книги из ГПНТБ / Лебедкова А.А. Горное дело учеб. пособие

ізо

2) вянущие, идущие ва приготовление растворов и бетоаов (цемент, известь);

3) вспомогательные (водоизоляциовныѳ материалы, хими­

являющаяся хорошим сигнализатором (при увеличении горного давления издает характерный треск).

чвисимости от толщины их называют: шѳлёвна (10 - 19 мм ), тёс (22 - 35 мм), плаха (40 - 80 мм), лафет (90 - ІЗО мм).

Обаполы - обрезка, остающиеся при распиливании бре­ вен на брусья иди доски. Для нреплѳвня горных выработок применяю* обаполы длиной 0,9 - 2,7 м, толщиной 1530 юл

Рис. 61. Паяѳаый вѳо дйя врапиеваяг а, д - пдаогшзы; б - брусья .; в - доски; г - обапозь

и шириной 90-200 мт. Обаполы длиной до I м называются за­ тяжками.

Срок службы крѳпи, пропитанной антисептиками, увели­ чивается в 2-3 раза, прочность возрастает в 3-5 раз. Для снижения огнеопасности деревянную крепь пропитывают анти­ пиренами, торкрет - бетоном, огнезащитными пастами и крас­ ками.

И е т а л л

Металл применяют в виде чугуна и стали (фасонной и сортовой). Из чугуна изготавливают тюбинги и башмаки для

виде листов и полос. Наиболее часто применяется двутавро­ вая й швеллерная сталь № ІА - а - 22-а и выше, железнодо­ рожные рельсы РАЗ и Р38 и рудничные рельсы Р2А и Р І8 и сталь специального желобчатого профиля весом 18-28 кг/м / Рис. 62 / .

Чугун используется для изготовления тюбингов, которы­ ми иногда крепят выработки цри сложных гидрогеологических условиях.

Во избежание коррозии металла применяют покрытия мас­ ло-битумным лаком, кузбасским лаком, расплавленным битумом марки ІУ, смазкой А и Б завода им.Лихачева, песчаным тор­ крет - раствором состава 1:2 или 1:3 .

Срок службы металла обычно составляет 10-15 лет.

Естественные и искусственные качни

Естественные камни

Естественные камни - это изверженные, осадочные или метаморфические породы, представленные кусками породы не­ правильной формы, добытые в карьерах или при проходке вы­ работок. Высокая стоимость изготовления ограничивает их применение.

Рис. 62. Новые профили проката для металлической крепи: а-И-образный; б-корытный; в-двутавровый 100x100 мм* г-двутавровый 100x80 мм.

Искусственные камни

К искусственным камням относятся кирпич и бетониты. Крепежный кирпич получают из высококачественной глины

иди смеси глины и песка путем формирования и обжига при температуре ІІ50°С, после чего он приобретает повышенную прочность и плотность. Размеры стандартного кирпича. - 250 X 120 X 65 мм.

Бетониты (бетонные камни) изготавливают из цемента, песка, щебня или шлака в специальных разъемных формах, в которых их пропаривают по установленному режиму (при тем­ пературе 90-100° и атмосферном давлении). Бетониты имеют обычно клиновидную форму или форму параллелепипедов в за­ висимости от формы сечения выработки.

Лнтыѳ шлаковые каш а (преимущественно прямоугольной формы) отливают из огненно-кэдкЕХ кислых металлургических шлаков, отличаются высокой прочностью при сжатии ( 25003000 кг/слт^), высокой устойчивостью в кислотной среде.

Вяжущие вещества и растворы

Вяищциа вещества -- тонкоизмельченные.естественные или искусственные материалы, способные образовать с водой пластическую, постепенно твердеющую, массу. Они разделяют­

ся яа; воздушные, затвердевающие только на воздухе (воздуш­ ная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие) и гидравли­ ческие, затвердевающие и в воде (гидравлическая известь, портландцемент, глиноземистый и специальные цементы).

Наибольшее распространение в горном деле в качестве вяжущего вещества получив силикатный цемент (портландце­ мент), получаемый яри размалывании обожженных при темпера­ туре І450-І500°Ь естественных мергелей или искусственной смеея известняка и глины в определенных пропорциях в шаро­ вых мельницах.

Прочность цемента, называемая ѳго маркой, обозначает предел'Прочности при сжатии образцов в виде кубика с раз­ мером ребер ? см, изготовленных иэ цемента н песка в про­ порции 1:3 (по весу), в возрасте 28 дней. Для портландце­ мента установлены жарка 300,400, 500, 600 и 700.

Введением в исходный материал различных веществ полу­ чают специальные портландцементы: сульфатостойкий, пуццолановый, пластифицированный, гидрофобный, быстротвѳрдеющий, глиноземный, безусадочный и расширяющийся (ВРЦ).

_£аствором называется смесь цемента с песком и водой. В зависимости от соотношения объемов цемента и песка раст­

Б е т о н

Бетон --искусственный каменный материал, получающийся при затвердении механической-смеси из активных составляю­

щих (вяжущее вещество и вода) а икертшпс заполнителей (песка и щебня или гравия)«

Состав батона обычно выражается весовым или ооьѳаішм отношением заполнителей на одну часть цемента (Ц : П : Щ)«

Прочность бетона характеризуется его маркой ( P2g ), определяемой пределом прочности (кг/см^) на одноосное сжа­ тие бетонного кубика размером 20 х 20 х 20 ом по истечению 28 дней твердения при ~Ь = І5-20°С и относительной влажно­ сти воздуха 90-100%. Б горном деле применяют бетон P2g =

температуре 70-80° в течение 16 часов ияп прогрева инфра­ красными лучами в течение 4-х часов; поверхностной обра - ботка бетона растворами солей (серно-кислого натрия/&-гS0V углекислого натрия №а г COs и д р .).

бетон жирный, средний и тощий. Для крепления горных выра­ боток используют жирный и средний бетон с содержанием це­ мента 200-250 кг на I бетона.

По содержанию воды (консистенции) в % по весу от су­ хой смеси компонентов бетонная смесь может быть жесткой (воды до 6 , 6%), пластичной (воды до 8%) и литой (воды до 12%). Учитывая, что прочность и плотность бетона возраста­ ют с уменьшением содержания воды, для крепления горных вы­ работок применяют жесткую смесь.

Для предупреждения преждевременного твердения бетон­ ной смеси в нее вводят специальные добавки (пластифициро­ ванный бетон).

Кроме обычного используют также специальные бетоны. Быст£отвердевающий бетон подучают при введения в смесь

добавок, ускоряющих твердение ( Ca.Cêz в количестве 2-3% от веса цемента). Принимает значительную нагрузку (до 300 кг/см^) уже через сутки.

шим давлением слоями в несколько см при помощи специальных машин (цешѳнт-нушек).

Бетон характеризуется высоким сопротивлением только сжимающим усилиям, что учитывается конструкцией крепи.

Ж е л е з о б е т о н

Железобетон - это бетон с введением в него и работаю­ щим совместно стальными стержнями - арматурой.

Арматура не только повышает сопротивление железобетона вжимающим усилиям, но и позволяет выдерживать значительные изгибающие нагрузки. Бетон прочно сцепляется со стальной ар­ матурой, обеспечивая полную монолитность железобетона, и предохраняет сталь от коррозии. Келѳэобетон применяется в виде монолитных конструкций (сопряжение выработок, камеры и д р .) в условиях неравномерного горного давления иди в ви­ де сборных конструкций (стойки, вѳрхняки, плиты, арки, тю­ бинги, затяжки, блоки и п р .), возводимых из готовых железо­ бетонных элементов в условиях установившегося горного дав­ ления.

Для монолитного железобетона применяется гибкая и жест­ кая арматура. В качестве гибкой арматуры используют круглую сталь диаметром от 8 до 30 мм, в качестве жесткой - металли­ ческие рамы из двутавровых балок №12-14. Крепь из монолит­ ного железобетона является более прочной, но и более трудо­

емкой, так как перед возведением крепи вначале необходи­ мо установить опалубку временную форму), в которую затем укладывают арматуру и бетонную смесь.

Для сборного железобетона, кроме гладкой круглой ар­ матуры, применяют прутья периодического профиля из горнчекатанной стали и холоднотянутую проволоку диаметром до 10 мм. В каркасы стержни соединяют проволочными хомутами или сваркой. Концы прутьев для лучшего сцепления с бетоном загибают по форме крюка. Сборные железобетонные элементы крепи изготовляют на специальных заводах с рационально ор­ ганизованным и высокомеханизированным технологическим про­ цессом. Это позволяет значительно удешевить изготовление железобетона и повысить качество и прочность конструкций.

Для горной крепи применяют элементы с предварительно напряженной арматурой (струнобетон). В этом случае; армату­ ру перед укладкой бетона подвергают натяжению, а после то­ го как бетон затвердеет, это натяжение снимают. В резуль­ тате в бетоне возникают сжимающие напряжения, что повышает его несущую способность. При этом увеличивается прочность конструкции на изгиб, снижается расход металла и уменьшает­ ся вес элементов конструкции.

Предварительное напряжение арматуры можно также полу­ чить путем применения расширяющегося бетона, когда бетон, сцепляясь с арматурой, натягивает ее, создавая предваритель­ ное напряжение (самонапряженный железобетон).

Сборные железобетонные изделия изготовляют из жестко­ го бетона с уплотнением на вибростолах высокочастотными вибраторами. Для сокращения срока твердения изделия подвер­ гают термовлажностной обработке, прогреву инфракрасными лу­ чами и т .д . Срок службы крепи из железобетона - 20 лет и более.

Пластичный бетон применяют для сильно армированных конструкций крепи, когда трамбованием можно повредить арма­ туру. Литой бетон применяют только при изготовлении железо­ бетонных конструкций крепи центрифугированием.

Монолитная крепь из бетона и железобетона не может быть защищена от действия шахтных вод в процессе его твердения,

что отрицательно сказывается на их качестве.

Сборная железобетонная крепь обладает рядом преиму­ ществ: индустриальное^ изготовления, экономия материалов и возможность восприятия горного давления на крепь сразу после ее возведения, К недостаткам этнх крепей относятся: большой вес элементов, что удорожает стоимость крепи, и незначительная несущая способность на изгиб.

Новые крепежные материалы

'-^рмоцѳмват - разновидность сборного железобетона с арматурной сеткой (состоящей из пакетов тонких стальных проволок диаметром 0 ,5 -1,5 мм и размером ячеек меньше 10мм) я использованием в качестве вяжущего вещества песчаного бе­

доустойчивый.

Силикальцит - получается методом автоклавной обработ­ ки (температурная обработка при давлении 8-10 ати и темпе­ ратуре до І80°С) извести и песка. Плотность и сила сцепле­ ния силикальцита с арматурой такая же, как и бетона, проч­ ность на растяжение в I , 7 -3,3 раза выше. Недостаток - поте­ ря прочности в условиях повышенной влажности.

Каменное литье - получается методом расплавления ба­ зальтов и диабазов с последующим разливом в формы» обладает высокой плотностью, прочностью, морозостойкостью, химической стойкостью и т .д . Элементы из каменного литья соединяют меж­ ду собой цементным раствором.

Стекдововокнистый анизотропный материал (СВШ) - полу­ чается из стеклянного волокна и синтетических смол. Облада­ ет следующими механическими свойствами: объемный вас его 1900 кг/м3, предел прочности при сжатии 4200 кг/см2 , при растяжений - 4800 кг/см2 . При этом, крепь из СВМ в 3 раза легче крепи из дерева н в 7-8 раз легче крепа из железобе­ тона.

Общие сведения

Горная крэдь - это искусственные сооружения, возво­ димые в горных выработках для прѳдотвращевия обруиевия пород, сохранения формы и размеров, предусмотреввых пас­ портом крепления данной выработки.

Работа крепи заключается в восприятии сил горного давления, возникающих в окружающих выработку горных поро­ дах с неустойчивыми обнажениями. Реакция крепи, оо своей стороны, оказывает соответствующее воздействие ва окружаю­ щие породы.

Горная, крепь классифицируется по нескольким призна­ кам: по основному материалу ( деревянная, металлическая, каменная, бетонная, железобетонная, смешанная), по харак­ теру взаимодействия крепи о боковыми породами (жесткая, податливая, шарнирная), по сроку службы крепи (временная, постоянная), по роду выработок (крепь капитальных, подго­ товительных и очистных выработок), по конструкции (рамная, сплошная, анкерная).

Конструкция крепи предопределяется величиной и нап­ равлением горного давления, а также характером его прояв­ ления.

Выбор материала и конструкции крепи зависит от срока службы выработки, размеров поперечного сечения, характера и величины горного давления и экономических: факторов.

Крепь горных выработок должна удовлетворять следующим общим требованиям: достаточная прочность при минимальном заполнении сечения выработки; незначительное аэродинами­ ческое сопротивление; соответствие конструкции величина и характеру проявления горного давления; экононшчнасть, обусловленная шнимааьными затратами на установку и со - держание выработки за весь период ее существования; воз­ можность механизации процессов как' при изготовлении, так к при установке; удобство ремонтных работ.