Металлическая арочная крепь из свп

Обновлено: 17.05.2024

Металлическая крепь вследствие высокой прочности, долговечности и огнестойкости получила широкое распространение при креплении капитальных и подготовительных выработок на рудниках и шахтах. Срок службы крепи от 3 до 15 лет и более. Применяют ее в породах любой крепости и при любой форме поперечного сечения выработки.

Крепь используют в виде арок, колец, трапециевидных и бочкообразных рам, изготавливаемых из стальных прокатных профилей типа СВП, двутавров обычного типа или широкополочных (в зарубежной практике), а в отдельных случаях из железнодорожных рельсов. Соединения элементов крепи между собой могут быть жесткими, шарнирными, податливыми или шарнирно-податливыми.

Арки, кольца и рамы устанавливают в выработке с шагом 0,5–1,2 м. Кровлю и стенки (бока) при небольшом сроке службы выработки затягивают тонким круглым лесом, распилами, досками или обаполами, а при длительном − железобетонными затяжками, металлической решеткой или сеткой, стекловолокнистым рулонным материалом или штучными стеклопластиковыми затяжками.

Трапециевидные крепежные рамы относят к жесткой крепи и применяют в выработках со сроком службы 3–10 лет при установившемся горном давлении. Элементы трапециевидных рам изготавливают из двутавровых балок обычного и широкополочного профиля, швеллерных балок, из бывших в употреблении железнодорожных и рудничных рельсов, а также из труб. Нижние концы стоек неполных рам при крепких породах устанавливают в лунки глубиной 5–15 см и опирают на породу при помощи прямоугольной металлической плитки, приваренной к концу стойки (рис. 32, а); в мягких породах стойки опирают на лежень (рис. 32, б). Лежни могут быть железобетонные, металлические, деревянные. При большом боковом давлении применяют податливую крепь (рис. 32, в). Элементы крепежных рам соединяют с помощью специальных башмаков, скоб, болтов, стяжек. Достоинства трапециевидной металлической крепи заключаются в простоте изготовления и установки, недостатки − в отсутствии податливости и меньшей несущей способности элементов крепи, чем в арочных конструкциях. При высоком давлении со стороны кровли возможно усиление верхняка одним или двумя продольными подхватами на стойках.

Рис. 32. Металлическая рамная крепь: а − жесткая рамная крепь; б − трапециевидная рама, усиленная третьей стойкой;

в − податливая рамная крепь МПК-Т1; г − башмак, д − лежень. 1 − скоба; 2 − кулачки; 3 − ось; 4 − ограничитель

Рис. 33. Арочная податливая крепь из спецпрофиля: а − трехзвенная;

б − пятизвенная. 1 − верхний сегмент; 2 − боковой сегмент; 3 − распорки;

4 − скоба; 5 − планка; 6 − гайка; 7 − нижний сегмент; 8 − межрамные распорки

Арочная крепь выполняется в виде жестких, шарнирных, податливых или шарнирно-податливых конструкций (рис. 33). Наиболее распространена арочная податливая трехзвенная крепь АП-3 из спецпрофиля типа СВП (рис. 33, а) с податливостью до 300 мм, состоящая из отдельных арок, устанавливаемых в выработках на расстоянии 0,5–1,25 м одна от другой, межрамных распорок и железобетонных, деревянных или металлических решетчатых затяжек. Податливость крепи обусловливается скольжением элементов в узлах их сопряжения после того, как внешняя нагрузка превзойдет силы трения, и достигает по вертикали 300–350 мм, благодаря чему во многих случаях удается предотвратить разрушение крепи и поддержать выработки без перекрепления в течение длительного или всего срока службы.

Арочная жесткая крепь (АЖ) представляет собой двухшарнирную арку из балок двутаврового профиля № 14–20 или железнодорожных рельсов, которая обычно состоит из двух полуарок, соединенных в замке при помощи металлических накладок и болтов. Применяется такая крепь в капитальных и подготовительных выработках в условиях установившегося вертикального давления при устойчивой породе в почве выработки. Достоинствами жесткой арочной крепи являются простота конструкции и более высокая несущая способность, чем у трапециевидных рам; недостатками − отсутствие податливости, значительная длина полуарок, затрудняющая их транспортировку и установку. Применяется она сравнительно редко. Также могут применяться трехшарнирные, пятишарнирные арочные крепи.

Среди крепей из спецпрофиля можно назвать арочную податливую, состоящую из пяти элементов АКП-5 с податливостью до 700 мм (рис. 33, б). Элементы крепи изготавливаются из спецпрофиля СВП-17, СВП-19, СВП-22, СВП-27 (цифры указывают массу 1 м спецпрофиля).

Арки обычно состоят из верхнего сегмента и двух боковых элементов (стоек), соединенных внахлестку и стянутых двумя (четырьмя) хомутами. Кроме того, применяются арочные крепи несимметричной формы ПАК-2, изготовляемые из спецпрофиля СВП-17, СВП-19 с податливостью до 500 мм; крепи направленной податливости из СВП-22, СВП-27, рассчитанные на смещение пород висячего бока до 1300 мм. Кольцевую крепь применяют в условиях всестороннего горного давления. Ее конструкция может быть жесткой, шарнирной, податливой и шарнирно-податливой.

Металлическая арочная крепь из свп

Крепи металлические податливые рамные

Общие технические условия

Metal frame yield supports. Arch support. General specifications

Дата введения 2014-01-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ВНИИНМАШ)

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии Российской Федерации

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 24 мая 2012 г. N 41)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономразвития Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в ежемесячном указателе "Национальные стандарты".

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты"

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на металлические податливые рамные арочные крепи (далее - крепи), применяемые для крепления подготовительных и капитальных горных выработок при разработке угольных пластов.

Настоящий стандарт устанавливает технические требования для крепей, правила приемки и методы контроля показателей при изготовлении и испытаниях крепей.

Требования раздела 4; таблиц 2-4; подпунктов 5.1.1, 5.1.2, 5.1.4, 5.2.1, 5.2.3, 5.2.4, 5.2.6, 5.3.1, 5.3.4; 5.4; раздела 6; пунктов 7.1-7.10; 8.1-8.7, 8.11, 8.12; 9.1, 9.3, 9.4 - обязательные, остальные - рекомендуемые.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования

ГОСТ 12.3.009-76 Система стандартов безопасности труда. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности

ГОСТ 27.002-2009 Надежность в технике. Термины и определения

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 27.002-2009. На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 27.002-89, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 380-94* Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 380-2005, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 535-2005 Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия

ГОСТ 3282-74 Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения. Технические условия

ГОСТ 3749-77 Угольники поверочные 90°. Технические условия

ГОСТ 5915-70 Гайки шестигранные класса точности В. Конструкция и размеры

ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 8240-89* Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 8240-97, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 8509-93 Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 15526-70 Гайки шестигранные класса точности С. Конструкция и размеры

ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

ГОСТ 18321-73 Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции

ГОСТ 18662-83 Профили горячекатаные СВП для крепи горных выработок. Сортамент

ГОСТ 29329-92* Весы для статического взвешивания. Общие технические требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты", составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Определения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

несущая способность , кН/раму: Предельная вертикальная нагрузка в жестком режиме работы с блокированными узлами податливости.

сопротивление , кН/раму: Среднеарифметическое значение верхних пиков нагрузок при работе крепи в податливом режиме.

энергоемкость , кДж: Значение работы крепи в податливом режиме (энергия, необходимая для осадки крепи на значение вертикальной податливости).

масса , кг: Масса рамы, включая массу соединительных узлов (замков) без массы стяжек.

коэффициент использования несущей способности , %: Значение, характеризующее использование несущей способности при работе крепи в податливом режиме.

полуверхняк: Верхняк четырехзвенной крепи, состоящий из двух частей, соединенных между собой замком (узлом податливости). Каждая часть верхняка называется "полуверхняком".

3.2 В настоящем стандарте применяют следующие обозначения:

- сечение крепи, м;

- ширина рамы крепи по низу, мм;

- ширина на высоте 1,8 м, мм;

- нахлестка в узлах податливости, мм;

- вертикальная конструктивная податливость, мм;

- горизонтальная конструктивная податливость, мм.

Примечание - Значения геометрических параметров рамы приводят до осадки крепи "в свету".

КМП-А3 - крепь металлическая податливая арочная трехзвенная;

КМП-А4 - крепь металлическая податливая арочная четырехзвенная;

КМП-А5 - крепь металлическая податливая арочная пятизвенная (базируется на трехзвенной крепи КМП-АЗ, имеет дополнительные прямолинейные звенья, удлиняющие стойки, по одному на каждую стойку).

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Крепи металлические податливые рамные

Общие технические условия

Дата введения 2002-01-01

1 РАЗРАБОТАН Национальным научным центром горного производства - Институтом горного дела им. А.А.Скочинского

ВНЕСЕН Главным управлением технической политики в области стандартизации Госстандарта России

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 18 мая 2001 г. N 209-ст

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

________________
* Действует ГОСТ 8240-97. - Примечание "КОДЕКС".

3.1 В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

КМП-АЗ - крепь металлическая податливая арочная трехзвенная;

4 Классификация, основные параметры и размеры крепи

4.1 Классификация

Классификация проводится по следующим признакам:

количество звеньев - трехзвенная, четырехзвенная, пятизвенная;

сечение крепи - от 7,8 до 20,5 м;

применяемый прокат - СВП17, СВП19, СВП22, СВП27, СВП33, КГВ21, КГВ26, ПВ22, ПВ27 и ПВ34;

марка стали - Ст5сп, Ст5пс, 20Г2АФпс.

4.1.1 Классификация типоразмеров сечений крепи характеризует их по единым показателям для каждого диапазона и включает шесть групп сечений для трехзвенной и четырехзвенной крепи. Для трехзвенной крепи приняты следующие группы сечений, м:

для четырехзвенной крепи, м:

4.1.2 Пятизвенная крепь содержит четыре группы сечений, соответствующих средним сечениям трехзвенной крепи для различных типоразмеров спецпрофиля. Каждая группа содержит три подгруппы в зависимости от длины прямолинейных звеньев, удлиняющих стойки. Сечения пятизвенной крепи приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Классификация типоразмеров сечений пятизвенной крепи

Длина прямолинейных звеньев, мм

Сечение пятизвенной крепи, м, при сечениях базовой трехзвенной крепи, м,
и типоразмере спецпрофиля

Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи

Выбор типа крепи осуществляется в зависимости от категории устойчивости пород и способа проведения выработки.

Наибольшее распространение в настоящее время получили металлическая арочная податливая крепь из спецпрофиля, монолитная бетонная и монолитная железобетонная с обратным сводом, или незамкнутая. Применяются также смешанные крепи из бетонитовых стен с бетонным сводом, сборные крепи из железобетонных стоек и металлических верхняков, анкерная и набрызгбетонная крепи. В последние годы внедряются сборные бетонные и железобетонные блочные крепи, а также железобетонные тюбинги. В незначительных объемах применяется деревянная крепь.

В табл.1 приведена характеристика крепей, имеющих перспективное значение для использования в капитальных выработках глубоких шахт со сложными горно-геологическими условиями.

Тип крепи, разработчик

Площадь сечения в свету, м

Несущая способность, кН/м

Конструктивная податливость, мм

Металлическая арочная податливая крепь с железобетонной затяжкой и набрызгбетонным покрытием и тампонажем закрепного пространства АНТ - Днепропетровский горный институт

Металлическая кольцевая податливая крепь из спецпрофиля СВП-27, КПЗ-4 - Донгипрошахт и ДонУГИ

Металлическая замкнутая податливая крепь с выположенным обратным сводом - Донгипрошахт и ДонУГИ

Арочная гладкостенная тюбинговая крепь ГТК, Кузниишахтстрой

Арочная крепь из крупноразмерных тюбингов КТАГ - ВНИИОМШС

Металлоблочная ограниченно-податливая крепь ОПК - ВНИИОМШС

Арочная и замкнутая блочная крепь БК-60, ВНИИОМШС

Блочная бетонная крепь Центрогипрошахта, НИИОГР, Донгипрошахт, ДонУГИ

Податливая крепь с пониженным обратным сводом КПОС - Ленинградский горный институт

150-200 кН на раму

Анкерная крепь постоянного сопротивления БМ-1 для крепления почвы горных выработок - ВНИМИ

150 кН на анкер

Анкерная крепь, закрепляемая на неорганических вяжущих - ВНИИОМШС

100-150 кН на анкер

1. Комбинированная крепь АНТ (ДГИ) состоит из трехзвенной арочной крепи из спецпрофиля СВП с железобетонной затяжкой, набрызгбетонного покрытия толщиной до 2 см по аркам и затяжкам. После установки крепи и нанесения набрызгбетона производится тампонаж закрепленного пространства. По степени механизации работ, технологии и темпам ее возведения эта крепь имеет преимущества перед монолитной бетонной крепью и при экономической целесообразности может заменять ее.

Область рационального применения крепи АНТ ограничена породами средней устойчивости и частично неустойчивыми, когда ожидаемые смещения породного контура со стороны кровли за весь срок службы не превышает 400 мм, а пучение со стороны подошвы выработки не превышает 200 мм. При этом необходимо предусматривать увеличение проектных размеров сечения выработки на величину допущенных смещений.

2. С целью увеличения работоспособности металлической податливой крепи институтами Донгипрошахт и ДонУГИ разработаны унифицированные сечения горных выработок для глубоких шахт с применением замкнутой податливой крепи КПЗ-4 из спецпрофиля СВП-27.

Крепь принимается кольцевой при сечениях от 6,5 до 9,2 м в свету (рис.1). Кольцо составляется из четырех сегментов, соединенных внахлестку. Применение кольцевой формы крепи целесообразно в выработках с небольшим поперечным сечением, поскольку затраты на устройство обратного свода при малом сечении не превышают затрат на подрывку пород почвы в случае применения арочной незамкнутой крепи.

Рамная крепь. Расчеты

К рамным крепям относят: арочную металлическую податливую крепь (трехзвенную, пятизвенную или кольцевую из спецпрофиля СПВ); железобетонные рамные крепи из стоек и верхняка для выработок трапециевидной или арочной формы. Элементы крепи выполняют полыми прямоугольной или круговой формы и таврового сечения различных размеров в зависимости от размеров выработки. В качестве межрамного ограждения применяют железобетонные, металлические, стеклотканевые и стеклопластиковые затяжки различной конструкции.
Рамную крепь устанавливают в забое вслед за подвиганием выработки. Отставание крепи от забоя определяется паспортом крепления.

Деревянная крепь: До сравнительно недавнего времени преобладающим видом крепи являлась деревянная, при применении которой выработки имели, как правило, форму прямоугольника или трапеции. Существенные недостатки деревянной крепи — малые устойчивость и долговечность. Деревянную крепь применяют при сроке службы до 2-3 лет и умеренном горном давлении. При углах наклонов до 20 0 выработки крепят трапециевидными, а при больших углах наклона – прямоугольными рамами. Рамы устанавливают в плоскости, перпендикулярной к продольной оси выработки. Если породы склонны к сползанию, то рамы устанавливают с наклоном 5-10 0 в сторону, противоположную направлению сдвижения пород. Соединение элементов крепи осуществляют в основном в лапу, реже в паз. Крепь должна быть тщательно расклинена. Устойчивость крепи обеспечивается применением распорок и опорных рам. В выработках с углом наклона до 20 0 распорки 1 ставят между соседними рамами у кровли, а при углах наклона 20-30 0 – у кровли и почвы выработки. Нижние концы стоек устанавливаются в луки.

Металлическая крепь – один из совершенных крепежных материалов, так как обладает большой несущей способностью, высокой прочностью, долговечностью, огнестойкостью, значительной деформированностью без потери несущей способности, хорошими конструктивными возможностями, хорошо поддается обработке. Удобна при возведении, применима в породах любой устойчивости и в выработках, как с установившимся давлением, так и в зоне влияния горных работ. Имеет высокие эксплутационные качества. Срок службы 20 – 25 лет.
Недостатки - высокая стоимость, подверженность коррозии.

Для элементов металлической крепи применяют преимущественно углеродистую сталь марки Ст.5 в виде проката, в основном СВП (специальный взаимозаменямый профиль) типоразмеров: 14, 17, 19, 22, 27, 33. Также применяют тюбинги, балки двутавровые, швеллеры, рельсы, сталь угловую, круглую, арматурную, в виде полос, сетки и другие профили.

Металлические крепи применяют в горизонтальных и наклонных выработках, изготавливают в виде трапециевидных, арочных и кольцевых рам.

Металлические податливые крепи из спецпрофиля СВП применяют при сроке службы более 3-х лет и угле наклона до 30 0 . При большем угле наклона и всестороннем горном давлении применяют кольцевую податливую крепь. Устойчивость металлическим аркам придают с помощью соединительных планок, распорок по периметру выработки и тщательной расклинки.

Трапециевидная металлическая жесткая крепь: рама состоит из двух стоек и верхняка, изготовленных из СВП, реже из двутавровых балок. Стойки с верхняком соединены с помощью съемных башмаков, уголков с болтами, накладок и пр.
Стойки неполных рам устанавливают непосредственно на почву выработки в лунки. При слабых почвах к нижним концам стоек приваривают опорные пластины или устанавливают на деревянные прогоны. Достоинства: несложность её изготовления и установления, не нарушается кровля выработки при проведении выработки по пласту. Недостатки: жесткость конструкции, меньшая несущая способность по сравнению с арочной, применяется в основном для капитальных и подготовительных выработок, расположенных вне зоны влияния очистных работ.

Расчёт рамной крепи начинается с верхняка, диаметр которого рассчитывается по формуле:

где а - половина ширины кровли выработки, м; ρ - плотность породы, кг/м 3 ; L - расстояние между осями крепежных рам, м; f - крепость породы; δ_из - допустимое напряжение на изгиб материала крепи или временное сопротивление сжатию; g - ускорение свободного падения, м/с 2 ; m - коэффициент условий работы крепи.

Диаметр стоек может быть определен по формуле:

d_ст = 2,1* 3 √ (g * ρ * L) / (m * f * σ_сж.) * l * a

где σ_сж - временное сопротивление сжатию, (45 МПа); l - длина стойки, м;

Толщина затяжки рассчитывается как балка на двух опорах с равномерной нагрузкой и определяется по формуле:

«Предупреждение газодинамических явлений»

Классификация ГДЯ

Газодинамические явления происходят при ведении работ в забоях горных выработок газоносных пластов (пород) и представляют собой быстропротекающее разрушение призабойной части угольного или породного массива, сопровождающееся отбросом или смещением угля (породы) в горную выработку и повышенным газовыделением.

Классификация газодинамических явлений на угольных шахтах Кузбасса:

I. Класс «Выбросы газа» 1. Суфляр – высокое стабильное выделение газа из видимых пустот и трещин. 2. Внезапный прорыв газа из зоны геологического нарушения – интенсивное кратковременное выделение большого объема газа из прилежащей к тектоническому нарушению зоны угольного пласта. 3. Внезапный прорыв газа из нижележащей пачки угля – прорыв газа в призабойное пространство выработки через слой прочного угля в почве выработки из нижележащей тектонически нарушенной пачки угля с разломом разделяющего их слоя прочного угля. 4. Внезапный прорыв и экстремальное выделение газа из под- и надрабатываемых пластов – прорыв газа в прилегающее к забою выработанное пространство из над- или подрабатываемого пласта через вмещающие породы.

II. Класс «Выбросы угля (породы) и газа» 5. Внезапный выброс угля и газа – быстропротекающий лавинообразный процесс разрушения угольного массива горным и газовым давлением и отброса тонкоизмельченного угля газом в выработку. 6. Внезапное выдавливание (отжим) угля с повышенным газовыделением – быстропротекающий процесс отжима угля горным и газовым давлением из призабойной части пласта в выработку. 7. Внезапное обрушение (высыпание) угля с повышенным газовыделением – разрушение под действием собственного веса и частично давления газа нависающей призабойной части угольного массива, сопровождающееся загазированием выработки сверх допустимой концентрации.

III. Класс «Горные удары» 8. Горный удар – мгновенное хрупкое разрушение целика или краевой части массива с отбросом угля в выработку и попутным выделением газа. 9. Толчок (горный удар внутреннего действия) – мгновенное хрупкое разрушение угля в глубине массива без последующего выноса в выработку разрушенного материала (иногда внезапное выдвижение части массива в выработку без видимого разрушения). 10. Горный удар с разрушением пород (угля) почвы (кровли) выработки – мгновенное хрупкое разрушение слоя породы или угля в почве (кровле) подготовительной выработки, сопровождающееся частичным или полным заполнением выработки разрушенной породой (углем), сотрясением массива, резким звуком и пылеобразованием.

Читайте также: