Оптимальные значения параметров крепи, полученные в результате исследований, приведены в табл. 1. Необходимо отметить, что оптимальная плотность металлической трапециевидной податливой крепи в штреках, кровля которых сложена породами средней крепости и устойчивости, составляет 0,3- 0,25 рам/м и требует специальной затяжки, а в породах крепких и устойчивых – 0,15 рам/м. В связи с этим возникает необходимость осуществлять затяжку кровли при возведении анкерной крепи с помощью металлической сетки. В этом случае плотность подпорной крепи будет определяться ее несущей способностью, а не размерами и несущей способностью затяжки.

   Подпорная крепь на опытных участках устанавливалась на различных расстояниях от забоя лавы: от 15 м впереди забоя и до 8-10 м после его прохода. Установлено, что анкерная крепь обеспечивает устойчивость выработок до начала активного воздействия очистных работ. Поэтому возведение подпорной крепи впереди лавы нецелесообразно, так как обусловленное технологией выемки удаление стоек со стороны лавы, необходимое для пропуска приводной станции конвейера, требует дополнительных трудовых затрат. В зависимости от горно-геологических условий и принятой технологии охраны штрека подпорная крепь должна устанавливаться в 2,5-10 м позади линии очистного забоя. Участок сопряжения штрека с лавой крепился специальными инвентарными крепями, состоящими из прогонов из секционных верхняков типа ВДУ или балками из спецпрофиля, под которые устанавливались гидравлические или металлические стойки трения с насадками. Наилучшие результаты были достигнуты, когда в устойчивых и средней устойчивости породах кровли прогоны устанавливались в два ряда: первый ряд со стороны лавы, второй – по оси выработки, в неустойчивых породах – в три ряда: по оси выработки и на расстоянии 0,6 м от ее стенок. Стойки под прогоны устанавливались через 1,25 м. Для пропуска конвейера одна стойка снималась. Протяженность участка крепления сопряжения специальной крепью, состоящей из прогонов и стоек, составляла 8-10 м позади него.

   Проведенные экспериментальные работы по упрочнению надбермовой части кровли анкерной крепью показали, что анкеры эффективно работали только при расстоянии между их рядами не более 1 м. Количество анкеров в ряду зависело от высоты подрывки кровли: если она не превышает 0,8 м, устойчивость надбермовой части обеспечивалась одним рядом анкеров, при высоте подрывки от 0,8 м до 1,8 м – двумя рядами. При трещиноватых породах анкера соединялись гибкой связью, в качестве которой использовались старые конвейерные цепи. Длина анкеров и углов их наклона принимались с учетом размеров зоны активного сдвижения пород и высоты подрывки кровли. При высоте подрывки до 0,8-1,5 и 1,5-1,8 м длина анкеров принималась соответственно 1,6, 1,8, 2,2 м. Угол наклона анкеров при однорядном их расположении принимался равным 60° к горизонтальной плоскости, при двухрядном - 70° для верхнего ряда и 45° для нижнего ряда. Крепление надбермовой части кровли было эффективным только в том случае, если анкеры устанавливались в забое штрека непосредственно при его проведении, а в пройденном штреке – впереди забоя лавы на расстоянии не менее 20 м. Если эти условия не выполнялись, упрочнение пород с помощью анкерной крепи не давало эффекта вследствие того, что активное сдвижение пород вокруг выработок в результате воздействия опорного давления приводило к значительным расслоениям и к интенсивному трещинообразованию. Кроме того, если породы сложены слоистыми глинистыми, песчаноглинистыми и песчанистыми сланцами, основные кливажные трещины которых взаимно перпендикулярны и направление одной из их систем совпадает с направлением штрека или составляет малый (до 15°) угол с ним, то закрепить эту часть кровли с помощью анкерной крепи практически невозможно. Не представляется возможным крепление анкерами надбермовых пород, если штрек пройден полностью с подрывкой кровли, а мощность пласта менее 1,3 м. Это связано с отсутствием специального бурового оборудования, с помощью которого можно было бы обуривать в породах крепких и средней крепости скважины, составляющей угол 45° с горизонтом и расположенные на расстоянии 0,8-1,1 м от почвы. В остальных случаях крепление надбермовой части кровли с помощью анкерной крепи дает положительные результаты. Затраты на поддержание надбермовой части кровли при применении анкерной крепи снижаются в 2 раза. Большое влияние на устойчивость сопряжения лавы со штреком и поддержание его оказывает способ охраны. На шахтах Восточного Донбасса штреки охраняются деревянными кострами, угольными целиками, бутовыми полосами и их различными сочетаниями. В результате проведенных исследований с целью определения эффективных способов охраны и экспериментальной их проверки было установлено, что в самых распространенных горно-геологических условиях рассматриваемого региона при охране угольными целиками шириной до 15 м происходит их разрушение перед обрушением основной кровли, при целиках шириной 15-25 м разрушаются породы бермы. В обоих случаях происходит интенсивное смещение пород кровли, часто с нарушением ее сплошности. При наличии слабых и даже средней устойчивости пород кровли наблюдается процесс выдавливания их внутрь выработок. Штрековая крепь деформируется на расстоянии 20-35 м от лавы.

   При охране бутовыми полосами происходят интенсивные смещения пород кровли и выдавливание в штреки закладываемой породы. В несколько лучшем состоянии находятся штреки, в которых охрана осуществляется бутовыми полосами в сочетании с деревянными кострами, закладываемые породой. Но при этом способе охраны смещения пород достигают критических величин, приводящих к значительным деформациям крепи и завалам выработок. Кроме того, большой объем работ на концевых участках сдерживает подвигание комплексных лав. На бурение шпуров в бутовых штреках и возведение породных полос ежесуточно затрачивается 10-15 человеко-смен. При охране штреков железобетонными тумбами в сочетании с деревянными кострами боковые породы и штрековая крепь находятся в устойчивом состоянии, если штреки пройдены по пластам мощностью 0,55-1,1 м с нижней подрывкой с устойчивой и средней устойчивости кровлей. Если мощность пласта более 1,1 м или боковые породы слабые, то для обеспечения устойчивости штреков тумбы устанавливаются группами по четыре и обвязываются деревянными кострами. Этот способ охраны экономически целесообразен только для штреков, прилегающих к лавам с нагрузкой не менее 1000 т/сутки. Заслуживает внимания способ охраны штреков деревянными кострами в сочетании с двухрядной стенкой из шпального бруса, выкладываемой с завальной стороны. Она служит для обрезания пород при их обрушении над выработанным пространством и, обладая довольно высокой несущей способностью, поддерживает консоль над штреком. Очень трудно поддерживать повторно используемые штреки. При отработке лав обратным ходом поддерживается только незначительный участок с помощью деревянных костров с последующим его погашением. Если же выработку приходится поддерживать для целей вентиляции или транспорта, то из бесцеликовых способов охраны устойчивость обеспечивается только железобетонными тумбами, устанавливаемыми в 3-4, а иногда в 5 рядов, с расстоянием в ряду и между рядами 2-2,5 м.

   Таким образом, при выборе способа поддержания и охраны подготовительных выработок надо иметь в виду следующее:

   1. Крепление штреков при их проведении в устойчивых и средней устойчивости породах кровли целесообразно производить анкерной крепью с затяжкой кровли металлической сеткой.

   2. Если штрек будет использоваться повторно для следующих лав, то после прохода забоя лавы вслед за подвиганием специальной крепи необходимо возводить один из видов подпорной крепи. Деревянную крепь рекомендуется применять в штреках со сроком службы менее двух лет, а также, если штрек пройден по пластам с крепкими устойчивыми породами; металлическую трапециевидную податливую крепь – во всех остальных случаях. Шаг установки подпорной крепи рекомендуется определять в соответствии с данными табл. 1.

   3. В штреках применение анкерной крепи в сочетании с деревянной рамной дает экономический эффект лишь при их поддержании в породах средней крепости и крепких (f? 5). В слабых породах (f=3-4) затраты на ремонт и крепление, отнесенные к 1 м3 выработки, при комбинированной крепи выше, чем при металлорамной. Поэтому в данных условиях экономически целесообразна металлическая рамная крепь.

   4. В сочетании с металлической рамной анкерная крепь дает существенный экономический эффект лишь в породах средней крепости (f=5-7). В крепких породах (f=8-12) анкерная крепь в сочетании с металлической рамной дает незначительную эффективность. Безремонтное поддержание свидетельствует об отсутствии необходимости применения подпорной крепи. В данных условиях экономически целесообразно применение анкерной крепи при сочетании ее с деревянной рамной.

   5. Охрану поддерживаемых штреков целесообразнее осуществлять следующими способами:

   а) в породах устойчивых и средней устойчивости деревянными и железобетонными кострами: деревянные костры необходимо выкладывать по берме, за кострами устанавливать 1-2 (в зависимости от мощности пласта и категории кровли) ряда железобетонных тумб, при мощности пласта более 1,1 м вокруг железобетонных тумб выкладываются деревянные костры;

   б) в породах неустойчивых – деревянными кострами в сочетании с двухрядной стенкой, выкладываемой из шпального бруса или с бутовой полосой при механизированной выкладке последней;

   в) повторно используемые штреки погашать сразу после прохода лавы, участок сопряжения при этом охраняется однорядными деревянными кострами.

   Параметры охранных конструкций в каждом конкретном случае должны определяться опытным путем.