Видоизменения каменной крепи. Ее возведение
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОДАТЛИВЫЕ КРЕПИ
Металлические податливые крепи для горизонтальных и наклонных выработок
Изготавливают из профилей СВП и КГВ.
За рубежом податливые крепи изготавливают также из двутавра и рельса. Податливость конструкции обеспечивается за счет замка. При использовании СВП и КГВ основное распространение получил замок скольжения.
Недостатки замка скольжения
При неравномерной нагрузке (угол залегания α>100) один из замков переходит в жесткий режим. Такие замки очень трудоемки в установке.
По форме податливые металлические крепи бывают замкнутые, незамкнутые, прямоугольной, трапециевидной, арочной, подковообразной, кольцевой и эллиптической формы.
По количеству элементов податливые крепи бывают 3-х, 4-х и 5-тизвенные.
Сведения о конструкциях податливых металлических крепей
Наибольшее распространение получили 3-х и 5-тизвенные податливые конструкции КМП-А3 и КМП-А5. В протяженных выработках с равномерным давлением по периметру хорошо зарекомендовала себя 4-хзвеннаязамкнутая кольцевая крепь.
Для условий крутого наклонного падения ДонУГИ разработал податливые металлические крепи с повышенной податливостью КПК и ПАК.
Крепи КПК рассчитаны на боковую податливость 600 и 800мм, а ПАК1 (В<3.5м), ПАК2(В>3.5м). Для условий крутого падения хорошо зарекомендовала себя крепь АПК-4, разработанная в ДПИ.
|
|
|
Все крепи изготавливают из СТ – 5 и рассчитаны на шаг установки 0.5 – 1.25м.
В качестве затяжки используют железобетонные плиты, металлическую сетку и стеклотканевую затяжку.
Трехзвенные крепи обеспечивают вертикальную податливость со стандартным замком 300-400мм, а боковую – не более 100мм.
Для пятизвенной крепи боковая податливость0.15 от вертикали, а для 4-хзвенной – 0.6.
При α=30-350 податливость 3-х и 5-тизвенных конструкций 60% от паспортной, а несущая способность – 20% от паспортной.
При α=55-900 податливость 40% от паспортной, несущая - 60% (кроме 4-хзвенной АПК).
Сводные технические характеристики податливых металлических крепей представлены в таблице.
| № про-филя | Сечение в свету, м2 | Сечение вчерне, м2
| Несущая способность 3-хзвенной арки, кН | Несущая способность арки, кН | Податливость, мм | ||||
| Податливая | Жесткая | 3-хзвенная | 5-тизвенная | 3-х | 4-х | 5-ти | |||
| 14 |  7
| +20% | 120 | - | - | - | 300 | - | - |
| 17 | 8
| +20% | 140 | 260 | - | - | 300 | - | 400 |
| 19 | 10
| +25% | 160 | 280 | -15% | -20% | 350 | - | 500 |
| 22 | 12
| +25% | 180 | 300 | -15% | -20% | 350 | 400 | 600 |
| 27 | 16
| +30% | 200 | 330 | -15% | -20% | 400 | 500 | 700 |
| 33 | >16 | +30% | 220 | 370 | -15% | -29% | 400 | 600 | 1000 |
|
|
|
Замки податливости
Наибольшее распространение получили хомутовые замки. Податливость обеспечивается за счет проскальзования одного элемента крепи по другому, в момент, когда нагрузка превысит силу трения между ними.
Конструкция замка податливости:
Состоит из 2-х хомутов (1), выполненных из стали ø 20- 25 мм,
концы, которых имеют резьбу. Соединяются планками (2) из листо-
вой стали t=5-10 мм, шириной 50-60мм и гайками (3). Хомутами (1) охватываются элементы крепи (4). Несущая способность зависит от усилия затягивания гаек (3).
Прокладка (5) выполнена из дерева и нужна для эластичности. Расстояние между хомутами – 200 мм. Стандартная нахлестка элементов (4) в замке – 300-400 мм.
Другие конструкции замков податливости. Элементы (4) охвачены скобой (1) из листовой стали t=5-10 мм, шириной 100 мм, с отверстиями под стержень (2) из
стали ø 20-25 мм. В скобу (1) впрессована гайка (3), в которую ввинчивается винт (5) с прижимной опорой (6), которая создает натяжение замка.
В рудной промышленности нашел применение кольцевой
хомутово-клиновый замок, состоящий из кольцевого хомута (1)
|
|
|
и фигурного клина (2). Есть много других замков ДонУги, ИГД.
Кулачковый узел податливости
узел работает по принципу сжатия спец профиля на деформацию. При сжатие элементов в замке обеспечивается с помощью кулачков (3) с упорами 4., выполненными с постоянными и переменными радиусами. Кулачки (3) устанавливаются на оси 2 внутри П-образной скобы 1.
Клиновой замок
Замок ДонГТУ
Замок Смирнякова (б) Замок ЛГИ (а)
в 
а
в) «Клинораспорный узел» Донбасского ГМИ
Технические характеристики узлов податливости
| Показатели | Параметры узлов конструкций | ||
| Замок ДонУГИ | ИГД им. А. А. Скочинского | Конструкции ДГМИ | |
| Сопротивление узла, кН | 120-140 | 120-130 | 130 |
| Масса узла, кг | 10 | 15 | 14 |
| Усилие затягивания, кН*м | - | 0 | 0.15 |
| Трудоемкость монтажа, чел/мин | 25 | 4-6 | 6-8 |
| Трудоемкость обслуживания при эксплуатации 1 км выработки, чел/см | - | 0 | 5 |
| Процент повторного использования | - | 90 | 90 |
|
|
|
Технология возведения податливой металлической крепи. Расчет параметров податливой металлической крепи
Существует целый ряд расчетных схем для податливых арочных крепей. При этом расчет сводится к определению реакций в опорах, написанию уравнений продольных и поперечных сил и изгибающих моментов в любом сечении рамы, построении эпюр продольных и поперечных сил и изгибающих моментов и определению опасного сечения.
Для опасного сечения выполняется прочностной расчет, по изгибающему моменту определяется необходимый момент сопротивления (W и номер профиля, который определяется по условию прочности с перегрузом не более 5%). На практике используется упрощенный расчет арочной крепи, который сводится к определению плотности установки рам крепи при заданном номере профиля и нагрузки на крепь, рассчитанной нормативным методом. В зависимости от размеров выработки (ширина и сечение) рекомендуются для изготовления крепи следующие профили:
| Тип СВП | Сечение выработки в свету, м2 | Ширина выработки в свету, м | Несущая способность крепи Ns, кН/раму |
| 17 | <7 | 2.8-3.3 | 260 |
| 22 | 7-14 | 3.3-4.2 | 300 |
| 27 | 10-15 | 4.2-5.0 | 330 |
| 33 | >15 | 5.0-6.0 | 370 |
По рассчитанной нагрузке на крепь делением ее на Ns определяем плотность установки рам крепи:
n = P / Ns , рам/м L =1/ n , м – шаг крепи
Если не получается требуемая плотность – шаг крепи при выбранном номере СВП, то принимаем СВП большего размера. Если при СВП33 не удается прийти к нужной плотности крепи, то подобрать параметры крепи для этих условий нельзя и необходимо:
1) Применять комбинированную крепь;
2) Применять способы охраны, понижающие нагрузку на крепь.
На протяженном участке выработки нельзя устанавливать крепь с шагом более 2рам/м.
Каменная крепь. Виды. Конструктивные элементы. Параметры
Каменную крепь изготавливают из кирпича, бетонитов, бутового камня или бетонных блоков.
Крепи из бетонных блоков бывают типа БКА, БКЗ.
Связь крепи с породным контуром может быть мокрой (закрепное пространство заполняется тощим бетоном; тогда конструкция крепи становится жесткой) или сухой (закрепное пространство заполняется мелко дробленой породой). Каменная крепь состоит из следующих конструктивных элементов:
1 – фундамент;
2 – стена;
3 – свод;
4 – замок свода;
5 – пята свода;
6 – стрела прогиба свода h0;
7 – забутовка.
Толщина крепи в стене d=(1.1-1.15)d0.
По СНиПу минимальная толщина крепи в своде 170мм, а максимальная толщина стены 350мм.
Угол наклона пяты свода к горизонту α=20-350. При любой конструкции каменной крепи не допускается наличие шва в замке свода.
В зависимости от величины h0 различают полуциркульный свод (h0=B/2. Применяют в капитальных выработках, заложенных в породах со средневзвешенной крепостью <4), повышенный свод (h0>B/2, используется в туннелестроении) и пониженный свод (h0<B/2. В угольной промышленности применяют h0=B/3, который получил название «трехцентровый». Толщина забутовки составляет 100-150мм.
Фундаменты каменной крепи могут быть в сечении прямоугольной или трапециевидной формы. Ширина фундамента принимается при f<6 b=d+200мм, при f=6-8 b=d+100мм, f>8 b=d. Высота фундамента может быть от одной до двух толщин стены. Ширина фундамента со стороны канавки соответсовенно больше на ширину канавки +100мм.
Фундаменты могут изготавливаться из того же материала, что и вся крепь, но рекомендуется возводить из литого бетона.
Видоизменения каменной крепи. Ее возведение
Видоизменением каменной крепи является наличие обратного свода со стрелой прогиба h0’, которая равна 0.7 – 0.75 h0.
Если по пространству в обратном своде располагают коммуникации, то рекомендуется принимать h0’=h0.
Технология возведения
Каменная крепь может возводиться при последовательной и параллельной схеме организации работ. Организация работ при этом следующая:
1) удаляют временную крепь, разделывают котлованы под фундамент;
2) укладывают бетон в фундаменты с обязательной трамбовкой. Укладка ведется слоями по 150-200мм;
3) после того, как фундаменты затвердели, на них укладывают прогоны 2, на них устанавливают вертикальные стойки 3, прогоны 4 и распорки 5, образуя пространственный каркас опалубки. На стойки 3 обрезную доску 7 и приступают к возведению стен крепи. Стены возводят не ранее, чем через 3 суток после укладки фундамента. Расстояние между стойками 3 по длине выработки 0.8 – 1м;
4) после возведения стен и пяты свода на распорки 5 устанавливают кружальные ребра 6 (каркас в виде фермы из металла и дерева), на которые укладывается затяжка из обрезной доски, выполняющая роль опалубки. Далее в направлении снизу вверх возводят свод.
Если возводится временная крепь с обратным сводом, то работы ведутся следующим образом: на почву выработки через специальные прогоны устанавливают опалубку и с ее помощью возводят стены и свод. После этого разделывают котлован под фундамент на участке до 3м и укладывают в него бетон. После этого возводят обратный свод крепи.
Блочные бетонные крепи горизонтальных выработок
Для возведения крепей БКА и БКЗ используют 3 типа бетонных блоков:
Тип А – для возведения боков и свода.
Тип Б – для возведения обратного свода.
Тип В – фундаментные блоки.
Разметы всех блоков унифицированы. Блоки типа А имеют конусность 15-200. Размеры блока по ширине 800мм, толщина блока 300-400мм. Блоки изготовляют из бетона марки М300-400. Совокупность блоков, устанавливаемых в одном поперечном сечении выработки, образует кольцо крепи. Число блоков в кольце от 16 до 23. При возведении крепи между блоками устанавливают деревянные прокладки из доски, толщиной 30-40мм. Закрепное пространство первоначально заполняют мелкодробленой породой с последующим тампонажем тощими цементно-песчаными растворами через специальные окна, которые есть в каждом блоке. Масса блока 350-400кг, поэтому для их установки требуется крепеукладчик типа УТ и УК.
Технология возведения крепи следующая:
- для возведения кольца крепи используют металлический шаблон, который представляет собой 3-4 металлических рамы крепи, соединенных вместе стяжками, закрытых листовой сталью. Эта конструкция опирается на почву выработки через лыжи, выполненные из швеллера, и перемещается по выработке с помощью лебедки. После разделки почвы под укладку фундаментных блоков устанавливают блоки В, подтягивают к месту установки шаблон и в направлении снизу вверх с торца шаблона укладывают блоки А и деревянные прокладки. Последним устанавливается замковый блок и шаблон можно передвигать. Фактическая несущая способность такой крепи равна 0.6 МПА.
Монолитная бетонная крепь горизонтальных и наклонных выработок
Конструктивно монолитная бетонная крепь полностью повторяет каменную. Отличие в том, что в этой конструкции отсутствует забутовка. Возводимая бетонная крепь замоноличивает дефекты породного контура, создает систему «крепь – порода» и может быть отнесена к укрепляющим конструкциям.
Достоинства крепи:
- высокая прочность;
- высокая водонепроницаемость;
- механизация процесса возведения.
Недостатки:
- большой объем вспомогательных работ;
- крепь сразу не воспринимает нагрузку (28сут).
Для крепления используют жирный, средний и тощий бетоны, причем тощие бетоны применяются для возведения фундаментов и обратных сводов в крепях. Сечение выработок, закрепленных монолитной бетонной крепью, унифицированы:
1) Для пород со средневзвешенной прочностью от30 до90 МПа рекомендуется крепь с вертикальными стенками и сводчатым перекрытием (пониженный 3-хцентровый свод).
2) Для пород с σсж=10-20МПа рекомендуется крепь с вертикальными стенками, сводчатым перекрытием и обратным сводом.
3) Для сложных горно-геологических условий рекомендуется цилиндрическая и арочная монолитная бетонная крепь с обратным сводом с расчетом на нагрузку 0.33 – 0.5МПа.
Эти крепи изготавливают из бетона классов В10 – В12.5. Для сложных горно-геологических условий также рекомендуется двухслойная монолитная бетонная крепь, работающая в ограниченно-податливом режиме: крепь из двух слоев податливого, выполненного из пористого уплотняемого карбонидного пенопласта (при Р=0.1МПа сжимается) и бетонного слоя с несущей способностью 0.4МПа.
Монолитная бетонная крепь возводится при помощи опалубок 2-х основных видов: стационарная и передвижная.
Организация по возведению монолитной бетонной крепи
После установки опалубки на фундамент производят укладку бетона слоями по100-150мм или с уплотнением вибратором или трамбовкой до появления на поверхности воды. При бетонировании верхней части свода и стен устанавливают полок, с которого и ведут работы.
После укладки бетона в стены устанавливают кружальные ребра, возводимые одновременно с двух сторон выработки. Для того чтобы не было перекоса кружал, в направлении снизу вверх возводят свод, постепенно наращивая опалубку. При возведении обратного свода первоначально возводят обратный свод с фундаментами, стены, а затем верхнее перекрытие. Кружальные ребра демонтируют не раньше чем через 10-15 дней после укладки бетона.
Монолитные железобетонные крепи с гибкой и жесткой арматурой
Эта конструкция крепи главным образом используется для сопряжения стволов и горизонтальных выработок; горизонтальных и наклонных выработок; выработок околоствольных дворов. Схема возведения крепи может быть последовательной и параллельной. Такая крепь до растрескивания бетона воспринимает смещения до 50мм. Крепь может возводиться с гибкой и жесткой арматурой. Монолитная железобетонная крепь с гибкой арматурой содержит 3 вида арматуры: рабочую, распределительную и монтажную.
Технология возведения следующая: при укладке бетона в котлованы фундамента устанавливают стержни рабочей арматуры, если сечение < 12м2, то арматуру устанавливают не частями, а по всему периметру одновременно, после чего ставят опалубку и укладывают бетон. При сечении более 12м2 прутья рабочей арматуры устанавливают в фундамент и возводят стены на высоту 1.5м. После этого монтируют арматуру в своде и продолжают бетонировать. Для подземных выработок коэффициент армирования составляет 0.5 – 1%. Железобетонная крепь с жесткой арматурой используется в качестве арматуры двутавр, швеллер, рельс или спецпрофиль. Коэффициент армирования составляет 10-12%. Конструктивно крепь состоит из арок, которые при возведении берутся в бетон.
В настоящее время применяются 4 типовые конструкции – МБК, КДА, КДЗ, МПКА и МПКЗ. Крепи КДА и КДЗ обязательно возводятся с отставанием от забоя не менее чем на 30м, а крепи МПКА и МПКЗ могут устанавливаться в забое, при этом арматура из податливой крепи выполняет роль временной кепи, а затем с отставанием 40м и более от забоя рамы берутся в бетон.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!