Индивидуальная крепь

   Посадочные  стойки ОКУМ относятся к податливым стойкам трения с рабочей характеристикой  нарастающего сопротивления. Они устанавливаются между рамами призабойной крепи непосредственно под кровлю так, чтобы замок был обращен к забою или развернут под углом 45°.

   Перед разгрузкой посадочных стоек обязательна  проверка состояния кровли, после  чего выбивается клин. Передвинув посадочную стойку на новое место, вывинчивают  основной винт до упора (до возможной  раздвижности стойки), затем забивают клин. Начальный распор стойки производится вывинчиванием настроечного винта. 

3.2 Конструктивные типы индивидуальной крепи

  По  конструкции индивидуальные крепи  различают : рамную, сплошную, бесстоечную (анкерную). 

1. Рамная  индивидуальная крепь

   Рамная  горная крепь - крепь из отдельных, не связанных между собой конструктивно, крепежных рам. Рамная  крепь применяется для крепления капитальных подготовительных, нарезных и очистных выработок. Конструкция крепи зависит от площади и формы поперечного сечения горной выработки, величины и характера нагрузки на крепь (горного давления), срока службы крепи и других факторов.

   В зависимости от типа и конструкции  крепежных рам различают рамную крепь:

• по форме - прямоугольную, трапециевидную, полигональную, арочную, кольцевую;
• по характеру работы - жесткую, податливую (постоянного и нарастающего сопротивления), шарнирную, комбинированную;
• по основному материалу - деревянную, стальную (металлическую), железобетонную, смешанную (комбинированную).

   Смешанная (комбинированная) горная крепь - крепь из различных крепежных материалов. Примерами смешанной крепи могут служить рамы из железобетонных трубчатых стоек и металлических верхняков, крепь в виде кирпичных или бетонных стоек с перекрытием из металлических балок и др.

   Для крепления подготовительных выработок  наибольшее распространение получили металлические арочные и кольцевые  податливые рамные крепи. Податливые крепи способны под действием давления горных пород сокращать свои размеры, а следовательно, и поперечное сечение выработки в результате смещения элементов или их деформации при сохранении несущей способности и работоспособности конструкции. Элементы металлических податливых рам выполняют из спецпрофиля, соединяя их между собой внахлёстку с помощью хомутов и болтов; податливость крепи достигается за счёт скольжения элементов крепи в местах их соединения.

   Крепёжные рамы устанавливают в выработке обычно на расстоянии 0,5-1 м одна от другой. Кровля и бока выработки между рамами ограждаются т. н. затяжками - железобетонными плитами, металлическими решётками и сетками различных конструкций, досками, распилами. Деревянную рамную крепь (в том числе деревянные затяжки) в основном применяют в выработках небольшого сечения и с небольшим сроком службы (до 3 - 5 лет). Выработки со значительным сроком службы, как правило, закрепляются негорючими материалами (металлом, бетоном и т. д.). Рамы трапециевидной формы устанавливают обычно через 0,5 - 1 метров (вразбежку) с закреплением кровли и боков выработки между рамами деревянными затяжками или всплошную. При давлении со стороны почвы выработки применяют замкнутые (полные) рамы с лежнем. 

2. Анкерная (бесстоечная) индивидуальная крепь

   Как самостоятельный вид крепи, особенно в горнорудной промышленности, в  сочетании с рамными крепями  используют анкерную крепь. Применяют (преимущественно на рудных шахтах) также жёсткие металлические  крепи (трапециевидные, арочные и  кольцевые) из двутавровых балок  и бывших в употреблении рельсов  с соединением элементов накладками и болтами с гайками, реже - с  помощью специальных башмаков.

   Основной  элемент анкерной крепи - металлический, реже деревянный анкер (штанга, стержень) длиной 0,7 - 3 метра, который вводится в пробурённые шпуры и закрепляется клиньями, распорными головками и гайками с опорными шайбами. Железобетонные анкеры образуются заполнением шпуров песчано-цементным раствором, армированным стальными прутьями. Анкеры «подшивают» слабые слои пород к более прочным и увеличивают сцепление и монолитность породных слоев, повышая их устойчивость и несущую способность.

Металлический клиновый анкер: 1 - замок, заклинивающийся в скважине; 2 - опорная пластина; 3 - гайка.

3.2.3 Сплошная индивидуальная крепь

   Сплошная  горная крепь - крепь, полностью перекрывающая кровлю и бока выработки, а иногда и почву. Выполняется в виде: единой монолитной конструкции из бетона или железобетона: сборной конструкции из отдельных элементов, каждый из которых не может служить самостоятельной несущей конструкцией и является лишь составной частью ее (сплошная сборная железобетонная крепь из плит, крепь из тюбингов); рамной крепи, у которой рамы устанавливаются вплотную одна к другой. 

4. Эксплуатация  индивидуальной крепи

   Под термином крепление горных выработок понимается совокупность работ по возведению горной крепи в выработке. Применяемая крепь должна удовлетворять основным тетехническим и экономическим требованиям: быть прочной и обеспечивать безопасное состояние работ, иметь невысокую первоначальную стоимость и давать небольшие затраты в процессе ее возведения и эксплуатации (поддержание в течении срока службы).

   Под действием горного давления происходит деформация крепи и это может  привести к обрушению пород кровли выработки. Для того, что бы предотвратить обрушение используют деревянные стойки. Их устанавливают на всю высоту горной выработки, на месте прогиба кровли выработки, тем самым не давая верхнякам обрушиться под действием пород кровли. Существуют также металлические затяжки, которые также не дают поврежденной части кровли выработки обрушиться. 

5. Особенности определения производительности крепи

     Существует 3 вида производительности: теоретическая, техническая и эксплуатационная.

     1.Теоретическую производительность определяют при непрерывной работе машин на предельных режимах без учета влияния эксплуатационного фона, условий работы и затрат времени на выполнение вспомогательных операций рабочего цикла машины (Qт).

     2.Техническую производительность устанавливают для конкретных условий работ, т. е. с учетом затрат времени на выполнение всех вспомогательных операций, связанных с работой машины, а также влияния эксплуатационного фона на режимы их работы (Qтех).

     3.Эксплуатационная производительность отличается от технической тем, что при ее определении учитывают дополнительные потери времени, происходящие во время работы машины (Qэ).

     Теоретическая производительность превышает техническую, которая больше эксплуатационной.

   Производительность  зависит от целого ряда факторов:

   - горно-геологических условий;

   - проектно-компоновочных решений;

   - конструктивных и режимных параметров КП;

   - взаимодействующих с КП машин;

   - технологии и организации работ в подготовительном забое, в том числе по креплению индивидуальной крепью.

   В ходе эксплуатации горной выработки  крепь испытывает горное давление. Для того, чтобы определить надежность и эффективность применения данной крепи, производится расчет нагрузки на крепь, то есть влияния горного давления.

   Для расчета крепи необходимо знать величину горного давления. Существует несколько методов определения горного давления.

   1.По методу проф М.М. Протодьяконова над выработкой образуется свод естественного равновесия параболической формы. На крепь действует лишь порода, находящаяся ниже контура свода:

   Q=2ab=γ,

   где S=2ab - площадь свода крепи, м²;

   γ - плотность пород в массиве, кг/м³;

   b= – высота свода, м.

   Этот  метод следует применять при  неустойчивых породах в контуре  выработки.

   2.Метод  проф. П.М. Цимбаревича. По его  гипотезе  в кровле выработки  образуется зона обрушения, которая  по форме приближается к треугольнику. Высота треугольника определяется  также, как и у проф М.М. Протодьяконова, т.е b=, а давление на 1 крепежную раму:

   Q₁=2abL= abL,

   где L – расстояние между крепежными рамами, м.

   Другими методами расчета нагрузки на крепь, основанными на гипотезе сводообразования, являются методы, предложенные В.Д. Слесаревым, Р. Квапилом, В.В. Орловым и др. Расчетные  методы проф М.М. Протодьяконова и П.М. Цимбаревича получили наибольшее распространение при определении нагрузки на крепь горных выработок. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

   В данной работе производиться описание основных элементов и конструктивных типов индивидуальной крепи. Были рассмотрены  следующие элементы: стойки (металлические, стойки трения и гидравлические) и  верхняки (металлические и деревянные). Приведены схемы, на которых показаны данные элементы, и пояснительные  надписи к ним. Также рассмотрены конструктивные типы индивидуальной крепи – это рамная (жесткая, податливая, шарнирная, комбинированная, деревянная, стальная, железобетонная, смешанная), сплошная и бесстоечная (анкерная). Также приведены схемы с кратким описанием.

 

   Список  использованных источников

1.Покровский  Н. М., «Сооружение и реконструкция горных выработок», М., 1962; «Справочник по креплению горных выработок», М., 1972.

2.Гелескул М. Н., «Основные направления технического развития в области крепления горных выработок,» 1971.

3. В.К.  Шехурдин, Е.Н. Холобаев, В.И. Несмотряев., «Проведение подземных горных  выработок», М., «Недра», 1980.