Общие требования к возведению крепи

Крепи являются одним из основных факторов, обеспечивающих безопасность работ в подземных горных выработках. При возведении крепи необходимо соблюдать не только установленные правила безопасности, но и требования, обеспечивающие надежную безаварийную работу крепи на протяжении всего срока службы горной выработки. Другими словами, от качества крепления зависит не только безопасность крепильщика, устанавливающего крепь, но и безопасность рабочих, которые будут работать впоследствии в данной выработке.

Возведение крепи производят по утвержденному паспорту крепления, который составляется на каждую горную выработку. В паспорте дается обоснование конструкции крепи и ее элементов, способа крепления, графика организации работ, а также допустимого отставания крепи от забоя выработки.

Крепление может производиться последовательно с другими операциями проходческого цикла или параллельно им. Запрещается проводить работы по креплению только во. время заряжания шпуров в забое выработки.

При осмотре выработки нельзя находиться, под кровлей обследуемого участка, а оборку следует производить с безопасного места, при этом освещенность выработки должна составлять не менее 10—15 лк.

Большое влияние на надежность крепи оказывает время ее установки. Установка крепей, воспринимающих горное давление совместно с массивом закрепляемых пород, должна производиться сразу после их обнажения. Это положение относится в первую очередь к анкерной и в ряде случаев к набрызгбетонной крепям и их комбинациям.

По данному вопросу проф. В.Н. Семевский писал: «Прежде всего надо ставить анкеры немедленно после очередного взрывания, не допуская отставания крепи от забоя на расстояние, большее принятой глубины шпуров. Чем позже будут установлены анкеры, тем больше будут остаточные деформации горных пород и тем меньше по абсолютной величине будет несущая способность заштангованной кровли».

Опыт применения анкерной крепи в подготовительных выработках Кузбасса показывает, что при укреплении пород ниже средней крепости анкеры необходимо устанавливать не позднее 40—60 мин после обнажения кровли, а в породах средней крепости не позднее 1,5—2 ч.

Характерные примеры можно привести и из зарубежной практики. На руднике «Самайн» (США) в одной из камер при системе с магазинированием руды крепкие боковые породы были укреплены анкерной крепью через месяц после обнажения, в результате чего в данной камере произошло обрушение. В других камерах, где крепь устанавливалась своевременно, обрушения не было, хотя породы имели большую трещиноватость.

Наблюдениями на ряде рудников Швеции установлено, что при креплении горных выработок набрызгбетоном вслед за подвиганием забоя устойчивость выработок повышается, а расходы на их поддержание снижаются. В то же время установка в проходческом цикле жестких ограждающих крепей обусловливает немедленное восприятие ими значительной нагрузки, что часто приводит к их деформации и разрушению. При установке этих крепей с некоторым отставанием от проходческого забоя происходит частичное смещение контура выработки и снижение нагрузок на крепь. Поэтому монолитную бетонную, сборную железобетонную, тюбинговую и другие конструкции жестких крепей целесообразно устанавливать с отставанием на 30—50 м от забоя выработки.

Податливые конструкции крепи (деревянную, арочную металлическую, тюбинговую с податливыми прокладками и другие) устанавливают как с отставанием от забоя, так и вслед за проведением выработки.

При буровзрывном способе проведения горных выработок на время возведения крепи и ее надежность оказывают влияние взрывные работы. При некачественной расклинке и забучивании закрепного пространства ограждающих конструкций крепей имеют место разрушение силой взрыва ранее установленных крепежных рам и арок. Особенно уязвимыми являются сборные железобетонные крепи, которые обычно устанавливают с отставанием от забоя на 20—50 м.

Значительное влияние взрывные- работы оказывают на анкерную крепь. При установке металлических анкеров величины прочности закрепления их замков и предварительного натяжения должны превышать нагрузки на анкеры, возникающие при взрывных работах. По данным промышленных исследований эти нагрузки достигают 35 кН.

Исследования влияния-взрывных работ на прочность закрепления и время установки железобетонных анкеров были проведены в условиях Североуральского бокситового рудника. Анкеры устанавливали на растворе глиноземистого цемента марки 500, соотношение песка и цемента 1:1; водоцементное отношение 0,4.

Всего было испытано 144 анкера, из них 56 оставили анкеры контрольных групп. Было проведено шесть, серий взрывов, по три взрыва в серии.

Результаты испытаний представлены на рис. 1, где кривая 1 характеризует прочность закрепления железобетонных анкеров через 8 ч. после их возведения при различных промежутках времени между установкой крепи и взрывными работами, а кривая 2 — прочность закрепления контрольных. анкеров. Как видно из графика, взрывные работы,-проведенные до начала, твердения раствора, способствуют увеличению прочности железобетонных анкеров на 5—6% за счет уплотнения раствора в скважине пoд влияниeм взрывной волны.

Взрывные работы, проведенные в период интенсивного твердения раствора (от 3 до 7 ч для растворов на глиноземистом цементе и 4—12 ч на портландцементе), снижают прочность железобетонных анкеров в первоначальный период от 56 до 16%. После окончания периода интенсивного твердения раствора взрывные работы на прочность закрепления железобетонных анкеров не влияют.

Производственный опыт и проведенные исследования свидетельствуют, что аналогичному влиянию взрывных работ подвергаются набрызгбетонная и монолитная бетонная крепи. Поэтому установку данных видов крепи необходимо согласовывать по времени с ведением взрывных работ.