ПРАКТИЧНА РОБОТА № 2
Вивчення конструкції кріплення гірських виробок
Ціль роботи: ознайомитись з конструкціями і матеріалом кріплень
Проведення гірських виробок порушує стійкий напружений стан гірських порід. Навколо контуру гірської виробки утворюються зони підвищених і знижених напруги. Максимальні концентрації напруги мають місце в кутах гірських виробок.
У виробках із закругленими контурами концентрації напруги що розтягують, у боках - стискаючі, перевищуючі первісні стискаючі напруги. В міру видалення від контуру виробки в глиб масиву концентрації напруги зменшуються, і на відстані 3-5 величин найбільшого розміру перетину виробки напруги мають первісне значення.
Для запобігання обвалення навколо виробки гірських порід проводиться кріплення гірської виробки - зводиться гірська креп. Креп гірської виробки повинна забезпечувати безпеку робіт в ній до закінчення розвідницьких робіт. Крім цієї основної вимоги креп повинна бути вогнебезпечною і легковозводимою; бажано також, щоб вона легко і безпечно демонтувалася і використовувалася повторно. Матеріал кріпи і спосіб кріплення визначаються формою і розмірами поперечного переріза гірської виробки, терміном служби кріпи, положенням гірської виробки в просторі і стосовно денної поверхні, фізико-механіч-ними властивостями гірських порід, величиною і напрямком гірського тиску.
По кріпильних матеріалах креп буває дерев'яна, бетонна, залізобетонна, металева; по конструкції - рамна, суцільна, штангова. При великих термінах служби застосовується креп залізобетонна, бетонна, металева, причому при бетонній і залізобетонній кріпи перетинам виробок надається криволінійний обрис (кругла, склепінна). При відносно нетривалих термінах служби використовують дерев'яну креп; форма поперечного переріза при цьому трапецеїдальна. По способі сприйняття гірського тиску креп підрозділяється на тверду і податливу. Тверда креп не змінює своєї форми і розмірів при зростанні гірського тиску, зводиться у відносно стійких гірських породах, коли гірський тиск порівняно невеликий. Податливу креп застосовують у малостійких породах; при зростанні гірського тиску податлива креп здатна змінювати свою форму і розміри, не втрачаючи стійкості. Піддатливість досягається спеціальним пристроєм опор, шарнірним з'єднанням елементів кріпи, введенням у креп еластичних прокладок і інших способів. По терміну служби креп буває тимчасова і постійна. Тимчасова креп встановлюється в тих випадках, коли передбачається закріпити виробку постійною бетонною чи залізобетонною крепю.
Дерево. На геологорозвідувальних роботах переважне значення має дерев'яна креп. Це порозуміється міцністю дерева, як кріпильного матеріалу при невеликій об'ємній масі, легкістю обробки. Дерев'яні конструкції прості у виготовленні. Дерев'яна креп може застосовуватися в будь-яких гірничо-геологічних умовах.
Недоліками дерева, як кріпильного матеріалу є:
а) недовговічність кріпи в підземних умовах;
б) висока об'ємність кріпи, що викликає необхідність проходки вироблення великими розмірами поперечного переріза;
в) здатність до загнивання;
г) здатність до загорання (вогненебезпечність), наявність дефектів.
Бетон. Штучний кам'яний матеріал, що виготовляється з цементу (Ц), води (В) і заповнювачів. У нормальній бетонній суміші кількість цементу складає 8-15%, а заповнювачів - 80-85 %. Як заповнювачі використовують пісок - дрібний заповнювач (П), гравій, щебінь - великий (ДО). Для кріплення гірських вироблень застосовують бетони об'ємною масою 2200-2300 кг/м3.
Залізобетон - матеріал, що складається з бетону і металевої арматури. Спільна робота арматури і бетону значно підсилює опірність кріпи гірському тиску.
Метал. Для кріплення гірських вироблень застосовується в якості постійної і тимчасової кріпи. Висока міцність, довговічність, вогнестійкість і мала об'ємність - основні позитивні якості металевої кріпи. На геологорозвідувальних роботах велике значення має можливість багаторазового використання металевої кріпи. Комплекти елементів конструкції кріпи, легко встановлюваних і що розбираються, називаються інвентарними крепями. Для гірської кріпи використовують як прокат спеціального профілю СВП, так і прокати загального призначення - двотавр, швелер, рудничні рейки, куточок, арматурна сталь гладкого і періодичного профілю.