Классификация типов крепей горных выработок.

По сроку службы

Различают временную и постоянную крепь (обделку). В связи с тем, что при проведении капитальных выработок возведение постоянной крепи вслед за подвиганием забоя мешает работам по выемке и погрузке породы, на участке длиной 40—60 м устанавливается временная крепь, а затем она заменяется постоянной. Как правило, временная крепь выполняется в виде деревянных или инвентарных облегченных металлических рам. Наружным очертанием временной крепи считается верхняя граница марчеван.

По материалу

Крепи подразделяют на деревянную, металлическую (из стали, легких сплавов), анкерную, каменную (из естественных и искусственных камней), бетонную, железобетонную (монолитную, из отдельных блоков или элементов), смешанную (комбинированную). Деревянную крепь в основном применяют в выработках небольшого сечения и с небольшим сроком службы. Разновидностями бетонной крепи являются: торкрет (заполнитель цементного раствора имеет крупность 0—8 мм); набрызг-бетон (заполнитель цементного раствора имеет крупность 10—25 мм) и тюбинговая — крепь из составных частей (бетонных или металлических), связанных между собой болтами или другим крепежом. Анкерная крепь использует породу слоёв за контуром выработки для удержания породы по контуру выработки, поэтому ее применение позволяет сократить металлоемкость крепления при повышении темпов проходки; однако возможно только при проходке тоннелей в скальных и полускальных породах, устойчивых и средней устойчивости; в более слабых породах анкерную крепь применяют совместно с набрызг-бетонном или металлической арочной крепью.

По форме сечения выработки

Различают трапециевидную, арочную (замкнутую и незамкнутую), кольцевую, эллиптическую, полигональную. Это, как правило, рамная крепь, состоящая из отдельных крепежных рам, устанавливаемых в выработке на некотором расстоянии одна от другой. Кровля и бока выработки в промежутках между рамами закрепляются затяжками. От продольного смещения рамы удерживаются рошпанами, представляющими собой поперечину, соединяющую соседние рамы. Это придает конструкции жесткость и стабильность.

По характеру работы

В зависимости от способа соединения элементов крепи подразделяются на жесткие, шарнирные, податливые и комбинированные. Податливые крепи выполняются из спецпрофиля (например, СВП-профиля) и способны сокращать поперечное сечение выработки под действием горного давления без нарушения работоспособности конструкции. Податливость достигается за счёт скольжения элементов крепи в местах их соединения. Установка такой крепи выполняется обычно вручную. Использование специальной техники в настоящее время позволяет лишь ненамного повысить производительность труда, что не оправдывает стоимость устройства такой крепи.

По роду выработок

Подразделяются на крепь капитальных, подготовительных, нарезных и очистных, горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок. Крепи стальные инвентарные также используются для прокладки и ремонта инженерных коммуникаций открытым способом.

Выбор крепи выработки производится на основание расчета параметра устойчивости:

Где глубина выработки м под землей, – насыпная плотность горной породы, - предел прочности на сжатие

Также рассчитаем максимальные напряжения в боках выработки

Где K₁ – коэффициент концентрации напряжений в боках выработки, для глубины разработки в 400 метров равна от 2,5 до 3,2

Минимальные напряжения в кровле выработки:

Где К₂ – коэффициент концентрации напряжений в кровле выработки, для плоской кровли равен 1; для сводчатой кровли – 0,3.

Коэффициент бокового давления определяется:

Где v – коэффициент Пуассона пород, равен 0,3.

Предел прочности горных пород в массиве равны:

Где K_c – коэффициент структурного ослабления пород, 0,7. K_дл – коэффициент длительной прочности, принимаем 0,7.

Коэффициенты запаса устойчивости в боках и кровле выработки равны: