Общие сведения о крепи и крепежных материалах


Крепежными материалами называют материалы, применяемые для изготовления горной крепи, под которой понимают искусственные сооружения, возводимые в выработке для предотвращения обрушения неустойчивых пород и сохранения необходимой площади поперечного сечения на период эксплуатации. Крепежные материалы делятся по использованию и конструкции крепи на:
основные, применяемые в несущих элементах конструкции (металл, бетон, дерево и др.), вяжущие, служащие для приготовления растворов, и вспомогательные (водоизоляционные материалы, химические реагенты и др); по сроку службы в выработках на:
долговечные (бетон, металл и др.);
недолговечные (дерево).
Крепежные материалы должны обладать высокой удельной прочностью, которую определяют отношением предела прочности материала к его плотности и называют коэффициентом конструктивного качества. Этот коэффициент, например, у стали ЗОХГС составляет 140, а у сосны - 200 (по растяжению) и 67 (по сжатию). Кроме того, крепежный материал должен иметь невысокую стоимость, не быть легковоспламеняющимся и обладать стойкостью против коррозии и гниения.

Лесоматериалы


Дерево как крепежный материал имеет широкое распространение для крепления горноразведочных выработок. Наиболь¬шее применение имеют следующие породы дерева: ель, сосна, лиственница, кедр и пихта. Достоинства деревянных конструкций: простота изготовления, невысокая трудоемкость и относительно невысокая первоначальная стоимость. Недостатки: малый срок службы в подземных условиях, огнеопасность, подверженность гниению и невозможность многократного использования. Наибольшее распространение в качестве крепежного материала получила сосна, обладающая более высокими механическими свойствами, чем ель и пихта.
На круглый крепежный лесоматериал для крепления подземных выработок установлен ГОСТ 616 - 83. Для изготовления крепи необходимо по возможности применять сухой лесоматериал. Допустимое содержание влаги для хвойных пород деревьев - 10 - 12%, а для лиственных - 14 - 15%. У свежесрубленной древесины влажность в среднем составляет 40%. Механическая прочность древесины увеличивается с уменьшением влажности и повышением плотности. Пороки древесины (косослой, сучковатость, гниль) резко снижают ее механические свойства. Применение лесоматериалов, зараженных гнилью, не допускается.
Сорта крепежного леса. К круглым лесоматериалам относятся следующие виды: бревна, подтоварник, стойки, а к пиломатериалам - пластины (распилы), брусья, доски и обаполы (горбыли). Наибольшее применение для крепления выработок нашли стойки и обаполы. Бревна - обрезки древесного ствола длиной от 5 до 9 м и толщиной в верхнем торце 12см и больше. Подтоварник - круглый лесоматериал длиной от 3 до 9 м и толщиной в верхнем торце от 9 до 11см. Рудничные стойки - круглый лесоматериал длиной от 0,5 до 5 м и толщиной в верхнем торце от 7 до 30см. Отклонение в длине стоек допускается в размере ±2см, в диаметре - 0,5см для стоек толщиной до 11см (включительно) и 1см для стоек толщиной 12см и более.
Для крепления горных выработок применяют следующие пиломатериалы, размеры и нормы пороков которых должны соответствовать ГОСТ 8468 - 81. Распилы - стойки, распиленные пополам вдоль продольной оси. Распилы и пластины в основном применяются в качестве верхняков временной крепи и для крепления шурфов, а также в качестве затяжки боков и кровли выработки. Брусья - пиломатериалы, толщина которых равна ширине или более половины ширины. Если толщина и ширина составляют 10см и меньше, то их называют брусками. Стороны брусьев называют кантами. Брусья иногда применяют для крепления неглубоких стволов разведочных шахт. Различают брусья четырех- и двух- кантные, у последних пропилены только две стороны. Длина брусьев колеблется от 1 до 6,5 м, а сечение - от 13х13 до 25х25см. Двух- кантные брусья применяют для крепления шурфов и изготовления рудничных шпал.
Доски - пиломатериалы, ширина которых более двойной толщины. Доски бывают не обрезные, у которых боковые кромки не опилены, и обрезные, имеющие прямоугольное сечение. Доски применяются в качестве затяжки кровли и боков выработки, отшивки ходовых отделений в восстающих и т. п. Обапол разделяют на горбыльный - с непропиленной наружной поверхностью или пропиленной не более чем на половину длины и дощатый - с пропиленной наружной поверхностью более чем на половину длины обапола.
Прочность древесины (сопротивление сжатию, растяжению и изгибу) зависит от породы дерева, влажности, строения, характера, направления и места приложения силы.
Предохранение крепежного леса от гниения производится пропиткой или промазкой его антисептиком. Антисептики должны быть безвредными для людей, не выщелачиваться из пропитанной древесины, не иметь запаха и вредных газов при высыхании, не способствовать горению, а при горении не вы¬делять вредных газов и густого дыма. Для защиты дерева от грибка (гниения) его пропитывают 2 - 4%-ным раствором фтористого натрия, который легко проникает в древесину, не горит и не имеет запаха. Хлористый цинк обладает теми же свойствами, что и фтористый натрий, но легко выщелачивается при наличии воды. Кремнефтористый натрий применяют для пропитки дерева только в виде горячих растворов, так как в холодных растворах он плохо проникает в древесину.
Для придания дереву огнезащитных свойств крепь пропитывают огнезащитными составами: фосфорнокислым аммонием или смесью фосфорнокислого и сернокислого аммония с керосиновым контактом Петрова. Последняя смесь не гигроскопична и не понижает прочности древесины. Для предохранения дерева от гниения в огнезащитные смеси добавляют фтористый натрий или другие антисептики.

Бетон и железобетон


Бетоном называют искусственный каменный материал, применяемый в строительстве и получаемый в результате затвердевания смеси из вяжущего вещества, песка, щебня или гравия после затворения водой или введения отвердителя. Прочность щебня или гравия должна быть не ниже прочности получаемого из него бетона. Наибольшее применение нашли бетоны на цементном вяжущем. Если в качестве вяжущего вещества применяют синтетическую смолу, то полученный бетон называют пласт бетоном.
Песок (мелкий заполнитель) и щебень или гравий (крупный заполнитель) являются инертными добавками, которые наряду с сокращением расхода цемента обеспечивают высокую прочность и плотность бетона. Вяжущие, вода и отвердитель являются активными составляющими бетона и пластбетона.
Бетоны по плотности разделяют на тяжелые и легкие. Для горной крепи применяют в основном тяжелые бетоны с плотностью 2200 - 2300 кг/м. куб.. По расходу цемента на 1м. куб. бетонной смеси различают жирные (более 250 кг/м. куб.), средние (200 - 250 кг/м. куб.) и тощие (менее 200 кг/м. куб.) бетоны. Для горной крепи применяют жирные и средние бетоны.
По консистенции бетонные смеси разделяют на жесткие, пластичные и литые. Жесткие смеси содержат 6 - 6,5% воды (130 - 170 л/м. куб.) от массы сухой смеси. При укладке они требуют вибрирования или трамбования. Пластичные бетоны содержат 6,5 - 8% воды (170 - 230 л на 1м. куб.) и хорошо укладываются при слабом трамбовании. В литых бетонах 8 - 12% воды (более 230 л/м. куб.), они свободно растекаются и укладываются в опалубки. Для изготовления горной крепи применяют жесткий бетон. Пластичные бетоны чаще используют при возведении железобетонных конструкций, а литые - в случае применения бетоноукладчиков.
Подбор состава бетонной смеси производится в лаборатории. При этом преследуется цель: при наименьшем расходе цемента получить удобную для укладки бетонную смесь, обеспечивающую после твердения заданную прочность бетона.
Торкретбетон - бетон, состоящий из цемента и песка, затворенных водой (цементно-песчаный раствор). Крупность песка в торкретбетоне до 8 мм. При включении крупных фракций песка или щебня (до 25 мм) бетон называют набрызгбетоном. Водоцементное отношение в таких бетонах находится в пределах 0,3 - 0,4. Отличительными особенностями торкретбетона и набрызгбетона являются способы приготовления бетоннойсмеси и ее укладки. Предварительно заготовленную сухую смесь цемента и заполнителей загружают в специ¬альную пневматическую бетономешалку, из которой под действием сжатого воздуха под давлением 0,2 - 0,3 Мпа. Смесь подают по шлангу, оборудованному на конце соплом. Затворение смеси водой происходит в сопле и она сразу же наносится на поверхность выработки. Набрызгбетон получил широкое распространение в различных видах строительства, а в подземных условиях становится одним из основных материалов для крепления выработок. Торкретбетон применяют для нанесения покрытий, предохраняющих породу от выветривания и отслаивания, создания гидроизоляционных покрытий, усиления и ремонта бетонных крепей. Для ускорения твердения в бетон добавляют фтористый натрий в количестве 2 - 5% от массы цемента.
Для получения необходимой марки бетона состав набрызгбетона получают по расходу цемента.
Железобетон - бетон, армированный металлом. Для крепления геологоразведочных выработок он имеет ограниченное применение в связи с большой трудоемкостью изготовления и высокой стоимостью. В последнее время из железобетона изготовляют элементы рамной или сплошной крепи (стойки, верхняки, затяжку, плиты и др.).
В угольных шахтах применяют смешанные рамные крепи, состоящие из железобетонных трубчатых стоек и металлических: верхняков, но объем такого вида крепи мал. В особо тяжелых горно-геологических условиях применяют сборные сплошные железобетонные крепи, элементы которых состоят из криволинейных блоков, позволяющих крепить выработки круглого и подковообразного сечения.



Другие новости по теме:

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.