Металлическая крепь

Металлическая крепь вследствие высокой прочности, долговечности и огнестойкости получила широкое распространение при креплении капитальных и подготовительных выработок на рудниках и шахтах. Срок службы крепи от 3 до 15 лет и более. Применяют ее в породах любой крепости и при любой форме поперечного сечения выработки.

Крепь используют в виде арок, колец, трапециевидных и бочкообразных рам, изготавливаемых из стальных прокатных профилей типа СВП, двутавров обычного типа или широкополочных (в зарубежной практике), а в отдельных случаях из железнодорожных рельсов. Соединения элементов крепи между собой могут быть жесткими, шарнирными, податливыми или шарнирно-податливыми.

Арки, кольца и рамы устанавливают в выработке с шагом 0,5–1,2 м. Кровлю и стенки (бока) при небольшом сроке службы выработки затягивают тонким круглым лесом, распилами, досками или обаполами, а при длительном − железобетонными затяжками, металлической решеткой или сеткой, стекловолокнистым рулонным материалом или штучными стеклопластиковыми затяжками.

Трапециевидные крепежные рамы относят к жесткой крепи и применяют в выработках со сроком службы 3–10 лет при установившемся горном давлении. Элементы трапециевидных рам изготавливают из двутавровых балок обычного и широкополочного профиля, швеллерных балок, из бывших в употреблении железнодорожных и рудничных рельсов, а также из труб. Нижние концы стоек неполных рам при крепких породах устанавливают в лунки глубиной 5–15 см и опирают на породу при помощи прямоугольной металлической плитки, приваренной к концу стойки (рис. 32, а); в мягких породах стойки опирают на лежень (рис. 32, б). Лежни могут быть железобетонные, металлические, деревянные. При большом боковом давлении применяют податливую крепь (рис. 32, в). Элементы крепежных рам соединяют с помощью специальных башмаков, скоб, болтов, стяжек. Достоинства трапециевидной металлической крепи заключаются в простоте изготовления и установки, недостатки − в отсутствии податливости и меньшей несущей способности элементов крепи, чем в арочных конструкциях. При высоком давлении со стороны кровли возможно усиление верхняка одним или двумя продольными подхватами на стойках.

Рис. 32. Металлическая рамная крепь: а − жесткая рамная крепь; б − трапециевидная рама, усиленная третьей стойкой;

в − податливая рамная крепь МПК-Т1; г − башмак, д − лежень. 1 − скоба; 2 − кулачки; 3 − ось; 4 − ограничитель

Рис. 33. Арочная податливая крепь из спецпрофиля: а − трехзвенная;

б − пятизвенная. 1 − верхний сегмент; 2 − боковой сегмент; 3 − распорки;

4 − скоба; 5 − планка; 6 − гайка; 7 − нижний сегмент; 8 − межрамные распорки

Арочная крепь выполняется в виде жестких, шарнирных, податливых или шарнирно-податливых конструкций (рис. 33). Наиболее распространена арочная податливая трехзвенная крепь АП-3 из спецпрофиля типа СВП (рис. 33, а) с податливостью до 300 мм, состоящая из отдельных арок, устанавливаемых в выработках на расстоянии 0,5–1,25 м одна от другой, межрамных распорок и железобетонных, деревянных или металлических решетчатых затяжек. Податливость крепи обусловливается скольжением элементов в узлах их сопряжения после того, как внешняя нагрузка превзойдет силы трения, и достигает по вертикали 300–350 мм, благодаря чему во многих случаях удается предотвратить разрушение крепи и поддержать выработки без перекрепления в течение длительного или всего срока службы.

Арочная жесткая крепь (АЖ) представляет собой двухшарнирную арку из балок двутаврового профиля № 14–20 или железнодорожных рельсов, которая обычно состоит из двух полуарок, соединенных в замке при помощи металлических накладок и болтов. Применяется такая крепь в капитальных и подготовительных выработках в условиях установившегося вертикального давления при устойчивой породе в почве выработки. Достоинствами жесткой арочной крепи являются простота конструкции и более высокая несущая способность, чем у трапециевидных рам; недостатками − отсутствие податливости, значительная длина полуарок, затрудняющая их транспортировку и установку. Применяется она сравнительно редко. Также могут применяться трехшарнирные, пятишарнирные арочные крепи.

Среди крепей из спецпрофиля можно назвать арочную податливую, состоящую из пяти элементов АКП-5 с податливостью до 700 мм (рис. 33, б). Элементы крепи изготавливаются из спецпрофиля СВП-17, СВП-19, СВП-22, СВП-27 (цифры указывают массу 1 м спецпрофиля).

Арки обычно состоят из верхнего сегмента и двух боковых элементов (стоек), соединенных внахлестку и стянутых двумя (четырьмя) хомутами. Кроме того, применяются арочные крепи несимметричной формы ПАК-2, изготовляемые из спецпрофиля СВП-17, СВП-19 с податливостью до 500 мм; крепи направленной податливости из СВП-22, СВП-27, рассчитанные на смещение пород висячего бока до 1300 мм. Кольцевую крепь применяют в условиях всестороннего горного давления. Ее конструкция может быть жесткой, шарнирной, податливой и шарнирно-податливой.