Крепежными называют материалы, применяемые для изго­товления горных крепей.

Крепежные материалы подразделяются:

• по использованию в конструкции крепи — на основные, применяемые в несущих конструкциях крепей (металл, бетон, дерево, естественные и искусственные камни, пластмассы и др.), вяжущие, служащие для приготовления растворов, бетонов и пластмасс (цемент, известь, смолы и др.), и вспомогательные (во­доизоляционные материалы, химические реагенты и др.);

• по степени сопротивляемости действию огня (в условиях пожара) — на огнестойкие (бетон, некоторые камни), полуогне - стойкие (металл, пластмассы), сгораемые (древесина);

• по сроку службы в выработках — на долговечные (бе­тон, металл и др.) и недолговечные (дерево);

• по характеру деформации под нагрузкой — на хрупкие (бетон, камни и др.) и упруго пластические.

Крепежные материалы должны удовлетворять следующим основным требованиям: обладать высокой удельной прочно­стью, т. е. иметь наибольшее отношение временного сопротив­ления (прочности) материала к его объемной массе; иметь не­высокую стоимость; не быть дефицитными, а также огнеопас­ными или легковоспламеняющимися; обладать стойкостью про­тив коррозии и гниения (быть долговечными).

Важным техническим показателем всех конструкционных ма­териалов, в том числе и крепежных, является коэффициент кон­структивного качества материала, т. е. отношение прочности (временного сопротивления) материала к его объемной массе.

Лесоматериалы довольно широко применяются для крепле­ния горных выработок, так как древесина имеет относительно высокую прочность при небольшой массе, обладает упруго­стью, легко обрабатывается и сравнительно дешева. Основные недостатки дерева — неогнестойкосгь, значительный разброс прочностных показателей и недолговечность в связи с подвер­женностью гниению. Вследствие гниения срок службы сосновой крепи в среднем составляет всего 2—3 года, а при неблагопри­ятных условиях (в выработках с исходящей вентиляционной струей и повышенной влажностью) — менее 1 года.

Чтобы увеличить длительность службы крепежного леса в подземных выработках, его предохраняют от загнивания про - 'питыванием специальными растворами химических веществ (антисептиками).

В качестве крепежного материала применяют круглые лесо­материалы — бревна, подтоварник, стойки и пиломатериалы — пластины (распилы), брусья, доски, обаполы (горбыли). Наи­большее применение для крепления выработок имеют стойки и обаполы (рис. 3.3).

Бревно — отрезок ствола дерева длиной от 5 до 9 м и тол­щиной в верхнем торце 12 см и больше.

Подтоварник — круглый лесоматериал длиной от 3 до 9 м и толщиной в верхнем торце от 8 до 11 см.

Рудничная стойка — круглый лесоматериал длиной от 0,5 до 5 м и тол­щиной в верхнем торце от 7 до 30 см.

Рис. 3.3. Сортамент пиленых материалов:

а —распил; б — брусья; в — доски обрезные; г — доски необрезные; д — обаполы (горбыли)

Распилы — стойки, распиленные пополам вдоль продоль­ной оси.

Брусья — пиломатериалы, толщина которых равна ширине или более половины ширины.

Доски (плахи, тес) — пиломатериалы, ширина которых бо­лее двойной толщины.

Обаполы или горбыли — крайние части ствола дерева, рас­пиленного на брусья или доски.

Металл является одним из наиболее совершенных крепеж­ных материалов, так как обладает высокой прочностью, воз­можностью многократного использования, долговечностью, огнестойкостью, значительной деформируемостью без потери несущей способности. Сталь — упругопластический материал, поэтому металлические крепи могут претерпевать пластические деформации без потери несущей способности. После выправле­ния деформированных элементов металлическая крепь мо­жет быть повторно использована для крепления горных вы­работок. Недостатком металла является подверженность его коррозии.

Для крепления применяют чугунное и стальное литье, про­катную сталь различных профилей и типоразмеров. Чугунное и стальное литье применяют для тюбингов, башмаков, фигурных накладок и других элементов крепи. •

Для изготовления металлических рамных крепей применя­ется преимущественно специальный желобчатый шахтный про­филь проката СВП (специальный взаимозаменяемый профиль) из горячекатаной стали марки Ст.5 шести типоразмеров: 14, 17, 19, 22, 27 и 33 кг/м (рис. 3.4). Геометрические характеристики

профиля СВП приведены в табл. 3.2.

При изготовлении металлических крепей применяют в меньших объемах профили проката общего назначения — двутавровые балки, швеллеры, рель­сы, уголковая сталь и др.

Рис. 3.4. Специальный взаимозаменяемый про­филь (СВП)

Для армирования обычных и предварительно напряженных элементов железобетонных крепей горных выработок приме­няются горячекатаная сталь и стальная проволока.

Вяжущие вещества представляют собой тонкоизмельченные порошкообразные строительные материалы, которые при сме­шивании с водой постепенно твердеют, образуя прочную ока­меневшую массу, связывающую между собой зерна песка и кус­ки щебня.

Для изготовления горной крепи применяют только гидрав­лические вяжущие, например цементы, которые могут схваты­ваться и затвердевать как на воздухе, так и в воде. .

Бетон как крепежный материал обладает высокой прочно­стью (при действии сжимающих нагрузок), долговечностью, ог­нестойкостью и относительно невысокой стоимостью, так как приготовляется из местных материалов. Особенностью бетона является хрупкость при ударе и незначительная сопротивляе­мость растягивающим и изгибающим усилиям (в 8—10 раз меньше прочности при сжатии).

Для бетонных и железобетонных подземных конструкций применяются конструкционные бетоны: тяжелый средней плот­ности (2200—2500 кг/м3), мелкозернистый средней плотности свыше 1800 кг/м3, легкий плотный и поризованной структуры.

Естественные камни для крепления горных выработок в на­стоящее время практически не применяются, искусственные камни, в основном бетонные блоки, иногда применяются при креплении капитальных горных выработок.

К полимерным крепежным материалам относятся стекло­пластики, пластобетон, углепласт, химические составы на базе синтетических смол для закрепления анкеров в скважинах. В качестве затяжек в последнее время используются различные синтетические тканевые материалы.

3.3