ИНСТИТУТ

ГОРНОГО

дела

ОТРАСЛЕВАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РАМНЫХ И АНКЕРНЫХ КРЕПЕЙ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ УГОЛЬНЫХ И СЛАНЦЕВЫХ ШАХТ

МОСКВА

1985

Министерство угольной промышленности СССР Академия наук СССР Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Институт горного дела им А. А. Скочинского

Утверждена первым заместителем Министра угольной промыштенкости СССР

В Д Никитиным

14 июля 1984 г

ОТРАСЛЕВАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РАМНЫХ И АНКЕРНЫХ КРЕПЕЙ В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ УГОЛЬНЫХ И СЛАНЦЕВЫХ ШАХТ

Москва

1985

1.6. Крепление подготовительных выработок необходимо производить своевременно и в соответствии с утвержденным паспортом крепления или проектом, составленными в соответствии с Правилами безопасности и с учетом горно-геологических и горнотехнических особенностей данной выработки.

Паспорт крепления выработки составляется начальником участка и утверждается главным инженером шахты. При изменении горно-геологических и горнотехнических условий паспорт крепления выработки должен быть пересмотрен в суточный срок. При составлении паспортов крепления выработок необходимо руководствоваться инструкцией по составлению паспортов проведения и крепления (к § 36 ПБ, приложение 4) [i].

Рабочие и лица технического надзора, выполняющие работы по креплению выработок, должны быть ознакомлены с паспортом крепления и настоящей инструкцией и строго соблюдать их. Ответственность за нарушение паспорта установки крепи и несоблюдение требований данной инструкции возлагается на бригадира и участковый надзор.

I.7-. Вновь проводимые и перекрепляемые выработки с продолжительным сроком службы (более 2-3 лет), а также в местах сопряжения выработок, установки пусковой аппаратуры, трансформаторов и т.п. , предусмотренных Правилами безопасности, должны быть закреплены меТаллинесними, сборными железобетонными, анкерными и другими долговременными крепями из негорючих материалов.

Если в выработке по горнс-геологическим условиям анкерная крепь в качестве самостоятельной неприменима, она используется в сочетании с рамной металлической, железобетонной и другой крепью. Не рекомендуется применять металлическую рамную крепь в выработках, горнотехнические условия которых позволяют использовать сборную железобетонную или анкерную крепь.

При небольшом сроке службы выработки (1-2 года) и незначительном смещении боковых пород ■•допускается применение деревянной рамной крепи.

1.8. Рамные (металлические, сборные железобетонные, смешан-ше) я анкерные крепи, а также металлические верхняки и мекрам-ше ограждения должны изготавливаться в соответствии с техничес-шли условиями, зарегистрированными в установленном порядке. Материалы, применяемые для изготовления этих крепей и межремних ограждений, должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов или технических условий.

1.9.    Минимальные поперечные сечения выработок, предусмотренные паспортом крепления и Правилами безопасности, должны сохраняться в продолжение всего срока их службы.Поэтому крепь.устанавливаемая при проведении выработок, должна иметь большее сечение на размер ее податливости и уменьшение сечения под влиянием горного давления. Типоразмер крепи выбирается, исходя из требуемого поперечного сечения (в свету) выработки в поддержании, с учетом конструктивной податливости крепи и ожидаемого уменьшения ее сечения вследствие смещения боковых пород в конкретных горнотехнических условиях.

1.10. -Отставание постоянной крепи от забоя подготовительной выработки устанавливается паспортом крепления исходя из конкретных горно-геологических и горнотехнических условий. Пространство между забоем и постоянной крепью должно быть закреплено временной крепью. Замена временной крепи постоянной производится в соответствии с утвержденным паспортом крепления или проектом.

Возведение постоянной крепи, а та^же уборка горной массы после взрывных работ производятся под защитой временной крепи, конструкция которой должна обеспечивать безопасность работ и не препятствовать выполнению горнопроходческих операций в забое.

В весьма слабых и неустойчивых породах (сыпучих, мягких и плывунах,а также обрушенных) выработки необходимо проводить и крепить с применением передовой крепи, щитов или специальными методами.

1.11.    Крепежные рамы ^арки, кольца) необходимо устанавливать перпендикулярно продольной оси выработки, располагать симметрично и на одинаковом расстоянии друг от друга. Для фиксации и закрепления рам в направлении продольной оси выработки между ними устанавливают межрамные стяжки (не менее трех между смежными рамами) или распорки. Для обеспечения нормальной работы крепи при проведении выработок необходимо обеспечить соответствие контура и размеров выработки в проходке контуру и размерам применяемой крепи с обязательным заполнением пустот за крепью породой^-или твердеющими смесями.

1.12.    Для равномерного распределения давления горных пород на крепь и предупреждения вывалов порода кровля, бока, а при неустойчивых породах и почва выработки между рамами перекрываются межрамными ограждениями (затяжками).

X.I3. Подготовительные выработки в зоне влияния очистных работ необходимо крепить податливыми рамными крепями или анкерной крепью в сочетании с податливыми рамными крепят.

1.14.    Крепление выработок, проводимых проходческими комбайнами и комплексами, целесообразно осуществлять механизированным способом. Бо вновь создаваемых горнопроходческих комбайнах и и комплексах в обязательном порядке должны включаться в качестве составной части средства механизации возведения крепи.

1.15.    Разработка и постановка на производство новых конст

рукций рамных и анкерных крепей или их элементов, оборудования для их возведения и ремонта в подготовительных выработках, извлечения и восстановления производятся в соответствии с ОСТ 12.14.095-78    Новые    конструкции    крепей и оборудования

принимаются для промышленного внедрения только после успешного завершения стендовых и шахтных испытаний опытных образцов, приемочных испытаний опытно-промышленных партий, оформления прие-емочяой документации в соответствии с указанным ОСТом ы типовыми методиками испытаний опытных образцов [10, П] и согласования с головным институтом (ИГД им. А.А.Скочияского).

К началу постановки на серийное производство и промышленное внедрение новой конструкции крепи, оборудования для возведения и ремонта, извлечения и восстановления крепи организация-разработчик подготавливает в соответствии с ОСТ 12.44.024-82 [12] эксплуатационную документацию: руководство по эксплуатации (РЭ), формуляр (ФО), паспорт (ПС).

Не допускается принимать к серийному производству крепи и их элементы, указанное выше оборудование без соответствующей технической документации, согласованной с ИГД им. А.А.Скочияского и утвержденной в установленном порядке согласно ОСТ 12.14.095-78 и ОСТ 12.44.024-82 (это требование не распространяется на изготовление крепи мелкими партиями по индивидуальным заказам шахт).

1.16.    Расход металла, железобетона и других материалов на крепление выработок зависит от вида конструкции крепи и паспорта крепления и определяется по типовым сечениям горных выработок [13-18]и "Инструкции по нормированию расхода металла и железобетона на крепление подготовительных выработок" [19].

Количество крепежных рам на I м выработки определяется исходя из их технической характеристики и условий применения, горного давления со стороны кровли и боков выработки. При этом должны учитываться вид и несущая способность межрамных

ограждений (затяжек). Плотность установки крепи yv может быть определена по формуле

где Р - фактическая или расчетная нагрузка на I м выработки, кН (тс)/м;

^ - предельная несущая способность крепежной рамы, кН (тс);

К - коэффициент, характеризующий условия работы крепи; для подготовительных выработок принимается равным: для металлических л сборных железобетонных крепей 0,7-0,9; для деревянных - 0,6-0,8.

Рассчитанное значение плотности крепи должно уточняться на основе опыта применения крепи в шахте.

1.17.    Прием вновь закрепленных или перекрепленных выработок производится комиссиями, назначаемыми главным инженером шахты в соответствии с правилами приемки работ (СНиП Ш-11-77, раздел 9) [6] и настоящей инструкцией.

1.18.    Перед началом работ по креплению и перекреплеяшс выработки у рабочего места должны быть заготовлены комплекты крепи, крепежные и другие материалы, необходимые для возведения крепи, не менее чем на сменный объем работ.

1.19.    Все действртэщпе выработки должны содержаться в исправном состояние до их погашения, а крепи в них соответствовать утвержденным паспортам крепления, нормам к требованиям Правил безопасности и настоящей инструкции.

Действующие выработки и крепи в них должны осматриваться горными мастерами ежесменно, начальниками участков или их заместителями ежесуточно. При обнаружении деформации крепи или ослаблении соединения ее элементов должны быть приняты необходимые меры по устранению неисправностей. 3 выработках, закрепленных анкерной крепью, дополнительно должны проводиться не реже двух раз в месяц остукивание и проверка устойчивости кровли и боков, оборка отслоившейся породы и подттоса гаек анкеров, а при необходимости и установка дополнительной крепи.

Лица надзора обязаны принимать немедленные меры по восстановлению и. ремонту выбитой или деформированной крепи и затяжек.

1.20.    При погашении, перекреплении и ремонте выработок крепь, ее элементы и метизы должны быть извлечены для повторного использования (без или после их восстановления). Извлечение крепи из погашае?.шх выработок должно производиться сразу *е после

отработки выемочных участков в соответствии с квартальными графиками погашения подготовительных выработок, утвержденными одновременно с квартальными программами развития горных работ.

I* 21. Ответственность за использование по назначение и правильное применение рамных и анкерных крепей в горных выработках, за извлечение указанных крепей из погашаемых и ремонтируемых выработок, их восстановление и повторное использование возлагается на главного инженера шахты и начальников участков.

2. КРЕПЛЕНИЕ ПОДГОТОЗИТЕЛЫПЯ ВЫРАБОТОК МЕТАЛЛИЧЕСШЛИ РАМНЫМИ КРЕПЯМИ

2.1. Конструкции металлических крепей и условия их применения

2.1Л. Для крепления подготовительных выработок на угольных и сланцевых шахтах применяются преимущественно металлические рамные податливые крепи, изготовляемые из специальных взаимозаменяемых профилей СВП17, СВП19, СВП22, СВП17 и СВПЗЗ (см. приложение 2) с резьбовым (болтовым) и безрезьбовым (кулачковым) соединением элементов.

Металлические податливые арочные, кольцевые и трапециевидные крепи представляют собой отдельные рамы, устанавливаемые в выработках вразбежку, скрепляемые между собой меярамными стяжками и в промежутках перекрываемые межрамными ограждениями (железобетонными, металлическими решетчатыми или сетчатыми, стеклопласти-ковыми или деревянными). Имея примерно одинаковые конструктивные схе?лы, эти крепи отличаются в основном исполнением соединительного замка, определяющего работу крепи в податливом режиме. Из существующих конструкций соединительных замков при проведении сравнительных испытаний с участием разработчиков, на одном стенде, по единой методике лучшие характеристики (по сопротивлению, работоспособности, технологичности изготовления, возведения и демонтажа, многократности использования) показали соединительные кулачковые замки конструкции ИГД им.А.А.Скочинского, ЗПК (с планкой, изогнутой по форме спецпрсф!ля) конструкции НИИОГРа и ЗСД (со сблокированными скобами) конструкции ДонУ1М, которые предус-

матриваются для широкого промышленного производства и использования в металлических податливых крепях.

Для крепления горизонтальных и наклонных (до 45°) подготовительных выработок предусматривается применение следующих металлических податливых крепей:

арочных трехзвенных КМП-АЗ, четырехзвенных КМП-А4 и пятизвенных КМП-А5 с соединением звеньев замками ЗПК (с планкой, изогнутой по форме спецпрофиля), ЗСД (со сблокированными скобами) или кулачковыми;

кольцевых четырехзвенных КМП-К4 и шестизвенных КМП-К6 с соединением звеньев замками ЗПК, ЗСД или кулачковыми;

трапециевидных (прямоугольных) КМЛ-Т(П) и КМП-Т(П)3 (усиленных средней стойкой) с соединением составных частей стоек замками ЗПК, ЗСД или кулачковыми.

Перечень металлических податливых крепей с указанием вновь введенных и старых обозначений приведен в приложении 3.

2.1.2.    В период освоения серийного производства и расширения внедрения соединительных замков ЗПК, ЗСД и кулачковых, обеспечивающих повышенное сопротивление и податливость крепи, технологичность ее изготовления, возведения и демонтажа, а также в период замены этими соединительными замками в перечисленных конструкциях крепей ранее серийно изготовлявшихся соединительных замков допускается применение следующих крепей:

арочной податливой трехзвенной крепи АП с болтовым соединением звеньев (прямоугольными скобами с плоской планкой);

арочных податливых трехзвенных и пятизЕенкых крепей АКП-3 и АКП-5 с болтовым соединением звеньев (фигурными скобами с плоской планкой);

кольцевых крепей КП с болтовым соединением звеньев (прямоугольными скобами с плоской планкой);

трапециевидных податливых крепей КЗВ, инвентарной МИК-4С и др.

2.1.3.    Металлические податливые арочные трехзвенные крепи КМП-АЗ, четырехзвенные КМП-А4 и пятизвенные КМП-А5 представляют собой отдельные арки.устанавливаемые в выработках вразбежку и скрепляемые тремя межрамнымй стяжками, расположенными на верхня-ках и стойках. Промежутки между арками перекрываются межрамными ограждениями (железобетонными, металлическими сварными решетчатыми или плетеными сетчатыми, рулонными стеклопластпковыми или деревянными).

Арки крепей КМП-АЗ (рис.2Л-2.3) состоят из трех основных элементов, изготовляемых из спецпрофилей СВП: верхнего и двух боковых, соединяемых внахлестку замками ЗПК, ЗСД или кулачковыми, образующими узлы податливости. Размеры крепи, радиусы кривизны ее элементов принимаются в соответствии с действующими типовыми проектами сечений горных выработок, чертежами или ТУ на их изготовление. Податливость крепи осуществляется за счет скольжения верхняка и стоек в местах их соединения. Податливость кре-

а - общий вид арки; 6- податливый узел с замками ‘.'НК

Соединительный замок ЗПК (замок податливой крепи) НИИОГРа (см. рис. 2.1) состоит из изогнутой по внешнему контуру спецпро-филя планки I, скобы 2 и двух гаек 3. Изогнутые планки изготовляются из полосы 16x60 мм или 18x60 мм, скобы - из круглой стали диаметром 20 мм (для СВП17) и 24 мм (для СВП22 и СВП27); боковые полки планки для повышения жесткости выполнены выпуклыми. Нахлестка верхняка и стоек в местах их соединения равна 400 ш. Замки ЗПК устанавливаются на расстоянии 50 мм от концов соединяемых элементов рамы и на 300 мм друг от друга, образуя податливый узел. Благодаря такой конструкции замка ЗПК обеспечивается повышенное сопротивление податливого узла, в период податливости сопротивление его в зависимости от типоразмера спецпрофиля составляет 90-140 кН (9-14 тс) при зажатии 15-30 кН (1,5-3 тс); узел податливости имеет достаточно устойчивую характеристику.

Несущая способность арки крепи КМП-АЗ с соединительным замком ЗПК в податливом режиме в зависимости от типоразмера спец-профиля составляет 180-280 кН (18-28 тс).

Техническая характеристика металлических крепей с соединительными замками ЗПК конструкции НИИОГРа приведена в приложении 4,

Соединительный замок ЗСД конструкции ДонУГИ (см. рис. 2.2) состоит из двух прямоугольных скоб I и 2 (диаметром 24 мм) с резьбой на концах, сблокированных фигурным хомутиком 3, планки 4 и -четырех гаек 5. Планка изготавливается из специального проката ПЗС-20 (по ТУ 4-2-471-82) шириной 200 мм. Замки применяются для соединения внахлестку элементов арочной, кольцевой и трапециевидной крепей.

Замки доставляются в собранном виде с "наживленными" гайками. При возведении крепи замок в собранном виде с "наживленными" гайками надвигается на место соединения элементов. При этом нижняя скоба I располагается перпендикулярно соединяемым элементам крепи, а верхняя скоба 2 - наклонно под углом примерно 30°. Затяжку гаек производят, начиная с нижней скобы. Гайки затягивают до расклинки профилей и начала изгиба планок с усилием 35-40 кН (3,5-4 тс). Соединенные замком элементы крепи образуют узел податливости. Для обеспечения необходимого сопротивления после осуществления податливости крепи на 50 мм производится контрольная затяжка гаек. Замок обеспечивает сопротивление узлвйюдатли-вости крепи от 100 до 200 кН (10-20 тс).

Техническая характеристика металлических крепей с соединительными замками ЗСД конструкции ДонУГИ приведена в приложении 5.

Кулачковый замок конструкции ИГД им. А.А.Скочинского (см. рис. 2.3), соединяющий верхняк I и стойки 2 арки и образующий податливый узел 3, включает в себя П-образную скобу 5, ось б и два эксцентриковых кулачка 7 с ограничителями 8.

Верхние концы криволинейных элементов 2 крепи снабжаются фиксаторами 4, предотвращающими раскрытие соединения сверху и повышающими их прочность, а также сопротивление крепи и надежность ее работы. В результате первоначальной затяжки кулачков (двумя-тремя ударами снизу по выступающей их части) создается начальное сопротивление крепей, равное 50-60# расчетного значения. Затем под воздействием нагрузки верхняк, опускаясь, скользит по боковому элементу, увлекая за собой скобу 5 с осью 6. При этом кулачки, поворачиваясь относительно оси, перекатываются по фланцам спецпрофиля бокового элемента и самозатягиваются; усилие сжатия профилей возрастает,и сопротив-

Рве. г.2. Мвталличеокая податливая арочная грехзвенная крепь KMU-A3 с соединением звеньев замками ЗСД:

a - O0tt»l ьид арки; 6- соединительные эешок ХД

Ш 622.281

В яяструвшт вз ложен» еявкые лея отрад с* п рая* а а я греоовяквя, связанные с во:»е*л«нв*м. ремонтом, ■ звл**|е^,П1Я».110СС?ановл«нж*м а повторным яс-лозлэоваюлем метяллтесевж. амнерных, сборных вел*эооетон»шд, сменянных а в*г^жвярвмх трепа* в метрвмяих ограал*ц«1, я тяга* с првемом, хранен**» « учете* нреоеА. Рассмотрены номструривн ромно! ■ антчрно* вреаеА.м^жрямвых огрл*деи*1 я средств мехяняяминш *реоя*нвя подготовят* льнмх выработок на уголлныж ваттах, дано п краткое опвсечвв, првведеяы технтческяя iape*T*-рас7*101,елнкы* норевтввного характера. Определены горнотехквчесжте условая ■ облает». ораынняная крепе*.

Отраслевая яаструкши разработана в ИГД вм.А.А.Скочвнского (як*. О.И.Гнеумевым, п. т.н.Н.И.Nrльчшгокым, лроф..д.т.н, У.Н.Геяестуло» при учлепгж к.т.и.В.Г.Дасвчкваа.в.т.я.А.В. 1влл*кя. як».В.Т.Боллом, в.?.и. И.&.Тартынского) с правлечена*» к.т.в. В.Я.Мвкяяберга, к.т.н. Ь.М.Суров-саосо в сотру лпнков няучмо-всследоватвлкскжх внетвтутов ДонУГИ к.т.н.

A.J.Селезня. к.т.н. И.А.Комиссарова>, НИИОГР чин. Б. П. Канарове, шнж.

D.П.Пастухова) .КНИГИ (в,т.и.Е.Н.К*1ролвча) .КуэНИУМ • вид.А.И. Баранняяова), ГОШИ (в.т.в.Ь.В.ИыохАяова) .Пвчор»£ИЯороавт в ЫШгждроутои.

Она рассмотрена Техмжческям /правлен**» с участие» провэвалетвеежо-тахиологических упранвевв! "Задад/голв* в "Востогуголв", управненжл Тех-Bvjrx безопасности в прсмсаяитври® Мккугяеарома СССР в одобрена их.

Ияструвция обязателвнл для применения на деАствухяквх. стронмахсл в проектируема угол* «их в спаавваз вахтах, в аровэводетвеяных объедиявиждх я комбинатах JBwyrienpoaai СССР, а таххе мотет быть всполвзовннн научно-«сследоватеалсшм в проевтямиа оргикияадалмв в учеОнм» зааедчяямв. Два особых уевовв! («пример, дм усювмв ыжоголетне* мерзлоты я т.а.) в до-оотеияв в вастаяае! вметруашя могут бмт* разработаем от*е»«# рабочая инструкции.

Институт горного де.»а им. \. \. С. котик кого (ИГД им. А. А. Скочимского). 1935

ление узла податливости растет до тех пор, пока ограничители 8 поворота кулачков не соприкоснутся со скобой.

В дальнейшем опускание верхяяка происходит совместно с кулачковыми замками, и крепь работает практически с постоянным сопротивлением. Благодаря эксцентричности кулачков происходит са-мозатягивание податливого замка без участия человека, а значительный эксцентриситет позволяет обходиться без применения специальных средств и инструмента для предварительного взаимного сжатия элементов арки в местах их соединения, обеспечивая надежность работы податливого узла, независимо от умения и внимательности крепильщиков. Кулачковый податливый узел обеспечивает высокое сопротивление податливости крепи КМП-АЗ (70-00% несущей способности жесткой арки), несложен и нетрудоемок при монтаже и демонтаже, пригоден к многократному использованию.

Несущая способность арки КМП-АЗ в жестком режиме колеблется от 260 до 400 кН (26-40 тс) в зависимости от применяемого спец-профиля, ширины выработки, схемы нагружения и степени заполнения закрепного пространства.

Техническая характеристика металлических крепей с соединительными кулачковыми замками конструкции ИГД им.А.А.Скочинского приведена в приложении 6.

Металлическая арочная податливая крепь КМП-АЗ предназначена для крепления горизонтальных и наклонных одно- и двухпутевых выработок, проводимых преимущественно в слабых и средней крепости породах (}^1) и подверженных влиянию очистных работ, со смещением кровли до 300-400 мм, при отсутствии значительного бокового давления и пучения почвы, в основном с продолжительным сроком службы (более 2-3 лет).

Пятизвенная арочная крепь КШ-А5 (рис. 2.4) аналогична арочной крепи КМП-АЗ и отличается от нее тем, что боковые элементы (стойки) выполнены составными из двух отрезков спецпрофиля СВП, соединяемых внахлестку при помощи замков ЗПК, ЗСД или кулачковых, используемых в крепи КМП-АЗ. Это обеспечивает повышенную конструктивную податливость крепи - до 1000 мм (по высоте). Крепь КМП-А5, по технической характеристике (см. приложение 5) во многом аналогичная крепи КМП-АЗ, предназначена для выработок, подверженных влиянию очистных работ, со значительным смещением пород кровли (до 1000 мм).

Требуемый типоразмер арочных крепей КМП-АЗ и КМП-А5 и другие параметры крепления выработок могут приниматься по типовым проектам 40I-II-58, 40I-II-53 и др.

ВВЕДЕНИЕ

Техническое перевооружение угольных и сланцевых шахт привело к увеличению скорости подвигания очистных забоев. Это, в свою очередь, потребовало увеличения скорости проведения горных выработок.

Крепление горных выработок и поддержание их в рабочем состоянии в период эксплуатации шахт являются одними из основных производственных процессов при подземной добыче угля, без которых невозможны безопасная и производительная работа шахтеров и устойчивая работа шахты в целом. Поддержание горных выработок в надежном эксплуатационном состоянии имеет важное значение не только с точки зрения технологии подземной добычи угля, но и в экономическом отношении. Протяженность поддерживаешх горных выработок на шахтах Минуглепрома СССР превышает 29 тыс.кмi из них около ЬО% составляют подготовительные выработки. Ежегодно на угольных шахтах проводится более 6 тыс.км горных выработок, а ремонтируются вследствие деформации крепи свыше 2,5 тыс.км выработок.

К настоящему времени на угольных и сланцевых шахтах произошли значительные изменения горно-геологических и производственных условий проведения, крепления и поддержания подготовительных выработок. Повысились технические и экономические требования к крепям и технологии их возведения. Разработаны и проверены в шахтных условиях более совершенные рамные и анкерные крепи, и начато их промышленное внедрение.

Создан ряд конструкций металлических податливых крепей. Имея примерно одинаковые конструктивные схемы, эти крепи отличаются в основном исполнением соединительного замка, определяющего работу крепи в податливом режиме.

Настоящая отраслевая инструкция разработана взамен действующей с 1972 г. "Отраслевой инструкции по применению металлических, сборных железобетонных и анкерных крепей в подготовительных выработках угольных и сланцевых шахт". Отраслевая инструкция разработана в соответствии с тематическим планом НИЖЖР ИЦД им.А.А.Скочинского с привлечением ДонУГИ.КузНИУИ, КНИУИ, НИИОГР, ПНИУИ, ПечорНИИпроект и ВНИИгидроуголь.

Настоящая инструкция разработана на основе: обобщения и анализа опыта крепления и поддержания подготовительных выработок на угольных и сланцевых шахтах;

выполненных исследований и проектно-конструкторских разработок в области совершенствования конструкций крепей и технологии их возведения;

требований Правил безопасности и Правил технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт [I, 2];

"Прогрессивных технологических схем разработки пластов на угольных шахтах" [3] и "Указаний по рациональному расположению, охране и поддержанию гордах выработок на угольных шахтах СССР"

W;

"Отраслевой инструкции по применению металлических, сборных железобетонных и анкерных крепей в подготовительных выработках угольных и сланцевых шахт" [б].

В данную инструкцию по сравнению с ранее действовавшей внесены следующие основные изменения и дополнения:

исключены устаревшие и не нашедшие промышленного применения конструкции крепей;

введены новые эффективные конструкции крепей, разработанные и принятые для промышленного применения;

введены новые самостоятельные разделы: "Крепление призабойной части выработок временными предохранительными крепями", "Крепление подготовительных выработок рамными смешанными и комбинированными крепями", "Крепление подготовительных выработок деревянными рамными крепями", "Межрамные ограждения подготовительных выработок"."Извлечение, восстановление и повторное использование рамных и анкерных крепей", "Прием, хранение и учет крепи".

Назначение данной отраслевой инструкции - введение единых для отрасли правил применения рамных и анкерных крепей в подготовительных выработках, их ремонта, извлечения из погашаемых и ремонтируемых выработок, восстановления деформи-

рованных элементов крепей и их повторного использования, а также упорядочение приема, хранения и учета крепи. Изложенные в ней правила и рекомендации помогут работникам шахт и проектных организаций принимать более правильные технические решения по креплению и поддержанию подготовительных выработок в конкретных условиях действующих, строящихся и проектируемых вахт. Все это будет способствовать более рациональному использованию крепей, улучшению состояния выработок и ка основе этого снижению стоимости и трудоемкости поддержания выработок в рабочем состоянии.

Отраслевая инструкция содержит лишь основные, принципиальные положения и общие для отрасли рекомендации и нормативные данные по выбору и применению рамных и анкерных крепей в подготовительных выработках. Она предназначена для обязательного применения на действующих, строящихся и проектируемых угольных и сланцевых шахтах Минуглепрсма СССР. После ввода в действие настоящей инструкции утрачивают силу ранее действовавшие '’Отраслевая инструкция по применению металлических, сборных железобетонных и анкерных крепей в подготовительных выработках угольных и сланцевых шахт" и инструкции по применению крепей, включенных в данную отраслевую инструкцию. Для особых условий (например, для условий многолетней мерзлоты и т.п.) в дополнение к настоящей инструкции могут быть разработаны отдельные рабочие инструкции.

Замечания и предложения для использования при переиздании инструкции просим направлять в Институт горного дела им.А.А.Ско-чинского по адресу: 140004, г.Люберцы Московской обл., ИГД им. А.А.Скочинского.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

I.I. Горная крепь (шахтная, рудничная крепь) - искусственное сооружение, возводимое для предотвращения обрушения окружающих выработку горных пород, сохранения необходимых размеров поперечного сечения и рабочего состояния выработок. Совокупность работ по возведению (установке или монтажу) горной крепи в выработке называют креплением горных выработок.

Горная крепь подразделяется:

До. основному (преобладающему) материалу, из которого она изготовлена, - на деревянную, металлическую, железобетонную (сборную из отдельных элементов и монолитную), бетонную (монолитную и сборную), полимерную, а также на смешанную и комбинированную крепь. К смешанной крепи относится крепь, изготовленная из разнородных материалов без значительного преобладания одного из них (ра»и из железобетонных или деревянных стоек и металлического верхняяа, металлические анкеры с деревянными подхватами и др.). К комбинированной крепи относятся конструкции, состоящие из различных видов крепи (рамы в сочетании с анкерами, набрызгбетон-ная крепь с анкерами и др.).

По назначению выработок - на крепь вскрывающих, подготавливающих и очистных выработок.

До виду выработок - на крепь горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок.

По сроку службы - на временную и постоянную. Постоянная крепь возводится на длительный срок службы (обычно на срок действия выработок); временная крепь служит для временного (до возведения постоянной крепи) поддержания призабойной части выработки при ее проведении.

До очертанию (Форме) - на замкнутую и незамкнутую трапециевидную, прямоугольную, арочную, полигональную, кольцевую и эллиптическую.

По поишшгу работы - на жесткую, податливую, шарнирную и шарнирно-податливую. Хесткая крепь - крепь, не имеющая податливых или шарнирных узлов, деформации которой в период эксплуатации не выходят за пределы упругих. Податливая крепь - крепь, имеющая узлы податливости и сохраняющая благодаря им несущую способность при значительных изменениях ее размеров вследствие смещения нород. Шарнирная крепь - крепь, элементы которой MoiyT перемещаться относительно друг друга вокруг оси шарнира без нарушения работоспособности и несущей способности крепи. Шарнирно-податливая крепь - крепь, содержащая шарнирные и податливые узлы, обеспечивающие одновременно податливость и шарнирность конструкции .

1.2. Горная крепь должна удовлетворять следующим основным техническим и экономическим требованиям:

выдерживать без разрушения давление горных пород и обеспечивать безопасное рабочее состояние выработок в течение всего срока их службы;

не препятствовать выполнению производственных процессов, а также иметь невысокое аэродинамическое сопротивление;

быть технологичной, нетрудоемкой в изготовлении, транспортабельной, не трудоемкой при возведении в выработке, надежной в работе, максимально приспособленной для механизации ее возведения и обслуживания в период эксплуатации;

иметь минимальное количество монтируемых в выработке элементов и деталей,по возможности унифицированных и взаимозаменяемых;

легко демонтироваться при ремонте и извлечении из погашаемых выработок;

быть огнестойкой, устойчивой против коррозии и гниения; в тех случаях, когда нагрузки превышают ее несущую способность, деформироваться постепенно, без внезапной потери устойчивости ;

иметь наименьший объем, массу и стоимость материалов крепи. Крепь должна применяться только в горно-геологических и про-изволстьенных условиях, соответствующих ее технической характеристике и области применения.

1.3. Выбор крепи для горной выработки в конкретных горногеологических и горнотехнических условиях производится с учетом: вида и назначения выработки, ее формы и размеров; срока службы выработки;

физико-механических свойств и устойчивости горных пород, вмещающих выработку, интенсивности сдвижений пород; расположения и способа охраны выработки; экономической целесообразности ее применения.

Устойчивость горных пород с учетом их прочности, глубины разработки, расположения выработок к способа их охраны можно оценивать в соответствии с "Указаниями по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР" [4].

При определении характеристик горных пород по коэффициенту крепости следует, согласно указаниям СКиЛ Ш-11-77 [6], руководствоваться таблицей, приведенной в приложении I, уточняя их на основе натурных и лабораторных исследований горных пород в процессе проведения выработок. Оценку устойчивости вмещающих выработки горных пород можно производить с достаточной для практических целей точностью по коэффициенту крепости пород.

Устойчивые породы - песчаники, известняки, крепкие песчанистые сланцы (f ^ 6 по шкале К.М.Протодьяконова), не склонные к

обруввнжю в выдавливанию в выработки. Крепь в них выполняет в основном ограждающую функцию.

Средней устойчивости породы - песчанистые, песчано-глинистые и глинистые сланцы, алевролиты и аргиллиты средней крепости ( f = 3-6), не склонные к значительным обрушениям и выдавливанию (с боков и почвы) в выработку. Крепь в них выполняет как ограждающую, так и несущую функцию.

Неустойчивые породы - слабые песчанистые, песчано-гллнистые и глинистые сланцы, алевролиты и аргиллиты, суглинки, глины, пески (f < 3), склонные к обрушению и пластическому выдавливанию (с боков и почвы) в выработки; крепь в них выполняет как несущую, так и ограждающую функцию. К этой группе также отнесены порода со значительным боковым давлением (более 0,02 МПа, или 2 тс/м²) и пучением почвы в выработках.

Порода, значительно ослабленные трещинами по плоскостям напластования или рассланцованные, а также деформированные в зонах геологических нарушений, независимо от их крепости в образце, следует относить к неустойчивым.

Выбор типа и расчет параметров крепи горизонтальных и наклонных выработок с большей точностью и при проектировании следует производить, согласно СНиП П-94-80 [7], в зависимости от категории устойчивости пород с учетом степени воздействия очистных работ и других выработок.

В качестве критерия устойчивости пород следует принимать их смещение на контуре поперечного сечения выработки за весь срок ее службы без крепи (табл. I.I).

Таблица I.I

Таким образом, выбор типов и расчет параметров крепей, их применение для крепления подготовительных горных выработок, а также вопросы рационального расположения горных выработок, их охраны и поддержания должны решаться комплексно и в соответствии с настоящей отраслевой инструкцией, "Указаниями по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР" [4], СНиП П-94-80 [7], "Типовыми паспортами охраны, крепления и поддержания подготовительных выработок без цели-кое" [б], рекомендациями "Прогрессивных технологических схем разработки пластов на угольных шахтах" [3] и технико-экономическим обоснованием.

1.4. Увеличение поперечного сечения горных выработок в проходке (переборы пород) по сравнению с проектным не должно превышать значений, установленных СНиП 1L-II-77 [5] и приведенных в табл. 1.2.

Таблице 1.2

1.5. Условия работы крепи в подготовительных выработках могут быть улучшены (т.е. повышена их надежность и технико-экономическая эффективность) за счет:

рационального расположения выработки в более устойчивых породах и выбора наиболее эффективного способа ее охраны; анкерования пород, вмещающих выработку; заполнения закрепного пространства (тампонажа) твердеющими смесями;

упрочнения вмещающих выработку пород путем нагнетания скрепляющих растворов (химических на базе синтетических смол, на цементной основе и др.);

применения конструкций крепей в условиях, отвечающих их технической характеристике.