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 называютматериалы, 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. Бетонитыпрямоугольной 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.