6.2. Материалы для изготовления рудничной крепи
Крепление горных выработок производится деревянной, бетонной, каменной и металлической крепью.
Дерево издавна применяется для крепления горных выработок из-за его относительно большого сопротивления механическим нагрузкам, небольшого веса, упругих свойств и легкой механической обработки. При проходке горноразведочных выработок ему и сейчас отдают предпочтение. Ограниченный срок службы древесины, в данном случае, вполне обеспечивает безопасное состояние выработки на всем протяжении ее использования. В последнее время при проходке горноразведочных выработок довольно часто начинают использовать металлическую крепь, но применяют ее преимущественно лишь тогда, когда на месте производства разведочных работ нет крепежного леса, а его доставка будет экономически нецелесообразной. Кроме того, металлическая крепь (бетонная, каменная и т.д.) может применяться при специальных методах проходки в сложных геологических или гидрогеологических условиях.
Для повышения сопротивления деревянной крепи гниению; ее пропитывают специальными растворами - антисептиками, которые препятствуют развитию в ней различных гнилостных бактерий и грибков. В качестве антисептиков применяются, например, фтористый натрий, хлористый цинк, уралит, триалит и др.
Для повышения огнестойкости деревянная крепь обмазывается жирным известковым молоком, растворами глины, жидким стеклом.
Для изготовления крепи применяются различные технические сорта леса: бревна, подтоварники, жерди, пластины, брусья, доски и обаполы. Специально рудничными сортами леса являются рудничные стойки, которые готовятся ив хвойных пород и имеют длину 0,5-2,0 м (с интервалами в 0,1 м), а затем 2,1-5,0 м (с интервалами через 0,2 м). Их диаметр в верхнем отрезе равен 7,0-25,0 см /с интервалом в 2 см/,
По условиям работы крепи часто необходим материал, хорошо сопротивляющийся не только сжатию, но и изгибу. Таким материалом является железобетон - бетон, в который помещена металлическая арматура, в виде каркаса нужной формы и размеров. Железобетонную крепь делают монолитной или сборной. Помимо высокой сопротивляемости механическим нагрузкам, бетон или железобетон должны быть водонепроницаемыми и не поддаваться действию рудничных кислотных вод.
Из остальных крепежных материалов можно назвать различные пластмассы, армированные стекловолокном. Такая крепь, наряду с ее легкостью, устойчивостью к различным механическим нагрузкам и к действию разных химреагентов, пока еще широкого распространения не получила.
6.3. Технологии создания крепи
Крепление горизонтальных выработок.
Основной конструкцией деревянной крепи горизонтальных выработок является крепежная рама. Обыкновенная или неполная крепежная рама состоит из верхняка и двух стоек. Стойки чаще всего устанавливаются наклонно (трапециевидная рама). При слабой почве выработок крепежная рама делается полней. В этом случае в ее конструкцию включается еще и лежень. Нужно сказать, что в зависимости от условий проведения, горизонтальной выработки, отдельные элементы крепежной рамы могут отсутствовать или, наоборот, могут быть усилены дополнительными элементами.
Наиболее ходовыми диаметрами крепежного леса является стойки с диаметром в верхнем отрезе 15-25 см. Расстояние между крепежными рамами определяется исходя из следующих условий:
А) при неустойчивых породах - крепление сплошное, когда расстояние между рамами равно диаметру крепежных стоек;
Б) при породах средней устойчивости - расстояние между рамами увеличивается до 1 м;
В) при породах очень устойчивых - расстояние между рамами может быть доведено до 1,5-2,0 м;
Г) при породах исключительных по устойчивости и иногда на последних метрах выработки - последняя может проходиться без крепления вовсе. В этих случаях сечению выработки целесообразно придавать сводовую форму.
Первые метры выработок типа штолен, которые обычно проходятся или в рыхлых или в неустойчивых породах крепятся сплошной крепью. Далее переходят на крепление в разбежку и наконец, последние метры такой выработки, как уже упоминалось, могут проходиться без крепления (рис. 27).
Устьевая часть штольни, кроме того, крепится дополнительно. Различных вариантов такого крепления существует очень много, но все они предохраняют выработку и нанятых на ней людей от обрушения горных пород по склону рельефа дневной поверхности
Крепление вертикальных выработок.
Основной конструкцией деревянной крепи вертикальных выработок является венец, представляющий собой прямоугольную раму, состоящую ив четырех брусьев или бревен. Наиболее ходовыми диаметрами крепежного леса являются стойки с диаметром в верхнем отрезе 15+20 см.
Венцы устанавливаются в горизонтальных плоскостях или вплотную - сплошная венцовая крепь, или на некотором расстоянии друг от друга по оси выработки - венцовая крепь на стойках (бабках) и венцовая подвесная крепь. Элементы венца соединяется между собой замком в лапу. Бабки с венцами соединяются замком в шип.
Сплошная венцовая крепь применяется для крепления шурфов и стволов разведочных шахт, проходимых в породах неустойчивых и среднеустойчивых.
Возводят ее сверху вниз, когда порода не допускает большого отставания крепи после проходки выработки на определенную глубину.
При проходке шурфов и стволов шахт в слабых породах сплошная венцовая крепь возводится вслед за продвигание забоя. В устье выработки укладывается первый венец, имеющий пальцы (выступающие части стоек) со всех четырех сторон. Этот венец является одновременно у. основной проходческой рамой, по которой затем проверяется качество, как проходческих, лак и крепежных работ. По мере углубки выработки нижний венец, лишенный пальцев, подводится по частям под венец расположенный выше; при этом каждый последующий венец подвешивается к установленному металлическими скобами.
Сплошная венцовая крепь, когда она возводится снизу вверх применяется при проходке вертикальных выработок в породах, позволяющих проходишь эти выработки без крепления в интервале до 4-5 м. Состоит она из основных венцов, которые по своим коротким стойкам имеют пальцы, и венцов вспомогательных, которые пальцев не имеют. Длина пальцев берется от 0,3 м в более прочных породах до 0,8 м в породах менее прочных. Пальцы заводятся в лунки, которые устраиваются в соответствующих стенках выработки. При всём следуем отметить, что лунки могу! выполняться, как -в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.
После проходки определенного участка выработки сначала, устанавливается в лунках основной венец, а затем вспомогательными венцами наполняется пройденный интервал между двумя смежными основными венцами. Венцы, в зависимости от глубины врубки заика, могут располагаться по отношению друг к другу или вплотную, или же с некоторым промежутком. Промежутки между венцами необходимо оставлять при вспучивающихся глинистых породах для предотвращения поломки венцов.
Венцовая крепь на стойках (или бабках) применяется для крепления вертикальных выработок в устойчивых породах, которые позволяют проходить выработку до 10 м без крепления. Возводится она снизу вверх по мере углубки выработки на величину звена. При этом способе крепления вначале устанавливается своими пальцами в лунках нижний основной венец. Размер пальцев, характер и назначение лунок остаются прежними. Затем на коротких вертикальных стойках длиной в 0,8-1,0 м, устанавливаются вспомогательные венцы, которыми и заполняется весь пройденный интервал. Диаметр вертикальных стоек (бабок) обычно берется на 2-3 см меньшим по сравнению с диаметром стоек венца.
Подвесная венцовая крепь применяется приблизительно в тех же условиях, что и венцовая крепь на бабках, но возводят ее сверху вниз. Последнее означает, что выработку можно крепить непосредственно вслед за ее проходкой, не ожидая пока будет пройден необходимый интервал в 4-10 м. Поэтому, по соображениям организации горнопроходческих работ и их цикличности, этому обстоятельству следует уделять внимание при окончательном выборе способа крепления вертикальной горной выработки. Расстояние между венцами здесь, как и при предыдущем способе, берут порядка 0,8-1,0 м. Пальцы, лунки и остальные детали будут такими же.
Плоскости венцов при любом виде венцовой крепи должны быть строго горизонтальны и тщательно расклинены. Стенки должны быть вертикальными, а диагонали сечения должны быть всегда одинаковыми. Пространство между венцовой крепью в разбежку и стенками выработки затягивается досками, или горбылем и забучивается отработанной горной породой.
Любая вертикальная выработка(шурф или шахтный ствол ) в устьевой части, проходимой обычно по рыхлым наносам, крепится сплошной венцовой крепью, затем переходя на венцовую крепь вразбежку и, наконец, ее последнее метры не крепятся вовсе. форма сечения при этой остается прямоугольной. Только в эксплуатационных выработках или в тех разведочных, из которых проходятся другие выработки, не имеющие непосредственного выхода на поверхность, крепление может доходить до самого забоя.
7. Освещение горных выработок
Поверхностные горноразведочные выработки легкого типа, проводимые, как правило, в пределах светового дня, в дополнительном освещении не нуждаются. Освещать приходится лишь подземные выработки.
Хорошее и рациональное освещение выработок имеет очень большое значение, так как от него в значительной степени зависят санитарные условия труда и безопасность работ, производительность труда и качество выполняемой работы.
Наибольшая освещенность предусматривается в камерных выработках, в которых размещены работающие машины (в частности, буровые станки), а в призабойном пространстве при бурении шпуров, креплении, погрузке и выполнении других проходческих работ.