tehspgrv47

Таблица 10 – Рекомендуемая минимальная глубина заложения выработки под нарабатывающим пластом

Расчетная		глу-	Минимальная глубина (м) заложения выработки
бина расположе-			под нарабатывающим пластом при сопротивлении
ния выработки			пород сжатию Rc , МПа
Нр, м
				до 40				40 60					более 60
300				15				10					10
600				20				15					10
900				25				20					15
1200				30				25					20
1500				35				30					25
Таблица 11 – Значения коэффициента влияние времениkt1
Время			Значение коэффициента kt1								при Н/Rc
влияния
очист-		10	20		30	40			50		60		70		80
ных ра-
бот, лет
1		1,0	1,0		1,0	1,0			1,0		1,0		1,0		1,0
2		1,01	1,06		1,13	1,16			1,20		1,25		1,30		1,35
3		1,01	1,07		1,24	1,28			1,35		1,42		1,46		1,55
4		1,02	1,08		1,34	1,34			1,44		1,55		1,64		1,73
5		1,02	1,10		1,38	1,42			1,55		1,65		1,75		1,90
6		1,03	1,12		1,40	1,48			1,62		1,74		1,88		2,04
8		1,04	1,16		1,43	1,60			1,74		1,88		2,05		2,25
10		1,05	1,18		1,46	1,68			1,83		2,00		2,20		2,45
12		1,06	1,21		1,48	1,73			1,92		2,10		2,30		2,60
15		1,07	1,24		1,51	1,76			2,04		2,25		2,50		2,79

где kt – коэффициент, учитывающий влияние времени на сме-

щения пород; при определении kt принимают время поддержания выработки до надработки;

kt1 – коэффициент влияния времени поддержания выработки после надработки, который необходимо определить по табл.11 [4];

Uн – смещения пород в зоне влияния временного опорного давления надрабатывающей лавы, определяемые по рис. 13 [4];

31

				hН=40 м					50				60			70			80				100		120		Rc=5 МПа			10			15			20		30				40
																																															50
		30
	20
																																													60
	10
																																													70
																																														80
																																												100
																																													120
	UН, мм										300				200					100															800
						400																				0		400											1200					НР, м

Рисунок 13 – Номограмма для определения смещений пород UН при надработке выработок, hн – расстояние до надрабатывающего пласта

vн – скорость смещений пород в выработке после надработки,

определяемая по номограмме рис. 14 [4].

При отработке свит из трех и более пластов, если выработки попадают под влияние неоднократной надработки, общие смещения пород в выработке определяются как сумма смещений от каждой надработки с уменьшением смещений от последующих надработок по сравнению с расчетными в 1,5 раза.

4.3 Выбор типа и параметров крепи

4.3.1 Общие принципы выбора крепи подготовительных выработок

При выборе типа крепи необходимо учитывать ее назначение и возможную область применения, которая изложена в [8, 14, 15]. Предварительно тип крепи следует выбирать по рассчитанным смещениям пород, а окончательно ее рациональная конструкция уточняется после определения параметров крепи согласно [3, 5, 7].

Металлические рамные податливые крепи. Характеристика параметров металлических податливых крепей приведена в табл. 12, а область рационального использования в табл. 13.

32

			vн															20													40
						Rc=5 МПа				10					15								30
мм/мес
	12
																																		50
	10
																																	60
		8
																																70
		6
																																80
		4
																													100
																															120
		2
			0
							200				400			600				800			1000				1200		1400			НР, м

Рисунок 14 – Скорость смещений пород в выработке после надработки

Таблица 12 – Параметры металлических податливых крепей

Тип	Сопротивление крепи в податливом режиме Ns (кН) в зави-
	симости от вида соединительных узлов при ширине выра-
спецпрофиля	ботки в свету (м)
	менее 2,75		2,76-3,75		3,76-4,7	более 4,7
		ЗПП (КМП-А3, А5)
СВП-17	160		150		140	130
СВП-19	180		160		150	140
СВП-22	210		200		190	180
СВП-27	-		230		210	190
	ЗСД (КМП-А3, А5; КМП-Т (П))
СВП-17	200		180		170	160
СВП-19	220		200		190	180
СВП-22	240		230		220	210
СВП-27	-		260		250	240
СВП-33	-		-		320	310

33

Продолжение таблицы 12

Тип		Сопротивление крепи в податливом режиме Ns (кН) в зави-
		симости от вида соединительных узлов при ширине выра-
спецпрофиля		ботки в свету (м)
		менее 2,75		2,76-3,75	3,76-4,7	более 4,7
ЗПК, ОЗШ, АП-3Ум (КМП-А3, А4; А5; КМП-К4; КМП-Т (П))
СВП-17		200		190	-	-
СВП-19		240		230	220	-
СВП-22		280		260	260	240
СВП-27		-		300	290	290
СВП-33		-		-	340	320
		ЗСД (КМП-Т (П) со средней стойкой)
СВП-22		-		420	420	-
СВП-27		-		490	490	-
	ЗПК, ОЗШ, АП-3Ум (КМП-Т (П) со средней стойкой)
СВП-22		-		500	500	-
СВП-27		-		570	570	-

Таблица 13 – Область рационального применения крепей подготовительных выработок

	Тип крепи		Область рационального использования
			Выработки как вне так и в зоне влияния очистных
металлическая		КМП-А3	работ, при суммарном смещении пород кровли до
			400 мм, боков – до 200 мм, Sсв до 20 м2, срок
			службы выработки более 2-х лет.
		КМП-А4	То же, при смещении пород кровли до 400 мм,
			боков – до 500 мм.
		КМП-А5	То же, при смещении пород кровли до 1000 мм,
Рамная			боков – до 300 мм.
			Выработки, примыкающие к выработанному про-
		КМП-Т (П)	странству и подверженные активному влиянию
			очистных работ, при суммарном смещении пород
			кровли до 1300 мм, боков – до 400 мм.
		Рамная	Срок службы выработки до 3-х лет, площадь по-
			перечного сечения в свету – до 10,5 м2. Смещения
	смешанная		пород до 200 мм.
	Деревянная		Срок службы выработки до 3-х лет при смещениях
			пород до 150 – 200 мм.
	Анкерная		Ожидаемые смещения пород до 300 мм.
Рамно-анкерная			Ожидаемые смещения пород более 300 мм.
			34

Крепь КМП-А3 (металлическую податливую арочную трехзвенную) следует применять для крепления горизонтальных и наклонных выработок с продолжительным сроком службы (более 2-х лет), проводимых и поддерживаемых как вне, так и в зоне влияния очистных работ при прочности пород кровли менее 80 МПа, углах падения пласта до 35º, смещениях пород кровли до 400 мм и боков до 200 мм и отсутствии пучения почвы. Площадь поперечного сечения выработки с крепью КМП-А3 не превышает 20 м2 [9]. Для изготовления крепи используют специальный взаимозаменяемый профиль (СВП-17, 19, 22, 27 и 23).

В качестве узлов податливости используют замки, состоящие из прямых планок и скоб (тип ЗПП) и типа ЗСД конструкции ДонУГИ, замки типа ЗПК НИИОГР, ОЗШ (ДонУГИ), АП-ЗУм (ПечерНИИПроект). Конструктивная податливость КМП-А3 с замками ЗПП, ЗСД - 300 мм, сзамком ЗПК - 400 мм.

Крепь КМП-А4 (четырехзвенную) следует применять для крепления горизонтальных и наклонных выработок преимущественно двухпутевого сечения с продолжительным сроком службы, поддерживаемых вне и в зоне влияния очистных работ. Наличие верхнего узла податливости позволяет использовать крепь в выработках со значительным давлением стороны боков и в условиях наклонного и крутого падения пород. Конструктивная податливость крепи – 400 мм, однако с учетом зазоров в закрепном пространстве может компенсировать опускание кровли до 700 мм и сближение боков до 500 мм. При наличии пучения пород почвы следует использовать замкнутую конструкцию крепи причем замки должны быть с повышенным сопротивлением: ЗПК, ОЗШ и др.

Крепь КМП - А5 (пятизвенную) следует применять в выработках на больших глубинах, претерпевающих значительные смещения пород кровли (до 1200 мм, учитывая зазоры в закрепном пространстве). Повышенная конструктивная податливость 600, 800 и 1000 мм достигает за счет установки дополнительных стоек соответственно длиной 700, 900 и 1200 мм.

Крепь КМП - К4 (К6) (кольцевую четырех (шести)- звенную) следует применять для крепления горизонтальных и наклонных выработок, проводимых в слабых породах, вне зоны и в зоне влияния очистных работ при значительном всестороннем давлении или пучащих породах почвы. Конструктивная податливость крепи – 600 мм.

Крепь КМП-Т (П) (трапециевидную, прямоугольную, бочкообразную) следует применять для крепления горизонтальных и наклон-

35

ных выработок, в основном примыкающих к выемочному участку и подверженных интенсивному влиянию очистных работ. При наличии пучения возможна установка лежня в почве выработки. В зависимости от длины составных стоек конструктивная податливость этой крепи может быть доведена до 700-1300 мм, ожидаемые смещения со стороны боков – 400 мм. При наличии в непосредственной кровле пласта слоя пород с Rc 60 МПа ширина выработки может доставлять до

5,4 м, при прочности пород кровли Rc 50 60 МПа ширина выработ-

ки допускает до 4,2 м, в других условиях рекомендуется комбинация с анкерной крепью. Двухстоечную крепь КМП-Т(П) следует применять в магистральных выработках вне зоны влияния очистных работ и в выемочных выработках, погашаемых после первой лавы (при мощности пласта более 1,2 м). В выработках, эксплуатируемых на границе с выработанным пространством, следует применять трехстоечную крепь КМП-Т (П), т.е. с одной средней стойкой.

Рамные смешанные крепи. Смешанную крепь из металлических верхняков и деревянных (железобетонных) стоек следует применять для крепления горизонтальных и наклонных выработок в зонах с установившимся горным давлением при ожидаемых смещениях до 200 мм. Площадь поперечного сечения выработок в свету – до 10,5 м2, длина верхняка – от 2 м до 3,4 м. Срок службы крепи с деревянными стойками до трех лет. В качестве верхняка используется СВП-17(22, 27) или двутавровые балки № 18 и № 20 (табл. 14).

Таблица 14 – Параметры смешанной крепи

Площадь	Длина	Сопротивлениерамы (кН) припрофилепроката
выработки	верхняка,	СВП-17	СВП-22	СВП-27	І №18	І №20
Sсв, м2	м
3,7-5,6	2,0	176	-	-	200	-
3,7-5,6	2,2	160	-	-	181	227
5,9-6,5	2,4	147	224	-	167	208
7,0	2,6	136	207	-	155	193
7,5-8,2	2,8	126	192	261	143	179
9,4	2,9	122	185	252	138	173
8,7	3,0	118	179	243	133	167
10,0	3,2	110	168	228	125	156
8,7-9,5	3,3	106	164	220	122	151
10,5	3,4	102	160	214	120	146
			36

Деревянная крепь. Деревянную рамную крепь следует применять для крепления подготовительных выработок, поддерживаемых вне и в зоне влияния очистных работ, с небольшим сроком службы (до трех лет) при смещениях пород до 150-200 мм. Параметры деревянной крепи даны в табл. 15.

Деревянная крепь имеет трапециевидную или прямоугольную форму, может быть неполной (без лежня), полной (с лежнем) или усиленной (со средней стойкой или подкосами). Крепь усиливают в условиях повышенного горного давления и при большой ширине выработки.

Наклонные подготовительные выработки крепят прямоугольными, а при малых углах (до 25º) – трапециевидными рамами. Устойчивость крепи при значительном угле наклона обеспечивается за счет применения распорок и опорных рам. Выработки с углом наклона более 30º крепят полными крепежными рамами.

Печи, сбойки и прочие наклонные (до 45º) выработки небольшой площади поперечного сечения, проводимые по пласту угля без подрывки боковых пород, крепят рамами из двух-трех стоек, подбиваемых под распил.

Таблица 15 – Параметры деревянной крепи

Площадь	Длина	Сопротивлениерамы (кН) придиаметре
выработки	верхняка,			верхняка, см
Sсв, м2	м	16	18		20	22	24
3,7-5,6	2,0	64	91		125	-	-
3,7-5,5	2,2	58	83		114	-	-
4,2-6,5	2,4	54	76		105	-	-
4,8-6,5	2,6	-	70		97	-	-
5,2-7,2	2,8	-	65		90	119	-
5,2-7,2	3,0	-	61		84	111	-
6,4-7,4	3,2	-	57		78	104	-
6,4-8,0	3,4	-	54		74	98	-
6,4-9,4	3,6	-	-		70	93	-
7,4-9,8	3,9	-	-		64	86	-
7,6-10,3	4,1	-	-		61	81	106
7,9-11,1	4,5	-	-		56	74	97
9,5-12,0	4,8	-	-		-	70	90
10,4-12,5	4,9	-	-		-	-	89
10,4-12,5	5,0	-	-		-	-	87
			37

Анкерная и рамно-анкерная крепь. Анкерная крепь на уголь-

ных шахтах применяется как в сочетании с рамной крепью, так и самостоятельно. В качестве основной крепи анкера рекомендуется применять при расчетных смещениях пород до 300 мм. При смещениях до 100 мм параметры анкерной крепи можно не рассчитывать, а принимать по табл. 16. При смещениях пород более 300 мм анкерную крепь устанавливают только в комбинации с рамной крепью.

Анкерные крепи по характеру закрепления подразделяют на замковые и беззамковые. Параметры основных типов анкеров приведены в табл. 17.

Таблица 16 – Параметры анкерной крепи

Расчетные	Параметры крепления анкерной крепью
смещения	во вскрывающих выработках		в подготавливающих
пород, мм				выработках
	Анкеры длиной 1,5 м с плот-		Анкеры длиной 1,5 м с
	ностью установки 1 анкер/м2,		плотностью			установки
Менее 50	с опорными плитами и ре-		1 анкер/м2, с опорными
	шетчатой затяжкой в комби-		плитами		и	решетчатой
	нации с набрызгбетоном тол-		затяжкой
	щиной 40 – 50 мм
	Анкеры длиной 1,8 м с плот-		Анкеры длиной 1,8 м с
	ностью установки 1 анкер/м2,		плотностью			установки
50 - 100	с металлическими подхвата-		1 анкер/м2, с металличе-
	ми и решетчатой затяжкой		вскими		подхватами и
	комбинации	с набрызгбето-	решетчатой затяжкой
	ном толщиной 50 – 80 мм
100 - 300	По расчету		По расчету
Более 300	В комбинации с рамной кре-		В комбинации с рамной
	пью		крепью
Таблица 17 – Параметры анкеров
				Конструк-			Несущая
Тип анкера	Диаметр	Длина анкера, мм		тивная по-			способность
	стержня, мм			датливость,			анкера,
				мм			Nsa, кН
	Металлические замковые анкеры
ЩК-1,3	20	1200-2400		до 50			95
АК-8	20	1000-2400		20-140			25-108
		38

(15)

(16)

Продолжение таблицы 17

			Конструк-	Несущая
Тип анкера	Диаметр	Длина анкера, мм	тивная по-	способность
	стержня, мм		датливость,	анкера,
			мм	Nsa, кН
АКМ	16	1000-2400	20-120	40-96
ШР-1	20	1600, 1800, 2000	до 50	50-100
	Металлические клино-щелевые анкеры
КЩА	20-25	1600-2200	до 50	40-80
Анкеры с закреплением химическими составами типа АКХ
АСП	18-25	800-3400	-	88-95
АКП	18-20	800-3400	до 50	88-95
	Анкеры с закреплением цементными
	или фосфогипсовыми растворами
АКПН	18-25	800-3400	-	95

4.3.2 Расчет параметров рамной податливой крепи

Порядок расчета параметров основной рамной крепи и средств

ееусиления заключается в следующем.

Впервую очередь необходимо рассчитать смещения пород на

контуре выработки в массиве горных пород (Uо или UIо ) по методике, изложенной в разделе 4.2. Далее следует определить расчетную нагрузку на 1 м выработки со стороны кровли и боков:

Ркр Pн kп kпр b ;

Рб Pн kп kпр h

где b и h – ширина и высота выработки в проходке;

Рн – нормативная удельная нагрузка (КПа), определяемая по

табличным данным, приведенным в [5], или по рис. 15, построенному на основе данных натурных наблюдений в зависимости от ожидаемых смещений пород и размеров выработки [3];

kп – коэффициент, характеризующий перегрузку и степень на-

дежности выработки; для подготавливающих выработок принимается равным 1 [5]; для вскрывающих выработок при І категории устойчиво-

сти kп =1,4; приII – kп =1,2; приIII – kп =1,15; приIV – kп =1,1 [3];

kпр – коэффициент влияния способа проведения выработок; при комбайновом способе значения kпр заданы величинами 0,6; 0,8; 1,0 и

39

1,1 соответственно при H /Rc до 16, 16-20, 20-25 и более 25; при буровзрывном, смешанном, а также при проведении выработок по обру-

шенным породам выработанного															пространства любым способом –
kпр = 1 [5].
				РН,				кПа
																					b, м
																					6,0
		250																			5,6
																					5,4
																					5,0
																					4,4
	200																				4,0
																					3,6
																					3,4
																					3,0
			150
		100
				50
					0					500			1000			1500			U, мм

Рисунок 15 – Нормативная удельная нагрузки Рн

Значения нормативной нагрузки для незамкнутых типов крепи следует принимать по смещениям пород кровли, а для замкнутых крепей – по наибольшей величине смещений со стороны кровли, почвы или боков.

Плотность n установки рам металлической податливой, смешанной и деревянной крепей на 1 м длины выработки находят делением расчетной нагрузки Р на сопротивление одной рамы крепи Ns:

n P/ Ns , (17)

где Ns – несущая способность рамной крепи (кН), принимаемая по справочным данным [15].

Паспортную плотность установки крепи, согласно [5], принимают по ближайшему значению n в ряду: 0,8; 1,0; 1,1; 1,25; 1,33; 1,43; 1,67; 2,0; 2,25; 2,5; 2,67; 3,0; 4,0.

Предельной плотностью металлической податливой рамной крепи рекомендуется считать 2 рамы/м, а деревянной – 4 рамы/м. При плотности n>2 рам/м крепь необходимо выбирать с учетом снижения смещений пород за счет применения дополнительных мер по активному управлению горным давлением (установка средств усиления крепи,

40