Другие виды крепи

Смешанной называют крепь, основные несущие элементы которой выполнены из двух или более видов материала. Возможно сочетание: металлические верхняки или трехшарнирные арки, а стойки деревянные или железобетонные. Сравнительно широко используют смешанную крепь из трубчатых или прямоугольных пустотелых железобетонных стоек с металлическим верхняком из двутавровых балок № 16 – 20 или из спецпрофиля.

Комбинированной крепью называют крепь, в которой сочетается анкерная крепь с набрызгбетонной или разными видами подпорных крепей: деревянной, металлической, бетонной и др. (рис. 39).

Перспективными с точки зрения обеспечения устойчивости и содержания выработок, а также учета характера проявлений горного давления в процессе работы являются комбинированные крепи, представляющие собой рациональное сочетание рамной крепи, анкеров, набрызгбетонного покрытия и тампонажа закрепного пространства. Следует отметить, что комбинированные крепи предназначены для применения в широком диапазоне горно-геологических условий. По своей несущей способности они даже превосходят металлобетонные крепи, позволяют уменьшить расход металла на один метр выработки, значительно снизить трудоемкость работ по возведению крепи. Характерной особенностью комбинированной крепи является то, что ее можно применять как в протяженных выработках, так и на сопряжениях их, т.е. использовать повсеместно однотипную крепь без изменения технологии крепления выработок.

При использовании типовых крепей в слоистых и слабых породах с природной трещиноватостью горный массив в этой зоне вслед за проходкой смещается. Смежные слои пород, лишенные опоры, под влиянием собственного их веса и бокового распора начинают перемещаться в сторону выработки. Во многих случаях этот процесс прогрессирует по мере осадки, например, при типовой стальной арочной крепи перемещениями охватываются породы на высоту до 8–10 м, что заканчивается разрушением вначале межрамного ограждения, а затем и несущих элементов арки.

При комбинированных крепях такого явления не происходит, так как замоноличивание трещин и пустот в закрепном пространстве предотвращает процесс расслоения пород в начальной стадии его развития. По своей конструкции и принципу работы они могут быть отнесены к крепям многослойным.

Первый грузонесущий слой состоит из рам в комплексе с герметезирующим набрызгбетонным покрытием и межрамным ограждением из железобетонных затяжек или сетки. Второй − сцементированная в закрепном пространстве тампонажным раствором забутовка из породных кусков, прочно связанная с первым грузонесущим слоем. Третий − грузонесущий слой массива пород, который представляет собой примыкающую к выработке нагруженную от повышенных напряжений закономерную трещиноватую зону массива, т.е. зону с зафиксированными пониженными напряжениями и, в результате замоноличивания, приостановленными деформациями породного контура. Толщина третьего слоя непостоянная, зависит в основном от крепости пород, глубины заложения выработки и способа ее проведения.

В конструкции комбинированной крепи каждый ее элемент имеет определенное назначение.

Металлические рамы (арочной или замкнутой формы) с межрамными ограждениями, выполняющие вначале функцию временной крепи, предназначены для защиты людей от отслоившихся кусков породы, восприятия нагрузок и реализации деформаций массива пород в период наиболее интенсивного протекания процесса расслоения пород, а в совокупности со слоем набрызгбетона толщиной 1,5–2 см выполняет еще функцию опалубки при тампонажных работах. В окончательном же варианте комбинированной крепи металлические арки являются арматурой.

Рис. 39. Варианты крепления выработок анкерами в сочетании с другими видами крепи:

а, б − деревянной; в − металлической; г − бетонной

Набрызгбетонное герметизирующее покрытие обеспечивает непроницаемость поверхности крепи при выполнении тампонажных работ, защищает стальную арку от коррозии, повышает срок ее службы, улучшает аэродинамические характеристики выработки, а также повышает продольную жесткость крепи за счет создания упора спецпрофиля по всему периметру арки.

Тампонаж закрепного пространства предназначен для замоноличивания разгруженного от напряжений примыкающей к выработке зоны трещиноватого массива пород и забутовки. За счет тампонажа выравнивается нагрузка на крепь, т.е. становится распределенной, и обеспечивается полный контакт всех элементов и слоев комбинированной крепи.

Анкеры, устанавливаемые через отверстия в нижней части стоек арок, предназначены для закрепления стоек крепи при наличии боковых подвижек, а также для армирования пород с целью повышения ее грузонесушей способности. В случае отсутствия боковых деформаций анкеры из состава комбинированной крепи исключаются.