеси. Она должна быть быстротвердеющей и высокопрочной во избежание стекания со стен кровли выработки и достаточно пластичной для транспортирования по шлангу диаметром 30–70 мм. Размер частиц не должен превышать 25 мм.

При приготовлении смеси используют цементы высоких марок (не ниже 400) при расходе обычно 350–400 кг/м³ сухой смеси. В качестве добавок к набрызгбетонной смеси, способствующих ускорению схватывания цемента, используют хлористый кальций, жидкое стекло и др.

Достоинства набрызгбетонной крепи: небольшой расход материалов, отсутствие опалубки, непрерывность и высокая степень механизации процесса возведения крепи, заполнение под давлением бетонной смесью пустот и трещин в массиве горных пород, что повышает его несущую способность и обеспечивает высокую степень сцепления смеси с породами.

К недостаткам набрызгбетонной крепи относят значительный отскок бетонной смеси при нанесении ее на поверхность выработки, высокую запыленность рабочего места, повышенные требования к гранулометрическому составу смеси и качеству ее приготовления.

Набрызгбетонную крепь широко применяют на рудных шахтах, где более 50 % капитальных и подготовительных выработок крепится этой крепью.