Бетонные и железобетонные крепи.

Бетон – искусственный каменный материал, полученный при твердении цемента, воды и заполнителей (песка, щебня, гравия). Состав бетона – 1:П:Щ, где 1 – одна часть цемента, П – число частей песка, Щ – число щебня или гравия. Обычно применяют 1:2:3; 1:3:5; 1:4:6. В зависимости от содержания цемента в 1м3 бетонной смеси – бетоны жирные (более 250кг), средние (200-250кг), тощие (до 200кг). В зависимости от содержания воды в 1м3 бетона – жесткие (130 – 170л), пластичные (170 – 230л) и литые (более230л). Марки бетона 100, 150, 200, а для сборных ж\б крепей – марок 300, 400, плотность 2,1 – 2,3 т/м3. Достоинства – высокая прочность при работе на сжатие, монолитность, долговечность, огнестойкость.
Недостатки – большая плотность, незначительное сопротивление изгибающим и растягивающим нагрузкам, трудоемкость возведения, невозможность воспринимать нагрузки сразу после возведения крепи.
Торкрет – бетон – мелкозернисты бетон из цемента марки 400, 500 (до 750 кг на 1м3 смеси) песчано – гравийного заполнителя с крупностью зерен до 5мм и воды.
Набрызгбетон – более крупный заполнитель (до25мм), а содержание цемента на 1 м3 смеси – 350 – 400кг.
Железобетон – бетон, армированный стальной арматурой. Бетон хорошо воспринимает сжимающие усилия, а сталь – растягивающие.
Искусственные камни – кирпич, бетонит – бетонные камни до 40кг, бетонные блоки – 200-300 кг и более.
Новые крепежные материалы – пластобетон (вяжущие – смолы, и специальные химические добавки), углепласт ( из угольной пластмассы), стеклопластики ( синтетические смолы, армированные стекловолокном), и др.

Бетонная крепь с вертикальными стенами и сводчатым перекрытием (а), с обратным сводом (б), (в) монолитная крепь вертикального ствола.

Монолитная бетонная крепь и Блочная бетонная крепь

Крепь из монолитного бетона имеет сводчатую замкнутую форму, так как в этом случае бетон хорошо работает на сжатие. Применяют – для крепления капитальных с большим сроком службы.

В зависимости от горно – геологических условий применяют следующие поперечные сечения горных выработок: с вертикальными стенами и сводчатым перекрытием для пород с f = 3 – 9; с вертикальными стенками, сводчатым перекрытием и обратным сводом для пород с f =1-2; круглой формы для сложных горно – геологических условий.

Бетонная незамкнутая крепь состоит из фундамента, стен и свода. Фундаменты представляют собой часть стен, расположенных ниже уровня поверхности почвы, и имеют глубину: со стороны водоотливной канаки – 500мм, а с другой стороны – 250мм. Толщина фундамента в крепких породах равна толщине стен, а в слабых породах их толщину увеличивают на 150-250мм. Верхнюю часть свода называют замком, а поверхности опирания свода на стены – пятами. В зависимости от размеров поперечного сечения выработки, крепости окружающих пород толщину стен принимают 200-500 мм, толщину верхнего свода 170- 350мм, толщину обратного свода 200-350. При круглой форме толщину крепи принимают 300-600мм.
Бетонную крепь возводят с отставанием от забоя до 20м. Участок выработки между забоем и местом возведения бетонной крепи поддерживают временной крепью. Для возведения крепи применяют передвижные или сборно – разборные (деревянные, металлические или смешанные) опалубки. Укладывают бетонную смесь за опалубку вручную или механизированным способом с помошью различных бетоноукладчиков. Конструкцию опалубки и сроки её снятия указывают в паспорте проведения и крепления выработки.
Разновидностью монолитной бетонной крепи является крепь из торкрет–бетона и набрызгбетона – безопалубочное бетонирование. Перед началом работ с помощью сжатого воздуха очищают рабочие поверхности выработки, смачивают их водой. Затем включают цемент – пушку и наносят бетон на горные породы слоями толщиной 3-7см. Каждый последующий слой наносят через 15 – 20мин. Суммарная толщина крепи – 15 – 20 см и более.

Железобетонные крепи. Возводят так же, как и бетонную, но перед бетонированием устанавливают арматурный каркас. Арматура может состоять из стержней круглого или периодического профиля, из двутавровых или швеллерных балок, спецпрофиля или рельсов в виде рам, колец или арок.

Железобетонная тюбинговая крепь и Железобетонная сборная крепь

Сборные железобетонные крепи. Изготовляют на заводах железобетонных изделий, доставляют в готовом виде в выработки, где возводят путем монтажа готовых элементов.
По конструкции можно разделить на два типа: рамные, состоящие из отдельных рам, арок, колец, устанавливаемых вразбежку, и сплошные, собираемые из плит, блоков или тюбингов. Если рамные имеют массу 100-120 кг и возводятся вручную, то сплошные – тюбинговые – 200-500кг и для их возведения применяют различные крепеустановщики.

а – КТАГ - крупноразмерная тюбинговая арочная гладкая; и б- ГТК – гладкостенная тюбинговая крепь.

а – КТАГ - крупноразмерная тюбинговая арочная гладкая;
б- ГТК – гладкостенная тюбинговая крепь. Отличаются размерами и массой. Площадь сечения выработки в свету от8 до 26м2. Девять типоразмеров тюбингов. Состоит из тюбингов 1и полутюбингов 2. Возводят крепь снизу вверх, укладывая тюбинги и расклинивая их временными распорами. После укладки последнего замкового тюбинга арку забучивают равномерно с двух сторон, а распорки удаляют.