Приложение Е

Расчет устойчивости пород и нагрузок на крепь горизонтальных, наклонных выработок и камер


Содержание

Е.0 Основные исходные данные.

Е.1 Расчет устойчивости пород и их смещений. Читать раздел. Рассчитать.

Е.2 Расчет давления горных пород на крепь горизонтальных и наклонных выработок. Читать раздел. Рассчитать.

Е.3 Определение давления горных пород на крепь камер. Читать раздел. Рассчитать.


Е.0 Основные исходные данные

Расчет для выработок, расположенных в породах:ОсадочныхИзверженныхСоляных
Условия проведения выработок:БВРКОМБАЙН
Угол залегания пород a в гр.
3
Направление проходки выработки:
По простираниюВкрест простиранияПод углом к простиранию
Срок службы выработки, лет:30
Выработка:ОдиночнаяСопряжение с односторонним примыканиемСложное сопряжение с двусторонним примыканием
Назначение выработки:Главная вскрывающаяМагистральная и др.
Протяженность выработки Lk, м:4
Направление смещения пород:Вертикальное (со стороны кровли или почвы)Горизонтальное (боковые смещения)
Сжатие забутовочного материала Uз, мм:300
Время, прошедшее до установки крепи в выработке, мес.:2
Расчетная глубина выработки Hp, м1085Определяется по Приложению В
Расчетное сопротивление пород сжатию Rc, МПа 59Определяется по форуле 7.1
Ширина выработки b,м8,1
Ширина примыкающей выработки, м2
Со скольких сторон примыкают выработки, шт.2
Примыкание выработки с торцов:да

Е.1 Результат расчета устойчивости пород и их смещений.

Для осадочных или изверженных пород значения смещений определяются по формуле Е.1:

Нр,
м
Rc,
МПа
kakob,
м
ksktU,
мм
Категория
10855921010,358,11,421,61167II

Для соляных и подобных им пород значения смещений определяются по формуле Е.4:

Нр,
  м
Rc,
МПа
e0t,
лет
b,
м
U,
мм
Категория
11369,40,06307,61,41101IV

Е.2 Результат расчета давления горных пород на крепь горизонтальных и наклонных выработок

Нр/RсktUt, 
мм
Uз, 
мм
Uкр, 
мм
ΣU,
мм
Pн,
МПа
γfγnР,
МПа
18,30,3863,50401030,31,11,110,36

Е.3 Результат расчета давления горных пород на крепь камер

kснLк,
м
Вк,
м
Вв,
м
Ст,
шт
ТkвкPk
0,8774,242да10,41

Е.1 Расчет устойчивости пород и их смещений

В качестве критерия устойчивости пород следует принимать значение их смещений U на контуре поперечного сечения выработки за весь срок ее эксплуатации без крепи в соответствии с таблицей Е.1.

Таблица Е.1

Отнесение выработки к той или иной категории устойчивости следует проводить по абсолютному значению максимальных смещений пород на контуре поперечного сечения, которое определяют дифференцированно в кровле, почве и боках выработки.

Значение смещения U для горизонтальных и наклонных выработок, расположенных в осадочных и изверженных породах и вне зоны влияния очистных работ, следует определять по формуле

U = kθkαkskвKtUт,

(Е.1)

где Uт - смещение пород, мм, принятое за типовое, определяемое по графикам, представленным на рисунке Е.1 в зависимости от расчетного сопротивления пород сжатию Rc и расчетной глубины расположения выработки Hр;

kα - коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки относительно простирания пород или основных плоскостей трещиностойкости, определяемый по таблице Е.2.

Таблица Е.2

kθ - коэффициент направления смещения пород: при определении смещений со стороны кровли или почвы (в вертикальном направлении) kθ равен 1, при определении боковых смещений пород (в горизонтальном направлении) kθ определяется по таблице Е.2;

ks - коэффициент влияния размера выработки, определяемый по формуле

ks = 0,2(b - 1),

(Е.2)

где b - ширина выработки в проходке (вчерне), м;

kв - коэффициент воздействия других выработок, принимаемый для одиночных выработок и камер равным 1,0, для сопряжений с односторонним примыканием выработки - 1,4, для сложных сопряжений с примыканием выработок в виде двустороннего заезда или пересекающихся выработок - 1,6, для параллельных выработок если расстояние между ними равно или более допустимого Lд = (b1 + b2kL, то kв= 1.

Если расстояние между параллельными выработками L менее Lд, то коэффициент kв определяется по формуле

                                                                                                                      (Е.3)

где L - расстояние между выработками, м; b1 + b2 - суммарная ширина взаимовлияющих выработок в проходке (вчерне), м;

kL - коэффициент, определяемый по таблице Е.3;

Kt - коэффициент влияния времени возведения крепи. Для выработок, срок службы t которых более 15 лет, Kt равен 1, при t менее 15 лет Kt определяют по графикам, представленным на рисунке Е.2.

 

Рисунок Е.1 - Графики для определения типового смещения пород Uт

Рисунок Е.2 - Графики для определения коэффициента Kt при t от 1 года до 15 лет

Таблица Е.3

Примечания

1 Определение расчетных смещений пород для выработок, располагаемых в зоне влияния очистных работ, должно проводиться по методикам специализированных организаций.

2 Значение смещений U для соляных и подобных им пород следует определять по формуле

U = 500εθb(1 + 0,07t)kв,

(Е.4)

где εθ - относительные деформации пород за первый год службы выработки, определяемые по графику на рисунке Е.3;

b - ширина выработки в проходке (вчерне), м;

t - срок службы выработки, лет;

kв - по формуле (Е.1).

Рисунок Е.3 - График для определения εθ

 

Е.2 Расчет давления горных пород на крепь горизонтальных и наклонных выработок

    Расчетная нагрузка на все виды крепи, за исключением рамных податливых, определяется дифференцированно в кровле и почве (в вертикальном направлении), в боках (в горизонтальном направлении), а при угле падения пород α от 20° до 50° и по нормали к напластованию - по формуле

Р = γfγnmвPн,

(Е.5)

где Рн - нормативная нагрузка на крепь, кПа (тс/м2);

γf - коэффициент надежности по нагрузкам, принимаемый по таблице Е.4;

γn - коэффициент по ответственности, принимаемый для главных вскрывающих выработок равным - 1,1; для остальных - 1;

mв - коэффициент условий проведения выработок, принимаемый равным 1 при буровзрывном способе, а при комбайновом способе проведения выработок -принимаемый по таблице Е.5.

Примечание - Расчетную нагрузку на рамные податливые крепи определяют по методикам специализированных организаций.

Таблица Е.4

Таблица Е.5

    Нормативную нагрузку Рн определяют по графику, представленному на рисунке Е.4, в зависимости от смещений U с учетом смещений до установки крепи Ut, сжатия забутовочного материала Uз и конструктивной податливости крепи Uкр.

Смещения, происходящие до установки крепи Ut определяют по формуле

Ut = UKt,

(Е.6)

где Kt - коэффициент влияния времени на смещение пород, определяют по графику на рисунке Е.5.

    Смещения, компенсируемые за счет сжатия забутовочного материала Uз, зависят от сжимаемости материала, толщины забутовочного слоя и расчетной нагрузки на крепь и определяются опытным путем. Для забутовочного материала из дробленых пород при отсутствии опытных данных значение Uз допускается принимать равным 2 % толщины забутовочного слоя.

Рисунок E.4 - Графики для определения нормативной нагрузки на крепь

Рисунок E.5 - Графики для определения коэффициента Kt при t менее одного года

    Конструктивную податливость крепи Uкр принимают по ее технической характеристике. Для монолитных бетонных и железобетонных типов крепи при определении конструктивной податливости Uкр следует учитывать значение усадки и ползучесть бетона при твердении, которые следует принимать: для однопутевых выработок равными 20 мм, для двухпутевых - 40 мм.

Е.3 Определение давления горных пород на крепь камер

Расчет нагрузок на крепь камер следует проводить:

для протяженных камер (при отношении длины камеры к ее ширине более 5) по Е.2;

для камер ограниченной длины по формуле

Рk = kснkвкР,

(Е.7)

где Р - расчетная нагрузка на крепь выработки, определяемая по формуле (Е.5);

kсн - коэффициент снижения нагрузок на крепь камер, определяемый в зависимости от категории устойчивости пород по рисунку Е.6;

kвк - коэффициент влияния выработок, примыкающих к длинной стороне камеры, определяется в зависимости от соотношения пролетов камеры Вк и примыкающей выработки Вв по таблице Е.6

Lк - длина камеры; Вк - ширина камеры; I, II, III, IV - категории устойчивости пород

Рисунок Е.6 - Графики для определения коэффициента kсн

Таблица Е.6