Крепь горная (рудничная, шахтная), искусственное сооружение, возводимое в подземных выработках для предотвращения обрушения и вспучивания окружающих горных пород, сохранения необходимых размеров сечения выработок, а также для восприятия и управления горным давлением. Крепь горная должна обеспечить безопасную работу в выработке, быть экономичной, транспортабельной и удобной для обслуживания, не мешать или не осложнять выполнение производственных процессов. Крепь горная капитальных и подготовительных выработок подразделяют по материалу крепи (см. Крепёжные материалы); по характеру работы — на жёсткую, податливую, шарнирную и комбинированную; по сроку службы — на постоянную и временную; по форме сечения выработки — на трапециевидную, арочную (замкнутую и незамкнутую), кольцевую, эллиптическую, полигональную; по виду выработки — на крепи горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок. В капитальных горных выработках (стволы, околоствольные выработки, тоннели, капитальные квершлаги, камеры и др.), имеющих большой срок службы, применяют монолитные бетонные и железобетонные крепи, сборную металлическую и железобетонную крепь (тюбинговую), металлическую рамную крепь. Бетонная круглая крепь (рис. 1, а и г) представляет собой монолитный цилиндр, плотно примыкающий своей внешней поверхностью к окружающим горным породам, с толщиной стенки 20—25 см и более в зависимости от величины горного давления и диаметра выработки. Бетонную сводчатую крепь (рис. 1, б и в) применяют в горизонтальных и наклонных (до 30—35°) выработках при средней крепости и крепких (не пучащих) породах в почве; при наличии бокового давления стенки сводчатой крепи изготовляют криволинейными. Железобетонная монолитная крепь отличается от монолитной бетонной наличием арматуры (гибкой из стальных прутьев или жёсткой из металлических балок), позволяющей воспринимать растягивающие усилия от значительного и неравномерного горного давления. В горизонтальных капитальных выработках наряду с монолитной бетонной крепью применяют также сборные железобетонные крепи: сплошную тюбинговую (рис. 2, а), арочные (рис. 2, б), кольцевые или эллиптические (рис. 2, б). В капитальных выработках обычно используют жёсткие крепи, воспринимающие нагрузки в пределах упругих деформаций без изменения формы и размеров крепи и выработки.

Рис. 1. Крепи капитальных выработок: а — бетонная круглая крепь вертикального ствола (продольный разрез); б и в — бетонные монолитные сводчатые крепи горизонтальных выработок; г — бетонная монолитная круглая крепь горизонтальной выработки.

Рис. 2. Сборные железобетонные крепи: а — тюбинговая; б — арочная шарнирная; в — эллиптическая замкнутая; 1 — верхний сегмент; 2 — стойка; 3 — затяжка; 4 — забутовка; 5 — соединительные болты.

  Для крепления подготовительных выработок наибольшее распространение получили металлические арочные и кольцевые податливые рамные крепи (рис. 3, а, б). Податливые крепи способны под действием давления горных пород сокращать свои размеры, а следовательно, и поперечное сечение выработки в результате смещения элементов или их деформации при сохранении несущей способности и работоспособности конструкции. Элементы металлических податливых рам выполняют из спецпрофиля, соединяя их между собой внахлёстку с помощью хомутов и болтов; податливость крепи достигается за счёт скольжения элементов крепи в местах их соединения. Смешанные рамные крепи состоят из железобетонных пустотелых (трубчатых и прямоугольных) стоек и металлических верхняков, соединяемых при помощи подвесной скобы. Как самостоятельный вид крепи, особенно в горнорудной промышленности, в сочетании с рамными крепями используют анкерную крепь. Применяют (преимущественно на рудных шахтах) также жёсткие металлические крепи (трапециевидные, арочные и кольцевые) из двутавровых балок и бывших в употреблении рельсов с соединением элементов накладками и болтами с гайками, реже — с помощью специальных башмаков. Крепёжные рамы устанавливают в выработке обычно на расстоянии 0,5—1 м одна от другой. Кровля и бока выработки между рамами ограждаются т. н. затяжками — железобетонными плитами, металлическими решётками и сетками различных конструкций, досками, распилами. Деревянную рамную крепь (в т. ч. деревянные затяжки) в основном применяют в выработках небольшого сечения и с небольшим сроком службы (до 3—5 лет). Выработки со значительным сроком службы, как правило, закрепляются негорючими материалами (металлом, бетоном и т. д.). Рамы трапециевидной формы (рис. 4, а) устанавливают обычно через 0,5—1 м (вразбежку) с закреплением кровли и боков выработки между рамами деревянными затяжками или всплошную. При давлении со стороны почвы выработки применяют замкнутые (полные) рамы с лежнем (рис. 4, б). Деревянная венцовая крепь, возводимая в подготовительных вертикальных и наклонных (свыше 45°) выработках небольшого сечения (шурфах, гезенках, скатах, сбойках и др.), бывает сплошная (рис. 4, в), когда венцы укладывают один на другой, и на стойках (рис. 4, г), когда между венцами устанавливаются стойки длиной 0,5—2 м. Венцы изготавливают из круглого леса или брусьев и соединяют между собой заделкой «в лапу», а стойки с венцами — обычно в паз.

Рис. 3. Металлические крепи из спецпрофиля: а — арочная податливая; б — кольцевая податливая; 1 — верхняк; 2 — соединительный хомут; 3 — болт.

Рис. 4. Деревянные крепи: а — трапециевидная крепёжная рама; б — полная рама (с лежнем); в — сплошная венцовая крепь; г — венцовая крепь на стойках; 1 — верхняк; 2 — стойки.

  Крепь очистных выработок предназначена для поддержания призабойной части очистной выработки, где размещается оборудование и производятся работы по добыче полезного ископаемого. Эту крепь выполняют в виде рам, состоящих из металлических или деревянных стоек и верхняков, — т. н. индивидуальная крепь. Рамы располагают правильными рядами вдоль линии очистного забоя и переносят по мере подвигания забоя; схемы установки крепи различаются для пологих (рис. 5, а) и крутопадающих (рис. 5, б) угольных пластов. В современных очистных забоях (лавах) угольных шахт получил распространение более прогрессивный вид крепи — передвижная механизированная крепь. Для управления кровлей (управления горным давлением) в очистных выработках применяют специальные, т. н. посадочные крепи.

Рис. 5. Крепление очистного забоя (лавы) индивидуальной крепью: а — на пологом пласте; б — на крутопадающем пласте; 1 — металлическая стойка; 2 — металлическая посадочная стойка (тумба); 3 — углеспускной рештак.

Развитие конструкций Крепь горная для капитальных и подготовительных выработок осуществляется за счёт снижения расхода материалов на единицу несущей способности крепи, применения полимерных материалов, создания сборных секционных и инвентарных многократно используемых крепей, механизированных передвижных крепей для сопряжения подготовительных выработок с очистными, временных крепей для проходческих забоев, анкерных крепей с закреплением их в породах полимерными смолами и патронированными быстротвердеющими минеральными вяжущими, винтовых анкеров. О совершенствовании конструкций крепей очистных выработок см. в статьях Индивидуальная крепь и Механизированная крепь.

 

  Лит.: Покровский Н. М., Сооружение и реконструкция горных выработок, М., 1962; Справочник по креплению горных выработок, М., 1972; Гелескул М. Н., Основные направления технического развития в области крепления горных выработок, «Шахтное строительство», 1971, №7.

  М. Н. Гелескул.