Железобетонная крепь

ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ КРЕПЬ (а. reinforced соncrete support; н. Ausbau im Stahlbeton; ф. soutenement en beton arme; и. entibacion fija de hormigon armado) — горная крепь из бетона, со стальной арматурой. Применяют железобетонную крепь в капитальных подземных выработках, проводимых в сложных горно-геологических условиях, со значительным неравномерным давлением горных пород, на сопряжениях и пересечениях ответственных капитальных выработок и др. По способу изготовления железобетонную крепь подразделяют на монолитную и сборную.

Монолитная железобетонная крепь по форме аналогична бетонной. Изготовляют её на месте возведения в выработке. Арматура крепи может быть гибкой, состоящей из стальных прутьев (стержней) с гладкой или рифлёной поверхностью, или жёсткой, изготовленной из двутавровых балок, спецпрофиля или рельсов. Железобетонная крепь с жёсткой арматурой называется также металлобетонной. Гибкая арматура чаще всего двойная, расположенная у наружной и внутренней поверхностей крепи. Она состоит из продольных рабочих прутьев диаметром от 8 до 25 мм, воспринимающих растягивающие усилия, и продольных распределительных прутьев диаметром 5-12 мм с поперечными хомутами из проволоки диаметром 5-9 мм, удерживающими рабочие и распределительные прутья в нужном положении. В местах пересечения прутья сваривают или перевязывают тонкой вязальной проволокой. Рабочие и распределительные прутья арматуры, связанные между собой при помощи хомутов, образуют арматурный каркас. Для предохранения наружной арматуры от ржавления её покрывают защитным слоем бетона толщиной 10-20 мм. Жёсткую арматуру применяют в виде металлических арок, колец и других деталей, устанавливаемых на некотором расстоянии друг от друга. В 80-х гг. преимущественное распространение получила монолитная железобетонная крепь с жёсткой арматурой, несущая способность которой составляет 0,3-0,4 МПа. Металлические рамы в такой крепи могут быть выполнены в виде податливых арок с лежнем или без лежня, изготовленных из спецпрофиля со стандартными узлами податливости, которые устанавливают при проведении выработки вслед за подвиганием забоя. Эти арки работают в податливом режиме до прекращения интенсивных смещений пород, после чего (обычно на расстоянии 30-50 м от забоя) их бетонируют. Составные части сборной железобетонной крепи изготовляют на заводе и доставляют в готовом виде в выработку. Сборная железобетонная крепь бывает рамной или сплошной. К первой относят крепёжные рамы, устанавливаемые в выработках на некотором расстоянии одна от другой, определяемом конкретными горно-геологическими условиями; промежутки между рамами крепят затяжками. К сплошной сборной железобетонной крепи относят крепи, элементы которых выполнены в виде плит, панелей, тюбингов, блоков, устанавливаемых в выработках вплотную друг к другу. На угольных шахтах CCCP около 10% общей протяжённости всех поддерживаемых горных выработок закреплены рамной смешанной металложелезобетонной трапециевидной и арочной крепью, состоящей из железобетонных стоек и металлических верхняков. В основном применяют трапециевидные крепи, имеющие железобетонные трубчатые стойки, а также пустотелые стойки прямоугольного сечения в жёстком и податливом конструктивном исполнении. Несущая способность этих стоек в режиме податливости при осевом сжатии 100-180 кН, в жёстком режиме 350-400 кН; несущая способность при поперечном изгибе 16-30 кНм; масса 87-141 кг. Разработаны унифицированные типовые проекты сечений горных выработок, закреплённых смешанной рамной железобетонной крепью. Для рамной крепи применяются железобетонные затяжки заводского изготовления, в угольной промышленности CCCP — чаще всего в форме плоских плит прямоугольного сечения с несущей способностью до 50 кПа и массой 14-48 кг. Из сплошных сборных железобетонных крепей наиболее распространена гладкостенная тюбинговая крепь для горизонтальных и наклонных (до 25°) капитальных выработок, расположенных в породах средней устойчивости вне зоны влияния очистных работ.

Для возведения монолитной железобетонной крепи применяют те же средства механизации, что и для бетонной крепи. Для сборной крепи используют крепеукладчики, которые позволяют механизировать процесс крепления и дают возможность возводить её непосредственно у забоя выработки, при этом исключается необходимость во временной крепи.

Общие достоинства железобетонной крепи: высокая сопротивляемость бетона сжимающим усилиям, а стали — растягивающим; огнестойкость; возможность изготовлять конструкции крепи сложной формы и др. Преимущества сборной железобетонной крепи по сравнению с монолитной — существенное упрощение технологии и ускорение работ по возведению крепи, которые сводятся к монтажу готовых элементов в выработке; значительное сокращение трудовых и материальных затрат за счёт индустриальности изготовления крепи; возможность воспринимать давление горных пород сразу же после возведения крепи.