tehspgrv47

9.2Дополнительные скобы узла податливости;

9.3Анкера между рамами крепи;

9.4Перекрепление выработки.

10. Во время практики студент установил нижеприведенные типичные нарушения технологий поддержания выработок, примыкающих к очистным забоям, при отработке одиночного пласта. С чем вы согласны со студентом?

10.1Проведение выработок без запаса сечения на величину смещений пород за весь срок службы;

10.2Несоответствие формы и конструкции крепи характеру смещений пород по периметру выработки;

10.3Ремонт деформированных элементов крепи и подрывка почвы в зоне влияния очистных работ как средство поддержания выработки в нормальном состоянии.

6 ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ

Пример 1. Пластовая выработка, погашаемая за очистным забоем, проводится комбайновым способом по простиранию на глубине 800 м. Форма поперечного сечения – арочная. Срок службы – 10 лет. Угол падения пород – 150. Характеристика слоев пород: 1 – песчаник,

Rc = 91 МПа, m1 = 4,8 м; 2 – алевролит,						Rc	= 60 МПа,		m2	= 1,3 м; 3 –
аргиллит,		Rc	= 40 МПа,	m3	= 2,2 м;	4	–	уголь,	Rc	= 18 МПа,
m4	= 1,2 м;	5	– аргиллит,	Rc	= 38МПа,		m5	= 2,4 м;	6 – алевролит,
Rc	= 65 МПа,		m6 = 4,0 м.	Ширина в		проходке b = 4,12 м, высота

h = 3,56 м. Площадь поперечного сечения выработки в свету до осадки

Sсв = 10,3 м2.

Решение

Составляем расчетную схему согласно требований СНиП [2] (рис. 20).

Определяем расчетную прочность пород. Для всех пород при-

нимаем kc = 0,9 (табл. 2). Тогда Rc1 = 91∙0,9 = 81 МПа; Rc2 = 60∙0,9 = 54 МПа; Rc3 = 40∙0,9 = 36 МПа; Rc4 = 18∙0,9 = 16,2 МПа; Rc5 = 38∙0,9 = 34,2 МПа; Rc6 = 65∙0,9 = 58,5 МПа.

Определяем расчетное сопротивление сжатию пород кровли, почвы и боков по зависимости (3):

Rс.кр 82 3,98 54 1,3 36 0,9 69,4МПа ; 3,98 1,3 0,9

51

		Rс.пч	34,2 1,34 58,5 2,78 50,6МПа ;
			1,34 2,78
		Rс.бок 36 1,3 16,2 1,2 34,2 1,06		28,8МПа .
			1,3 1,2 1,06
			м
		Rc = 91 МПа	3,98	6,18 м
			1,3 м	1,5b =
		Rc = 60 МПа	0,9
			м
		Rc = 40 МПа	1,06 1,2 1,3	h = 3,56 м
		Rc = 18 МПа
			м
		Rc = 38 МПа	2,78 м 1,34	b = 4,12 м
		Rc = 65 МПа
			b = 4,12 м
		Рисунок 20 – Расчетная схема к примеру 1
	тию:	Средневзвешенное сопротивление пород кровли и почвы сжа-
		82 3,98 54 1,3 36 2,2 16,2 1,2 34,2 2,4 58,5 2,78 53,4МПа.
	R
	с.ср	3,98 1,3 2,2 1,2 2,4 2,78
		Определяем смещения пород кровли, почвы и боков в период
	существования выработки вне зоны влияния очистных работ по фор-
	мулам (4). При этом принимаем следующие значения коэффициентов
	и типовых смещений:
		k = 1 (табл. 4);	k = 0,35 (табл. 4) при определении боковых
	смещений;
			52

коэффициент kш определяем по формулам (5, 6); для почвы и кровли kш 0,2 (4,12 1) 0,62 , для боков kш 0,2 (3,56 1) 0,51;

kв = 1 (см. раздел 4.2.1);	kt = 1 (рис. 3);
Uт.кр =50 мм, Uт.пч =160	мм, Uт.бок =500 мм (см. рис.2 при

Н = 800 м и полученных значениях прочности пород кровли, почвы и боков).

Uо.кр 50 1 0,62 1 1 31мм ;

Uо.пч 160 1 0,62 1 1 100мм;

Uо.бок 500 1 0,35 0,51 1 1 89мм .

Нагрузку на 1 м выработки определяем по смещениям пород кровли по формуле (15):

Р 31 1 0,6 4,12 77 кН ,

где Рн = 31 кПа (рис. 15) при Uо.кр = 31 мм и b = 4,12 м; kп = 1 для подготовительной выработки;

kпр = 0,6 при Н/Rс.ср = 800/53,4 = 15.

Выбираем, согласно табл.12 и табл.13, в качестве основной крепи металлическую арочную податливую крепь КМП – А3 из СВП – 22 и замком ЗСД с сопротивлением в податливом режиме Ns = 220 кН и конструктивной податливостью = 400 мм (рис. 21).

5	3	А-А

2 4

1

А

А

1, 2 – прямоугольные скобы с резьбой; 3 – фигурный хомут; 4 – планка; 5 – гайки

Рисунок 21 – Узел податливости ЗСД конструкции ДонУГИ

Определяем плотность установки рам крепи по формуле (17):

53

n 77/ 220 0,3 рамы/м.

Принимаем паспортную плотность установки n = 0,8 рам/м. Проверяем крепь по податливости согласно условию (20):

400мм 31мм .

Условие выполняется. Следовательно, трехзвенная арочная металлическая крепь КМП – А3 из СВП – 22 с податливостью 400 мм и плотностью установки 0,8 рам/м обеспечит нормальную эксплуатацию рассматриваемой выработки в период ее существования вне зоны влияния очистных работ.

Выбираем средства усиления основной крепи на основании расчета по формуле (7) смещений пород кровли за весь срок службы выработки:

Uкр 31 520 1 1 0,4 239 мм,

где Uо.кр = 31 мм (рассчитано ранее); kкр = 1; ks = 1 (табл. 5);

kк = 0,4 (рис. 5 при Rс.пч = 50,6МПа и Rс.кр = 69,4 МПа); U1 = 520 мм

(рис. 4 при Rс.ср = 53,4 МПа, Н = 800 м).
	Определяем суммарную расчетную нагрузку на крепь выработ-
ки за весь срок службы по величине Uкр = 239 мм (15):
		Р1 78 1 0,6 4,12 193кН ,
	где Рн = 78 кПа (рис. 15 при Uкр = 239 мм и b = 4,12 м); kп						= 1
для	подготовительной			выработки;		kпр = 0,6	при
Н/ Rс.ср	= 800/53,4 = 15.
	Определяем плотность установки средств усиления (18):
	n	P1 n Ns		193 0,8 220	0,08шт/м ,
	1	Ns1	200
	где Р1 = 193 кН; n = 0,8 рам/м; Ns = 220 кН;					Ns1 = 200 кН – не-
сущая способность деревянной стойки (табл. 18).
	Окончательно плотность установки средств усиления выбираем

по технологическим соображениям n1= 0,4 шт/м, т.е. стойку усиления

устанавливаем под каждую вторую раму крепи и прогон. Проверяемкрепьпоподатливостив соответствиисусловием(21):

	400 239 1 1 239 мм,
где kос	= 1 (табл. 19 при Р = 77 кН); kус = 1 (табл. 20 при
n1 = 0,4); Uкр	= 239 мм.
	54

Условие выполняется. Окончательно принимаем трехзвенную крепь КМП – А3 из СВП – 22 с податливостью 400 мм, плотностью установки 0,8 рам/м. В зоне влияния очистных работ на расстоянии 30 м впереди лавы крепь усиливается деревянными стойками под прогон под каждую вторую раму.

Пример 2. Выработка проводится вприсечку к выработанному пространству без оставления угольной полосы по простиранию на глубине 500 м. Угол падения пород – 50. Характеристика вмещающих пород: 1 – алевролит, Rc = 52 МПа, m1 = 8 м; 2 – аргиллит, Rc = 30 МПа,

m2 = 1,0 м; 3 – уголь, Rc = 12 МПа, m3 = 2,5 м; 4 – аргиллит,

Rc = 28 МПа, m4 = 1,5 м; 5 – алевролит, Rc = 60 МПа, m5 = 3,0 м.

Выработка пройдена комбайновым способом. Ширина в проходке b = 3,5 м, высота h = 3,0 м. Площадь поперечного сечения выработки в свету до осадки Sсв = 9 м2.

	Решение
	Составляем расчетную схему согласно требований СНиП [2]
(рис. 22).
	Определяем расчетную прочность пород, приняв для всех слоев
kc	= 0,9 (табл. 2). Тогда Rc1 = 52∙0,9 = 46,8 МПа; Rc2 = 30∙0,9 =
27 МПа; Rc3			= 12∙0,9 = 10,8 МПа; Rc4 = 28∙0,9 = 25,2 МПа;
Rc5	= 60∙0,9 = 54 МПа.
	Определяем расчетное сопротивление сжатию пород кровли и
почвы (3):					46,8 4,75 27 0,5
			R					44,9МПа ;
			с.кр			4,75 0,5
			R			25,2 1,5 54 2,0		41,7МПа .
			с.пч			1,5 2,0
	Средневзвешенное сопротивление пород кровли и почвы сжа-
тию:			46,8 4,75 27 1,0 10,8 2,5 25,2 1,5 54 2,0
	R								35,9МПа.
	с.ср		4,75 1,0 2,5 1,5 2,0

Выбираем основную крепь. Для этого определяем смещения пород по формулам (10):

UI о.кр (160 2 48) 1 0,95 0,48 116,7 мм ;

UI о.пч (160 2 48) 1 0,95 (1 0,48) 126,4 мм;

55

	Rc = 52 МПа	4,75 м	м
			= 5,25
			1,5b
	Rc = 30 МПа	0,5 м
		2,5 м 0,5	h = 3,0 м
	Rc = 12 МПа
	Rc = 28 МПа	м	3,5м
		1,5
	Rc = 60 МПа	2,0 м	b =
		b = 3,5 м
	Рисунок 22 – Расчетная схема к примеру 2

UI о.бок 0,5 (160 2 48) 1 0,95 121,5мм,

где U I

= 160 мм при Н = 500 м и R

= 35,9 МПа (рис. 6);

пр

с.ср

v0I

= 48 мм/мес

(рис. 7);

kI = 1 (по условию

полной

присечки);

ks

= 0,95

(при

S = 9 м2

в

табл. 5);

kк

= 0,48 (рис. 5

при

Rс.пч = 41,7 МПа и Rс.кр = 44,9 МПа).

Нагрузку на 1 м выработки определяем по смещениям пород

кровли по формуле (15):

Р 42 1 0,6 3,5 88,2 кН ,

где Рн

=

42 кПа (рис.15

при

UIо.кр

= 116,7 мм и

b = 3,5 м);

kп

= 1

для

подготовительной

выработки;

kпр

= 0,6

при

Н/ Rс.ср = 500/35,9 = 14.

Исходя из ширины выработки выбираем в качестве основной

56

крепи металлическую арочную податливую крепь КМП – А3 из СВП–17 и замком ЗСД с сопротивлением в податливом режиме Ns = 180 кН и конструктивной податливостью = 360 мм (рис.21).

Определяем плотность установки рам крепи по формуле (14): n 88,2/180 0,5 рам/м.

Принимаем паспортную плотность установки n = 0,8 рам/м. Проверяем крепь по податливости согласно условию (20):

360 мм 88,2 мм .

Условие выполняется. Следовательно, трехзвенная арочная металлическая крепь КМП – А3 из СВП – 17 с податливостью 360 мм и плотностью установки 0,8 рам/м обеспечит нормальную эксплуатацию рассматриваемой выработки в период ее существования вне зоны влияния очистных работ.

Выбираем средства усиления основной крепи на основании смещений пород кровли за весь срок службы выработки, определяемых по формуле (9):

UкрI 116,7 420 1 0,95 0,48 1 308мм ,

где UIо.кр = 116,7 мм (рассчитано ранее); UI1 = 420 мм (рис. 8

при Rс.ср = 35,9 МПа, Н = 500 м); kкр = 1; ks = 0,95 (табл. 5); kк = 0,48

(рис. 5 при Rс.пч = 41,7 МПа, и Rс.кр = 44,9 МПа); kI = 1 (по условию полной присечки).

Определяем суммарную расчетную нагрузку на крепь выработ-

ки за весь срок службы по величине UкрI = 308 мм (15):

Р1 80 1 0,6 3,5 168кН ,

где Рн = 80 кПа (рис. 15 при UкрI = 308 мм и b = 3,5 м); kп = 1

для подготовительной выработки; kпр = 0,6 при Н/Rс.ср = 500/35,9 = 14.

Определяем плотность установки средств усиления из выраже-

ния (18):

n1 P1 n Ns 168 0,8 180 0,12 шт/м , Ns1 200

где Р1 = 168 кН; n = 0,8 рам/м; Ns =180 кН; Ns1 = 200 кН – не-

сущая способность деревянной стойки (табл. 18).

Окончательно плотность установки средств усиления выбираем по технологическим соображениям n1 = 0,4 шт/м, т.е. стойку усиления устанавливаем под каждую вторую раму крепи и прогон.

57

Проверяем крепь по податливости (21):

	360 308 1 1 308мм ,
где kос	= 1 (табл. 19 при Р =88,2 кН); kус = 1 (табл. 20 при
n1 = 0,4); UкрI	= 308 мм.

Условие выполняется. Окончательно принимаем трехзвенную крепь КМП – А3 из СВП – 17 с податливостью 360 мм, плотностью установки 0,8 рам/м. В зоне влияния очистных работ на расстоянии 30 м впереди лавы основная крепь усиливается деревянными стойками под каждую вторую раму и прогон.

Пример 3. Конвейерный уклон проводится буровзрывным способом по падению на глубине 800 м. Выработка сохраняется за первым очистным забоем для повторного использования и погашается за вторым очистным забоем. За первым очистным забоем она охраняется органной крепью. Время поддержания выработки между отработкой первого и второго очистных забоев – 2 года. Угол падения пород – 100. Форма поперечного сечения выработки – трапециевидная. Характеристика вмещающих пород: 1 – песчаник, Rc = 80 МПа, m1 = 8 м; 2 –

известняк, Rc = 110 МПа, m2 = 1,2 м; 3 – уголь, Rc = 12 МПа, m3 = 1,1 м; 4 – аргиллит, Rc = 35 МПа, m4 = 1,15 м; 5 – песчаник, Rc = 70

МПа, m5 = 3,0 м. Ширина выработки в проходке b = 4,52 м, высота h = 2,15 м. Площадь поперечного сечения выработки в свету Sсв = 7 м2.

Решение

Составляем расчетную схему согласно требований СНиП [2]

рис. 23.

Определяем расчетную прочность пород. Для всех пород при-

нимаем kc = 0,9 (табл. 2). Тогда Rc1 = 80∙0,9 = 72 МПа; Rc2 = 110∙0,9 = 99 МПа; Rc3 = 12∙0,9 = 10,8 МПа; Rc4 = 35∙0,9 = 31,5 МПа; Rc5 = 70∙0,9

= 63 МПа.

Определяем расчетное сопротивление сжатию пород кровли, почвы и боков (3):

Rс.кр 72 5,48 99 1,3 77МПа ; 5,48 1,3

Rс.пч 63 4,52 63МПа ; 4,52

58

		Rс.бок	10,8 1,1 31,5 1,05 21МПа .
			1,1 1,05
Rc = 80 МПа
		м	5,48м			1,5b=6,78 м
Rc = 110 МПа		1,0
Rc = 12 МПа			м			h=2,15м
			1,1м
Rc = 35 МПа		м
Rc = 70 МПа		1,05	4,52м			b=4,52 м
			b=4,52 м
Рисунок 23 – Расчетная схема к примеру 3
Средневзвешенное сопротивление пород кровли и почвы сжа-
тию:	72 5,48 99 1,3 10,8 1,1 31,5 1,05 63 4,52
R					63,4МПа.
с.ср		5,48 1,3 1,1 1,05 4,52
Выбираем основную крепь, устанавливаемую при проведении
выработки. Для этого определяем смещения пород кровли, почвы и
боков в период существования выработки вне зоны влияния очистных
работ по формулам (4). При этом:k				= 1 (табл. 4); k	= 0,35 (табл. 4)
при определении боковых смещений;				коэффициент kш	определяем по
формулам (5, 6); для почвы и кровли kш 0,2 (4,52 1)						0,7 , для бо-
ков kш 0,2 (2,15 1) 0,23; kв = 1 (см. раздел 4.2.1); kt						= 1 (рис. 3);
Uт.кр =40 мм, Uт.пч =95 мм, Uт.бок =760 мм (см. рис. 2 при Н = 800 м и
			59

полученных значениях прочности пород кровли, почвы и боков).

	Uо.кр	40 1 0,7 1 1 28мм,
	Uо.пч 95 1 0,7 1 1 67мм,
	Uо.бок 760 1 0,35 0,23 1 1 61мм.
	Нагрузку на 1 м выработки определяем по смещениям пород
кровли по формуле (15):
	Р 36 1 0,6 4,52 97,6 кН ,
	где Рн = 36 кПа (рис.15 при Uо.кр = 28 мм и b = 4,52 м); kп			= 1
для	подготовительной	выработки;	kпр = 0,6	при
Н/ Rс.ср	= 800/63,4 = 12,6.
	Исходя из рис. 23 выбираем в качестве основной крепи металли-

ческую трапециевидную податливую крепь КМП – Т из СВП - 27 и замком ЗСД (рис. 21) с сопротивлением в податливом режиме Ns = 240 кН и конструктивной податливостью = 700 мм.

Определяем плотность установки рам крепи по формуле (17): n 97,6/ 240 0,41рам/м.

Принимаем паспортную плотность установки n = 0,8 рам/м. Проверяем крепь по податливости согласно условию (20):

700 мм 28 мм .

Условие выполняется. Следовательно, трапециевидная металлическая крепь КМП – Т из СВП – 27 с податливостью 700 мм и плотностью установки 0,8 рам/м с большим запасом обеспечит нормальную эксплуатацию рассматриваемой выработки в период ее существования вне зоны влияния очистных работ.

Выбор средств усиления впереди первого очистного забоя и за первой лавой производим на основании расчета смещений пород по формуле (11):

Uкр 28 (420 0,46 1100 0,2 1) 1 0,85 379 мм ,

где Uо.кр = 28 мм (рассчитано ранее); kкр = 1; ks = 0,85 (табл. 5); kк = 0,46 (рис. 5 при Rс.пч = 63 МПа, и Rс.кр = 77 МПа); U1 = 420 мм (рис. 4 при Rс.ср = 63,4 МПа, Н = 800 м); m = 1100 мм (по условию); kохр = 0,2 (при применении органной крепи); kt1 = 1 (табл. 6).

Определяем расчетную нагрузку на крепь выработки по величи-

не Uкр = 379 мм (15):

Р1 105 1 0,6 4,52 284,7 кН ,

60