Призначення тимчасового кріплення - запобігти розвитку гірського тиску, відшарування і обвалення в вироблення грунтів до зведення постійної конструкції - оброблення.
Пристрій тимчасового кріплення в нестійких грунтах становить велику складність, так як відставання кріплення від вибою в цьому випадку неприпустимо і кріплення виробки доводиться виробляти буквально спільно з розробкою грунту. У зв'язку з цим в слабких рухливих грунтах найбільшого поширення набула дерев'яна віялова кріплення як наймобільніша і універсальна, а також металева арочна кріплення.
Розкриття калотти за допомогою дерев'яного кріплення. Розкриття калотти, т. Е. Перехід від верхньої штольні, що має порівняно невеликі розміри, до вироблення повної ширини є найбільш відповідальним етапом розширення перерізу тунелю.
Розкриття калотти ведеться окремими кільцями, довжина яких призначається в залежності від інженерно-геологічних умов і становить зазвичай від 4 до 6,5 м. У складних умовах при значній величині гірського тиску і швидкому його наростанні, а також в разі великого припливу підземних вод довжина кільця може бути зменшена до 2 м. до початку робіт по розкриттю калотти необхідно, щоб верхня штольня була пройдена на відстань, рівну не менше ніж ширина трьох кілець при наявності принаймні двох ФУРНЕЛЬ. Перед розкриттям калотти необхідно посилити кріплення верхньої штольні шляхом установки в ній рами підхоплення (унтерцуга), яка дозволяє розібрати штольневая кріплення і почати проходку калотти (рис. 1.33).
Мал. 1.33 - Схема розкриття калотти: а - початковий етап; б - наступні етапи
Перш ніж приступити до установки рам підхоплення, необхідно в підошві верхньої штольні в спеціально виритих для цього поперечних прорізах (канавках) глибиною 50 см на відстані 1,5-2,0 м один від одного укласти тесані на два канта колоди-швелери (1) . Довжина таких швелерів дещо більше штольні. На ці швелери і спирають стійки (2) рами підхоплення, які мають у своєму розпорядженні в різних площинах зі стійками (3) штольневая рам.
Після цього видаляють бічні дошки штольневой кріплення і починають розробляти грунт в поперечному напрямку - в сторони від поздовжньої осі штольні. У міру просування покрівля калотти кріпиться марчеванамі (7), встановлюються нові лонгарина (4) і довгі стійки-штендери (5), які в поздовжньому і поперечному напрямках розпирає за допомогою рошпанов (6). Непотрібні стійки штольневая рам при цьому видаляються. Система зі стійок-штендерів і розпірок-рошпанов, що знаходяться в одній поперечній площині, називається тунельної фермою.
Таким чином, здійснюється розкриття калоттного профілю на малу калотти. Справа в тому, що розкрити калоттную вироблення відразу на повну (велику) калотти не можна, так як висота верхньої штольні, з якої починається розкриття, обмежується 3,5 м. У зв'язку з цим роботи доводиться виконувати в два (розкриття на малу і велику калотти ), а то і в три етапи (розкриття на малу, середню і велику калотти).
До розкриття середньої (рідко) або великий калотти приступають, коли на кінцях колоди-швелера малої каллоти (ШМК) вже не можна більше розмістити жодної стійки. Для переходу до розкриття великої калотти необхідно попередньо спорудити поперечну канаву шириною близько 0,5 м і довжиною, що дорівнює довжині швелера великий калотти ШБК (8) з деяким запасом. Довжина ШБК (колода діаметром до 0,5 м) повинна бути менше внутрішньої ширини виробки на рівні п'ят зводу. З метою зручності транспортування і монтажу на місці ШБК, його роблять складовим з двох або трьох частин, які з'єднуються між собою врубками з накладками.
Після установки ШБК в межах одного кільця проводиться перекріплення кріплення покрівлі зі стійок малої калотти на стійки великий калотти. Елементи ферми малої калотти вилучаються тільки після встановлення ферм великої калотти.
Залежно від інженерно-геологічних умов розкриття калотти по довжині тунелю слід проводити з проміжками в один - три кільця.
Після повного розкриття калоттного профілю можна приступати до спорудження опалубки і бетонування склепіння або, якщо прийнятий спосіб проходки передбачає бетонування спочатку стін, а потім склепіння, треба продовжити подальшу розробку в штроссовой частині виробки, В останньому випадку конструкція тимчасового кріплення значно ускладнюється.
Починати зведення тимчасового кріплення штроссовой частині виробки треба з пристрою в нижній штольні колод-лежаків для сприйняття тиску від тунельних ферм великої калотти. Для цього в підошві нижньої штольні в площині ферм великої калотти влаштовуються ніші-канавки, в які і укладаються колоди-лежаки (діаметром 50 см і довжиною до 1,7 м) таким чином, щоб верх лежаків збігався з верхом підошви рам нижньої штольні.
Після установки лежаків (1) (рис. 1.34) починають вести розробку грунту під швелером великий калотти (3) в напрямку знизу вгору. У міру розробки грунту в отвір з нижньої штольні встановлюються середні подшвеллерние стійки-стовпи (4), які одним кінцем спираються на лежаки, а іншим - на швелер великий калотти з обов'язковою розклинювання. Таким чином, досягається швидка передача тиску від швелерів великий калотти до лежакам.
Мал. 1.34 - Система дерев'яного кріплення тунельної вироблення, розкритої на повний переріз
Загальна стійкість всієї системи кріплення в поздовжньому і поперечному напрямках забезпечується постановкою між усіма основними елементами кріплення розпірок-рошпанов (2), що з'єднуються скобами і врізки.
Розкриття калотти за допомогою інвентарної металевого кріплення. Основним елементом такої інвентарної кріплення (рис. 1.35) є кружальної дуга (3), що складається з двох швелерів з прокладками. Дуга підпирається дерев'яними стійками (5) і підкосами (6), які спираються за допомогою «башмаків» (7) на лежня (8). Поздовжня стійкість кріплення забезпечується системою розпірок, що встановлюються між дугами. Забивні поздовжні дошки (4) спираються на прохідницьку дугу (2), виготовлену з перевернутих підошвою вгору рейок. Радіальне тиск від прохідницької дуги на кружальної передається за допомогою «наїзників» (1), що складаються з швелерної рами, і утворюють з дугою жорстку єдину систему. Така інвентарна кріплення створює найбільш сприятливі умови для бетонування.
Мал. 1.35 - Аркова інвентарна металева кріплення для калотти