- - крепь - Страница 10

Применение сборного железобетона для крепления горных выработок всесторонне рассматривалось в отечественной литературе еще 30-х годов, но главным образом освещался зарубежный опыт. В Донбассе промышленное использование этого материала для крепления началось во второй половине 40-х годов.
Первыми испытывались и широко применялись в бассейне железобетонные цилиндрические трубы с равномерно распределенной рабочей арматурой по периметру. Их изготовляли центрифугированием по способу проф. В. В. Михайлова. Испытания цилиндрических труб в качестве звеньев крепи горных выработок начались в 1945 г., после возведения первого завода железобетонной шахтной крепи - Куйбышевского. Испытания продолжались несколько лет. Проверялась возможность применения центрифугированных труб в качестве стоек трапециевидной жесткой крепи с металлическим или деревянным верхняком для выработок с установившимся горным давлением. В результате стойки улучшенной конструкции, без приставного оголовья и башмака, были рекомендованы к промышленному внедрению. После этого в Донбассе было построено еще 4 завода ЖБШК.
В работах, выполненных ДонУГИ в 1948-1954 гг., определены технико-экономические показатели использования стоек для крепления горных выработок с установившимся давлением. При этом отмечается, что эффективность применения железобетонных трубчатых стоек в крепи с деревянным верхняком в сравнении с металлическим ниже примерно на 40%.
Применение анкерной крепи является новым направлением в деле поддержания горных выработок. В Донбассе анкерная крепь впервые испытывалась МакНИИ в 1947-1948 гг. Но работа не была завершена, и в 1956-1958 гг. ДонУГИ и ЛГИ провели повторные испытания анкерной крепи в нескольких шахтах Донбасса. Ввиду того, что на основную часть подготовительных выработок оказывают активное влияние очистные работы, анкерная крепь испытывалась вместе с обычной подпорной. При этом экономия составляла около 5 руб. на один пог. м выработки, расход металла снижался на 30-35% и железобетонных трубчатых стоек - на 40-50%.
В основных угледобывающих странах Европы и в Советском Союзе металл, благодаря своей прочности и пластичности при всех видах нагрузки, является наилучшим крепежным материалом. Известно применение в горных выработках различных профилей проката.
Широкое использование металлической крепи в Донбассе началось лишь после второй мировой войны. Некоторое время для крепления в основном применяли железнодорожные рельсы, бывшие в работе, и обычные двутавровые профили (с нормальными полками). Из этих профилей проката изготовляли арочную, кольцевую и трапециевидную крепь жесткой конструкции, шарнирно-арочную ограниченно податливую крепь с деревянными прогонами. Такой крепью в 1948 г. закреплено 9665 пог. м выработок, в 1949 - 57 270 и в 1950 - 162 170 пог. м.
Чтобы обеспечить устойчивость шарнирно-арочной крепи, обычно одновременно устанавливали три арки, соединенные между собой прогонами. Но с другой стороны, это увеличивало трудоемкость крепления выработок и требовало создания большего участка обнаженных пород, чем при установке одиночных рам (арок).
Двутавровые профили в крепи из-за небольшого сопротивления подвергались в горных выработках сложному изгибу и кручению под действием внецентренных и косонаправленных нагрузок. Поэтому их применение давало худшие результаты, чем других профилей.
Совершенно не оправдалось использование металла в крепях жесткой конструкции. Шарнирно-арочная крепь, имеющая ограниченную податливость и деревянные звенья, оказалась малоэффективной по сравнению с деревянной. Применение их вместо двух парных профилей (18 и 28 кг/м) дает возможность снизить расход металла при изготовлении крепи в среднем еще на 7%. В 1967 г. металлургическими заводами Украины освоено массовое изготовление еще двух профилей (14 и 19 кг/м) из параметрического ряда.
Из материалов, приведенных в данной главе, следует, что в Донбассе испытывалось и применялось много новых видов крепи, но из них в настоящее время в основном используется лишь металлическая арочная из спецпрофиля и трапециевидная, состоящая из железобетонных трубчатых стоек и металлического шарнирно-подвесного верхняка.
По мере увеличения с 1949 г. применения податливой крепи из желобчатых профилей снижалось использование металлической крепи из двутавровых балок и рельсов, примерно с 1952 г. изготовление последней прекращается. В 1955-1956 гг. лишь в поддерживаемых выработках, в основном на шахтах Центрального района Донбасса, сохраняется шарнирно-арочная крепь.
После непродолжительного применения были полностью сняты с производства железобетонные сборные крепи из плит УРП, бетонитовая арочная МакНИИ и некоторые другие конструкции.
До 1941 г. горные выработки на шахтах Донбасса крепили главным образом трапециевидной крепью, используя для этого в основном древесину. Исключение обычно составляли капитальные выработки в пределах околоствольного двора, где применяли бетонную, каменную, бетонитовую и железобетонную крепь, форма которой зависела от сечения выработок и устойчивости вмещающих пород.
Из-за ограниченной податливости деревянной трапециевидной крепи откаточные и вентиляционные штреки в зоне влияния очистных работ в первый год их службы приходилось несколько раз перекреплять. Перекреплялись в зоне влияния очистных работ и наклонные выработки с деревянной крепью.
Относительно недолго служит обычная деревянная крепь и в выработках с установившимся горным давлением, что связано с ускоренным гниением лесоматериалов в рудничной атмосфере (1-2 года - на исходящей и 3-4 - на свежей струе воздуха).
Вследствие указанных недостатков деревянной крепи и значительного распространения сплошной системы разработки подготовительные выработки в довоенном Донбассе полностью перекрепляли менее чем за два года. При этом 40% выработок систематически находилось в неудовлетворительном состоянии, на ремонтных работах было занято около 29 тыс. рабочих, или 6,8 человека на один километр всех поддерживаемых выработок.
В Донецком угольном бассейне получили некоторое применение в качестве крепежных материалов относительно небольшие блоки, весящие менее 40 кг, именуемые бетонитами. Для крепления стволов их начали использовать в Донбассе еще в 90-х годах прошлого столетия.
Применение бетонитов для крепления горизонтальных и наклонных выработок, имевшее практическое значение, в наше время началось лишь во второй половине 40-х годов.
Одно время горные выработки крепили исключительно призматическими стеновыми бетонитами. При этом в основном использовались сплошные бетонитовые стенки и плоские деревянные или металлические (из рельсов и двутавровых балок) перекрытия. В течение короткого промежутка использовали и весьма несовершенную тумбовую крепь из бетонитов. Все выработки, закрепленные в 1945-1946 гг., находились в зоне установившегося давления.
За следующие пять лет протяженность выработок, закрепленных бетонитами, достигла 44 км, средний годовой прирост составил примерно 8 км. Такое интенсивное применение бетонитовой крепи в этот период объясняется дефицитом цемента и металла в связи с большими восстановительными работами в промышленности и сельском хозяйстве; быстрым созданием небольших заводов по изготовлению бетонитов из пробужденного бетона, не требовавших ни сложного оборудования, ни значительных капиталовложений; внедрением с мая 1948 г. арочной податливой бетонитовой крепи с деревянными прокладками, разработанной МакНИИ специально для выработок в зоне влияния очистных работ.
Следует отметить, что арочная податливая крепь МакНИИ больше, чем другие факторы, повлияла на увеличение темпов распространения бетонитовой крепи. Так, в 1948-1949 гг. ею было закреплено около 2,3 км откаточных и вентиляционных штреков, а на конец 1956 г.- уже свыше 15 км, что составило около 35% всех выработок, закрепленных бетонитами за 7-8 лет.