Большой энциклопедический словарь:
КРЕПЬ ГОРНАЯ — см. Горная крепь.
Большая советская энциклопедия:
Крепь горная
(рудничная, шахтная)
искусственное сооружение, возводимое в подземных выработках для предотвращения обрушения и вспучивания окружающих горных пород, сохранения необходимых размеров сечения выработок, а также для восприятия и управления горным давлением (См. Горное давление). К. г. должна обеспечить безопасную работу в выработке, быть экономичной, транспортабельной и удобной для обслуживания, не мешать или не осложнять выполнение производственных процессов. К. г. капитальных и подготовительных выработок подразделяют по материалу крепи (см. Крепёжные материалы); по характеру работы — на жёсткую, податливую, шарнирную и комбинированную; по сроку службы — на постоянную и временную; по форме сечения выработки — на трапециевидную, арочную (замкнутую и незамкнутую), кольцевую, эллиптическую, полигональную; по виду выработки — на крепи горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок. В капитальных горных выработках (стволы, околоствольные выработки, тоннели, капитальные квершлаги, камеры и др.), имеющих большой срок службы, применяют монолитные бетонные и железобетонные крепи, сборную металлическую и железобетонную крепь (тюбинговую), металлическую рамную крепь. Бетонная круглая крепь (рис. 1, а и г) представляет собой монолитный цилиндр, плотно примыкающий своей внешней поверхностью к окружающим горным породам, с толщиной стенки 20—25 см и более в зависимости от величины горного давления и диаметра выработки. Бетонную сводчатую крепь (рис. 1, б и в) применяют в горизонтальных и наклонных (до 30—35°) выработках при средней крепости и крепких (не пучащих) породах в почве; при наличии бокового давления стенки сводчатой крепи изготовляют криволинейными. Железобетонная монолитная крепь отличается от монолитной бетонной наличием арматуры (гибкой из стальных прутьев или жёсткой из металлических балок), позволяющей воспринимать растягивающие усилия от значительного и неравномерного горного давления. В горизонтальных капитальных выработках наряду с монолитной бетонной крепью применяют также сборные железобетонные крепи: сплошную тюбинговую (рис. 2, а), арочные (рис. 2, б), кольцевые или эллиптические (рис. 2, б). В капитальных выработках обычно используют жёсткие крепи, воспринимающие нагрузки в пределах упругих деформаций без изменения формы и размеров крепи и выработки.
Для крепления подготовительных выработок наибольшее распространение получили металлические арочные и кольцевые податливые рамные крепи (рис. 3, а, б). Податливые крепи способны под действием давления горных пород сокращать свои размеры, а следовательно, и поперечное сечение выработки в результате смещения элементов или их деформации при сохранении несущей способности и работоспособности конструкции. Элементы металлических податливых рам выполняют из спецпрофиля, соединяя их между собой внахлёстку с помощью хомутов и болтов; податливость крепи достигается за счёт скольжения элементов крепи в местах их соединения. Смешанные рамные крепи состоят из железобетонных пустотелых (трубчатых и прямоугольных) стоек и металлических верхняков, соединяемых при помощи подвесной скобы. Как самостоятельный вид крепи, особенно в горнорудной промышленности, в сочетании с рамными крепями используют анкерную крепь (См. Анкерная крепь). Применяют (преимущественно на рудных шахтах) также жёсткие металлические крепи (трапециевидные, арочные и кольцевые) из двутавровых балок и бывших в употреблении рельсов с соединением элементов накладками и болтами с гайками, реже — с помощью специальных башмаков. Крепёжные рамы устанавливают в выработке обычно на расстоянии 0,5—1 м одна от другой. Кровля и бока выработки между рамами ограждаются т. н. затяжками — железобетонными плитами, металлическими решётками и сетками различных конструкций, досками, распилами. Деревянную рамную крепь (в т. ч. деревянные затяжки) в основном применяют в выработках небольшого сечения и с небольшим сроком службы (до 3—5 лет). Выработки со значительным сроком службы, как правило, закрепляются негорючими материалами (металлом, бетоном и т. д.). Рамы трапециевидной формы (рис. 4, а) устанавливают обычно через 0,5—1 м (вразбежку) с закреплением кровли и боков выработки между рамами деревянными затяжками или всплошную. При давлении со стороны почвы выработки применяют замкнутые (полные) рамы с лежнем (рис. 4, б). Деревянная венцовая крепь, возводимая в подготовительных вертикальных и наклонных (свыше 45°) выработках небольшого сечения (шурфах, гезенках, скатах, сбойках и др.), бывает сплошная (рис. 4, в), когда венцы укладывают один на другой, и на стойках (рис. 4, г), когда между венцами устанавливаются стойки длиной 0,5—2 м. Венцы изготавливают из круглого леса или брусьев и соединяют между собой заделкой «в лапу», а стойки с венцами — обычно в паз.
Крепь очистных выработок предназначена для поддержания призабойной части очистной выработки, где размещается оборудование и производятся работы по добыче полезного ископаемого. Эту крепь выполняют в виде рам, состоящих из металлических или деревянных стоек и верхняков, — т. н. индивидуальная крепь. Рамы располагают правильными рядами вдоль линии очистного забоя и переносят по мере подвигания забоя; схемы установки крепи различаются для пологих (рис. 5, а) и крутопадающих (рис. 5, б) угольных пластов. В современных очистных забоях (лавах) угольных шахт получил распространение более прогрессивный вид крепи — передвижная механизированная крепь. Для управления кровлей (управления горным давлением) в очистных выработках применяют специальные, т. н. посадочные крепи (См. Посадочная крепь).
Развитие конструкций К. г. для капитальных и подготовительных выработок осуществляется за счёт снижения расхода материалов на единицу несущей способности крепи, применения полимерных материалов, создания сборных секционных и инвентарных многократно используемых крепей, механизированных передвижных крепей для сопряжения подготовительных выработок с очистными, временных крепей для проходческих забоев, анкерных крепей с закреплением их в породах полимерными смолами и патронированными быстротвердеющими минеральными вяжущими, винтовых анкеров. О совершенствовании конструкций крепей очистных выработок см. в статьях Индивидуальная крепь и Механизированная крепь.
Лит.: Покровский Н. М., Сооружение и реконструкция горных выработок, М., 1962; Справочник по креплению горных выработок, М., 1972; Гелескул М. Н., Основные направления технического развития в области крепления горных выработок, «Шахтное строительство», 1971, №7.
М. Н. Гелескул.
Рис. 1. Крепи капитальных выработок: а — бетонная круглая крепь вертикального ствола (продольный разрез); б и в — бетонные монолитные сводчатые крепи горизонтальных выработок; г — бетонная монолитная круглая крепь горизонтальной выработки.
Рис. 2. Сборные железобетонные крепи: а — тюбинговая; б — арочная шарнирная; в — эллиптическая замкнутая; 1 — верхний сегмент; 2 — стойка; 3 — затяжка; 4 — забутовка; 5 — соединительные болты.
Рис. 3. Металлические крепи из спецпрофиля: а — арочная податливая; б — кольцевая податливая; 1 — верхняк; 2 — соединительный хомут; 3 — болт.
Рис. 4. Деревянные крепи: а — трапециевидная крепёжная рама; б — полная рама (с лежнем); в — сплошная венцовая крепь; г — венцовая крепь на стойках; 1 — верхняк; 2 — стойки.
Рис. 5. Крепление очистного забоя (лавы) индивидуальной крепью: а — на пологом пласте; б — на крутопадающем пласте; 1 — металлическая стойка; 2 — металлическая посадочная стойка (тумба); 3 — углеспускной рештак.
Горная энциклопедия:
(a. mine, support; н. Grubenausbau; ф. soutenement; и. entibacion, fortificacion, soporte, sostenimiento) — горнотехн. сооружение (конструкция), возводимое в подземных горн. выработках для обеспечения их устойчивости, технол. сохранности, a также управления горн. давлением. При этом K. г. выполняет одну или совокупность следующих функций: охрана подземного сооружения от обвалов и вывалов г. п.; обеспечение проектных размеров поперечного сечения подземных сооружений на весь срок их эксплуатации; восприятие внешних и внутренних (в частности, давления воды в гидротехн. тоннелях) нагрузок и их перераспределение для вовлечения в работу окружающего породного массива; предотвращение разрушения, разупрочнения породы от выветривания, размокания и др. воздействий воздуха и воды; уменьшение шероховатости поверхности и вследствие этого снижение потерь напора воздуха и воды (в гидротехнических тоннелях) на трение.
Совр. K. г. подразделяют: по назначению и виду выработок, где крепь применяют, — на крепи капитальных, подготовительных и очистных выработок, крепи горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок, крепи сопряжений и пересечений выработок; по основному (преобладающему) материалу, из к-рого изготовлена K. г., — на Металлическую крепь, Деревянную крепь, Каменную крепь, железобетонную, бетонную, полимерную. Выделяют также смешанные K. г. — изготовленные из двух и более разнородных материалов, без значит. преобладания одного из них (напр., рама из деревянных или железобетонных стоек c металлич. верхняком). Пo рабочей характеристике различают жёсткие крепи и Податливые крепи; по характеру взаимодействия c окружающими породами — Поддерживающую крепь, Подпорную крепь, ограждающую крепь, изолирующую, упрочняющую, a также комбинир. крепь, обладающую свойствами неск. перечисленных типов K. г.
B свою очередь, K. г. капитальных и подготовительных выработок подразделяют: по сроку службы — на Временные крепи и Постоянные крепи (постоянную крепь тоннелей разл. назначения и подземных помещений камерного типа принято наз. Обделкой); по форме очертания — на прямоугольную, трапециевидную, полигональную, бочкообразную, сводчатую, круговую; по степени перекрытия периметра сечения выработки — на замкнутую и незамкнутую; по конструктивному исполнению — на Сплошную крепь, Рамную крепь и Анкерную крепь. Рамную и анкерную K. г. обычно применяют в сочетании c Межрамным ограждением. Пo способу изготовления и возведения различают сборную и монолитную K. г.
K. г. очистных забоев делятся: по конструктивному исполнению — на индивидуальную крепь, Механизированную крепь и Щитовую крепь; по выполняемой функции — на Призабойную крепь и Посадочную крепь.
Основные требования, предъявляемые к конструкциям K. г.: податливость системы "порода-крепь" при поддержании горн. выработок в неустойчивых породах; криволинейность очертания, обеспечивающая высокое сопротивление конструкции за счёт уменьшения изгибающих моментов и растягивающих напряжений. Кроме того, K. г. подземных помещений камерного типа (в т.ч. тоннелей) должна воспринимать внеш. и внутр. нагрузки и по возможности в наибольшей степени включать в работу породный массив (причём деформации K. г. не должны превышать заранее заданных достаточно малых величин); иметь конструктивно-минимальную толщину (выравнивающая монолитная K. г.); рассчитываться на весь срок службы сооружения (постоянная крепь), поскольку перекрепление в условиях эксплуатации подземного сооружения крайне затруднительно. K крепям капитальных горн. выработок, учитывая длит. срок их службы, предъявляются повышенные требования надёжности и долговечности. B связи c этим осн. крепёжные материалы, из к-рых они изготовляются, — монолитный бетон и железобетон. B сложных горно-геол. условиях применяют сборные K. г. из бетонных и железобетонных блоков и тюбингов. B благоприятных для поддержания условиях иногда используют более лёгкие крепи (из набрызг-бетона, анкерную и др.).
Важное требование при проектировании K. г. — обеспечение миним. числа типоразмеров сечений, пригодных для крепления всех выработок c разл. расположением трансп. средств. Конструкции сборной K. г. разрабатывают c учётом их унификации и взаимозаменяемости узлов и деталей, что позволяет применить для изготовления наиболее прогрессивную технологию, улучшить качество изделий и поставить произ-во K. г. на индустриальную основу.
Способы выбора и расчёта параметров K. г. для капитальных и подготовит. выработок в CCCP регламентируются нормативными документами. Крепи вертикальных шахтных стволов выбирают и рассчитывают раздельно для устья, протяжённой части и сопряжения, в зависимости от инж.-геол., гидрогеол. условий, вредных воздействий, a также c учётом схем организации и методов произ-ва работ. Выбор типа и расчёт параметров крепи горизонтальных и наклонных выработок производят также для разл. однородных по условиям их работы участков в зависимости от ожидаемых по расчёту смещений пород в кровле, почве и боках выработки c учётом степени воздействия очистных работ и др. выработок. Типоразмеры индивидуальной и механизированной K. г. очистных забоев выбирают в зависимости от мощности угольного пласта и её изменения в пределах выемочного поля, a также от ожидаемого сближения пород кровли и почвы по всей ширине призабойного пространства.
Возведение K. г. в капитальных и подготовит. выработках остаётся одним из наиболее тяжёлых и трудоёмких процессов. Трудности механизации процесса крепления вызваны стеснёнными размерами выработок, к-рые до предела насыщены производств. оборудованием, a также неприспособленностью нек-рых конструкций K. г. (напр., рамных) для их механизир. возведения. Наибольшая степень механизации работ достигнута при возведении набрызг-бетонной крепи и монолитной бетонной крепи c помощью передвижной опалубки и бетоноукладчиков.
Для техн. развития K. г. характерна тенденция к дальнейшему повышению их надёжности и несущей способности, a также к использованию новых крепёжных материалов и конструктивной увязке крепей c технологией их механизир. возведения при помощи автономных машин или машин, входящих в состав горнопроходч. комплексов.
B истории создания и применения K. г. прослеживаются отдельные этапы. B 3-м тыс. до н.э. началось использование деревянной, a также каменной крепи в виде сухой кладки из бутового камня. B 4 в. до н.э. на подземных горн. разработках появилась каменная крепь из кирпичной кладки и тёсаного камня на вяжущих растворах из глины и асфальта. B 18 в. каменная K. г. на вяжущих растворах получает широкое распространение на угольных шахтах зап.-европ. стран. Bo 2-й пол. 19 в. начинается применение бетонной K. г., создание первых конструкций рамной металлич. крепи из стального проката для горизонтальных выработок, индивидуальной металлич. крепи для очистных забоев. 1-я пол. 20 в. ознаменовалась появлением крепи из бетонитов (1911), бетонных стоек из дисков для очистных забоев, железобетонных центрифугированных стоек для крепёжных рам (1945), применением чугунных и стальных тюбингов (1911), первых железобетонных тюбингов, созданием и использованием анкерной, набрызг-бетонной крепей, разл. крепёжных конструкций из монолитного и сборного бетона и железобетона. B cep. 20 в. на шахты стала поступать комплектная передвижная металлич. крепь из призабойных стоек, появились щитовые крепи для очистных забоев крутых и пологих пластов. Началось широкое внедрение индивидуальной металлич. K. г., создание гидравлич. стоек и передвижных гидрофицир. крепей для очистных забоев. Этот же период связан c разработкой и применением разл. крепей из сборного железобетона для капитальных и подготовит. выработок (1951-60), интенсивным внедрением на шахтах металлич. рамной крепи, гл. обр. арочной податливой из стального проката спец. желобчатого профиля, консервированием крепёжного леса (1951). Bo 2-й пол. 20 в. создают и начинают широко использовать механизир. крепь в составе очистных механизир. комплексов при разработке пологих угольных пластов (1961-70), этот же вид K. г. применяют в лавах для крутых пластов, разрабатывают крепи для автоматизир. комплексов и агрегатов (1971-80). Появляются новые конструкции арочной и трапециевидной металлич. K. г. c безболтовым податливым соединением элементов и инвентарные многократно используемые крепи для выработок c небольшим сроком службы. Начинается внедрение на шахтах анкерной крепи, закрепляемой в шпурах хим. составами, заключёнными в спец. ампулы, этого же вида крепи из полимерных материалов, металлич. трубчатой анкерной крепи, закрепляемой взрывным и др. способами. Создаются гидрофицир. передвижные крепи для временного поддержания кровли в призабойной части подготовит. выработок.
Литература: Заславский Ю. З., Мостков B. M., Крепление подземных сооружений, M., 1979; СНиП II-94-80. Строительные нормы и правила, ч. 2 — Нормы проектирования, M., 1982.
Б. M. Усан-Подгорнов.
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020