Лекция №3. Классификация крепей горных выработок

1. Форма и размеры горных выработок

При выборе формы и размеров поперечных сечений подземных горных выработок для каждых конкретных условий должны учитываться:

• тип применяемого оборудования, размещаемого в выработке;

• количество проходящего воздуха;

• физико-механических свойств вмещающих пород и условий эксплуатации выработки;

• вида и конструкции крепи;

• требований техники безопасности в части соблюдения минимальных размеров сечения выработки и зазоров;

• обеспечения безопасности работ.

По форме поперечного сечения горные выработки бывают: прямоугольные, трапециевидные, полигональные, сводчатые, подковообразные, кольцевые, эллиптические (рис 1). Геометрические размеры поперечного сечения выработок, закрепляемых податливыми конструкциями крепей, определяются с запасом на возможное уменьшение их сечения в результате сдвижения пород. После осадки (смещения пород) выработки должны иметь требуемые для нормального функционирования размеры сечений.

Различают площади поперечного сечения выработки в свету (размеры выработки в пределах внутреннего контура крепи) и в проходке (вчерне), т.е. размеры выработки с учетом толщины крепи и зазоров между крепью и породным контуром. С целью единообразия форм и размеров поперечного сечения разработаны типовые сечения выработок при различных видах крепи с учетом применения стандартного транспортного оборудования.

При подземной разработке месторождений полезных ископаемых горные выработки в процессе эксплуатации должны находиться в исправном рабочем состоянии, т.е. сохранять на всем протяжении форму и размеры в пределах, обеспечивающих безопасность людей и нормальные условия для успешного выполнения соответствующих производственных процессов. Содержание выработок в исправном состоянии и выполняемые с этой целью работы (замена деформированных элементов крепи, выпуск отслоившейся породы и расширение сечения, ремонт рельсового пути и др.) называют поддержанием горных выработок.

Поддержание выработок в исправном рабочем состоянии достигается осуществлением комплекса технических и организационных мероприятий:

• приданием выработке наиболее целесообразной для данных горно-геологических условий формы поперечного сечения, облегчающей условия поддержания выработки и работы крепи в ней (наиболее благоприятной, повышающей устойчивость вмещающих выработку пород, является криволинейная форма сечения выработок: круглая – при наличии всестороннего горного давления, сводчатая – при значительном давлении со стороны кровли и устойчивых боках выработки, подковообразная – при значительном горном давлении со стороны кровли и боков выработки, сводчатая с плоской кровлей – при динамических формах проявления горного давления);

• рациональным расположением выработки (размещение вне зоны опорного давления, проведенные в более устойчивых боковых породах, ориентация ее относительно действующих горизонтальных тектонических напряжений);

• проходка выработки контурным взрыванием;

• применением рациональных способов и средств охраны выработок от влияния выработанного пространства и очистных работ (охранные целики, разгрузка массива опережающим камуфлетным взрыванием и др.);

• выбором и возведением крепи соответствующего типа и несущей способности;

• оптимизацией параметров крепи;

• систематическим наблюдением технического надзора за состоянием выработок с фиксацией в журнале изменений сечения выработки, деформаций крепи, откаточных путей и прочего оборудования в целях своевременного выявления неисправностей и принятия мер по их устранению;

• своевременным ремонтом деформированных горных выработок и приведением их в соответствие с паспортом крепления.

В зависимости от горно-геологических условий, требований производства и экономических соображений для обеспечения устойчивости и рабочего состояния выработки может приняться не весь перечисленный комплекс мероприятий, а их часть. Так, при размещении выработки в крепких монолитных породах, придавая ей сводчатую или круглую форму сечения, нередко удается обеспечить рабочее состояние выработки без применения крепи. Поддержание выработок без применения крепи может быть достигнуто в соответствующих условиях также путем упрочнения вмещающих выработку пород с целью повышения их устойчивости (цементация, смолоинъекция и др.).

В настоящее время основным способом поддержания выработок в рабочем состоянии продолжает оставаться возведение крепи в них и своевременное восстановление (ремонт) ее от возможных повреждений в период эксплуатации.