Дерево как крепежный материал имеет широкое распространение для
крепления горноразведочных выработок. Наибольшее применение имеют
следующие породы дерева: ель, сосна, лиственница, кедр и пихта.
Достоинства деревянных конструкций: простота изготовления, невысокая
трудоемкость и относительно невысокая первоначальная стоимость.
Недостатки: малый срок службы в подземных условиях, огнеопасность,
подверженность гниению и невозможность многократного использования.
Наибольшее распространение в качестве крепежного материала получила
сосна, обладающая более высокими механическими свойствами, чем ель и
пихта.
На круглый крепежный лесоматериал для крепления подземных выработок
установлен ГОСТ 616—83. Для изготовления крепи необходимо по возможности
применять сухой лесоматериал. Допустимое содержание влаги для хвойных
пород деревьев—10—12%, а для лиственных—14—15%. У свеже-срубленной
древесины влажность в среднем составляет 40%. Механическая прочность
древесины увеличивается с уменьшением влажности и повышением плотности.
Пороки древесины (косослой, сучковатость, гниль) резко снижают ее
механические свойства. Применение лесоматериалов, зараженных гнилью, не
допускается.
Сорта крепежного леса. К круглым лесоматериалам относятся
следующие виды: бревна, подтоварник, стойки, а к пиломатериалам—
пластины (распилы), брусья, доски и обаполы (горбыли). Наибольшее
применение для крепления выработок нашли стойки и обаполы. Бревна —
обрезки древесного ствола 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 9 до 11 см. Рудничные
стойки — круглый лесоматериал длиной от 0,5 до 5 м и толщиной в верхнем
торце от 7 до 30 см. Отклонение в длине стоек допускается в размере ±2
см, в диаметре — 0,5 см для стоек толщиной до 11 см (включительно) и 1
см для стоек толщиной
12 см и более.
Для крепления горных выработок применяют следующие пиломатериалы,
размеры и нормы пороков которых должны соответствовать ГОСТ 8468—81.
Распилы — стойки, распиленные пополам вдоль продольной оси. Распилы и
пластины в основном применяются в качестве верхняков временной крепи и
для крепления шурфов, а также в качестве затяжки боков и кровли
выработки. Брусья — пиломатериалы, толщина которых равна ширине или
более половины ширины. Если толщина и ширина составляют 10 см и меньше,
то их называют брусками. Стороны брусьев называют кантами. Брусья иногда
применяют для крепления неглубоких стволов разведочных шахт. Различают
брусья четырех- и двухкантные, у последних пропилены только две стороны.
Длина брусьев колеблется от 1 до
6,5 м, а сечение — от 13X13 до 25X25 см. Двухкантные брусья применяют
для крепления шурфов и изготовления рудничных шпал.
Доски — пиломатериалы, ширина которых более двойной толщины. Доски
бывают необрезные, у которых боковые кромки не опилены, и обрезные,
имеющие прямоугольное сечение. Доски применяются в качестве затяжки
кровли и боков выработки, отшивки ходовых отделений в восстающих и т. п.
Обапол разделяют на горбыльный — с непропиленной наружной поверхностью
или пропиленной не более чем на половину длины и дощатый — с пропиленной
наружной поверхностью более чем на половину длины обапола.
Прочность древесины (сопротивление сжатию, растяжению и изгибу) зависит
от породы дерева, влажности, строения, характера, направления и места
приложения силы. В табл. 18.1 указано среднее значение показателей
физико-механических свойств древесины при 15% влажности.
ТАБЛИЦА 18.1
Порода дерева
Плотность
Г/емЗ
Предел прочности,
МПа
при сжатии вдоль
волокон
при статическом
изгибе
при растяжении
вдоль волокон
При
CKI
вании
ради
альном
алы-
танген-
циаль-
ном
Сосна
0,53
44
79
115
7
7,5
Ель
0,46
42
77,5
122
5
5
Лиственница
0,68
51
97
129
11 ,5
12,5
Пихта (сибирская)
0,39
33
58,5
—
6
6,5
Кедр
0,44
35
64,5
78
5
6
Расчетное сопротивление древесины (сосны) из
круглых материалов на изгиб по СНиП II-B.4—71 составляет 16 МПа, а для
некруглых элементов— 13 МПа.
Предохранение крепежного леса от гниения производится пропиткой или
промазкой его антисептиком. Антисептики должны быть безвредными для
людей, не выщелачиваться из пропитанной древесины, не иметь запаха и
вредных газов при высыхании, не способствовать горению, а при горении не
выделять вредных газов и густого дыма. Для защиты дерева от грибка
(гниения) его пропитывают 2—4%-ным раствором фтористого натрия, который
легко проникает в древесину, не горит и не имеет запаха. Хлористый цинк
обладает теми же свойствами, что и фтористый натрий, но легко
выщелачивается при наличии воды. Кремнефтористый натрий применяют для
пропитки дерева только в виде горячих растворов, так как в холодных
растворах он плохо проникает в древесину.
Для придания дереву огнезащитных свойств крепь пропитывают огнезащитными
составами: фосфорнокислым аммонием или смесью фосфорнокислого и
сернокислого аммония с керосиновым контактом Петрова. Последняя смесь не
гигроскопична и не понижает прочности древесины. Для предохранения
дерева от гниения в огнезащитные смеси добавляют фтористый натрий или
другие антисептики.