tehspgrv47

где Рн = 105 кПа (рис. 15 при Uкр = 379 мм и b = 4,52 м); kп							= 1
для	подготовительной				выработки;	kпр = 0,6	при
Н/ Rс.ср	= 800/63,4 = 12,6.
Определяем плотность установки средств усиления (18):
	n	P1 n Ns			284,7 0,8 240	0,37 шт/м ,
	1	Ns1		250

где Р1 = 284,7 кН; n = 0,8 рам/м; Ns = 240 кН; Ns1 = 250 кН – несущая способность стойки трения постоянного сопротивления типа Т (табл. 18).

Плотность установки средств усиления выбираем по технологическим соображениям и принимаем n1 = 0,4 шт/м, т.е. стойку усиления

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

		700 379 1 1 379 мм ,
	где kос = 1 (табл. 19 при Р = 97,6кН); kус					= 1 (табл. 20	при
n1 = 0,4); Uкр = 379 мм.
	Протяженность участка усиления крепи равна 30 м [5].
	Для определения средств усиления крепи впереди второго очи-
стного забоя рассчитываем смещения пород по формуле (12):
	Uкр 28 (2 420 0,46 1100 0,2 1) 1 0,85 543мм.
	Определяем суммарную расчетную нагрузку на крепь выработ-
ки за весь срок службы по величине Uкр = 543 мм (15):
		Р2 120 1 0,6 4,52 325кН ,
	где Рн = 120 кПа (рис. 15 при Uкр = 543 мм и b = 4,52 м); kп						= 1
для	подготовительной			выработки;		kпр = 0,6	при
Н/ Rс.ср	= 800/63,4 = 12,6.
	Определяем плотность установки средств усиления (19):
	n2	P2 n Ns		325 0,8 240	0,53шт/м,
		Ns2
			250

где Р2 = 325 кН; n = 0,8 рам/м; Ns = 240 кН; Ns2 = 250 кН – не-

сущая способность стойки трения постоянного сопротивления типа Т

(табл. 18).

Плотность установки средств усиления выбираем по технологи-

61

ческим соображениям и принимаем n2 = 0,8 шт/м, т.е. стойку усиле-

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

	700 543 1 0,8 434 мм ,
где kос	= 1 (табл. 19 при Р = 97,6 кН); kус = 0,8 (табл. 20 при
n2 = 0,8); Uкр	= 543 мм.

Условие выполняется. Окончательно принимаем податливую трапециевидную крепь КМП – Т из СВП – 27 с податливостью 700 мм, плотностью установки 0,8 рам/м. В зоне влияния очистных работ на расстоянии 30 м впереди первого очистного забоя основная крепь усиливается стойками трения постоянного сопротивления типа Т, которые устанавливаются под прогон и каждую вторую раму. Позади забоя первой лавы и впереди второго очистного забоя постоянная крепь усиливается теми же средствами усиления под каждую раму.

Пример 4. Пластовая выработка, охраняемая целиком угля, проводится буровзрывным способом по простиранию на глубине 900 м. Ширина угольного целика – 25 м. Форма поперечного сечения – арочная. Срок службы – 10 лет. Угол падения пород – 150. Характеристика

слоев пород: 1 – песчаник,

Rc = 75 МПа,

m1 = 8 м;

2

– аргиллит,

Rc

= 40 МПа, m2 = 2,5 м;

3

– уголь,

Rc

= 15 МПа,

m3

= 1,0 м; 4 –

алевролит,

Rc = 50 МПа,

m4

= 2,4 м;

5

–

песчаник,

Rc = 90 МПа,

m5

= 5 м. Ширина в проходке b = 4,5 м, высота h = 3,3м. Площадь по-

перечного сечения выработки в свету до осадки Sсв = 11,2 м2.

Решение

Составляем расчетную схему согласно требованиям СНиП [2]

(рис. 24).

Определяем расчетную прочность пород. Для всех пород при-

нимаем

kc = 0,9

(табл. 2). Тогда

Rc1 = 75∙0,9 = 67,5 МПа;

Rc2

= 40∙0,9 = 36 МПа; Rc3

= 15∙0,9 = 13,5 МПа;

Rc4

= 50∙0,9 = 45 МПа; Rc5

= 90∙0,9 = 81 МПа.

Определяем расчетное сопротивление сжатию пород кровли,

почвы и боков (3):

67,5 5,55 36 1,2

R

62МПа ;

с.кр

5,55 1,2

62

		м
	Rc = 75 МПа	5,55	6,75 м
		1,2 м	1,5b =
	Rc = 40 МПа	1,3 м	м
		1 м	= 3,3
	Rc = 15 МПа	1 м	h
	Rc = 50 МПа	1,4 м	м
	Rc = 90 МПа	3,1 м	b = 4,5
		b = 4,5 м
	Рисунок 24 – Расчетная схема к примеру 4

Rс.пч 45 1,4 81 3,1 70МПа ; 1,4 3,1

Rс.бок 36 1,3 13,5 1,0 45 1,0 32МПа . 1,3 1,0 1,0

Средневзвешенное сопротивление пород кровли и почвы сжа-

тию:

Rс.ср 67,5 5,55 36 2,5 13,5 1,0 45 2,4 81 3,1 57,5МПа. 5,55 2,5 1,0 2,4 3,1

Определяем смещения пород кровли, почвы и боков за весь срок существования выработки по формулам (13):

Uкр 1 0,7 1 (1 140 1 1,1 150) 214 мм ,

Uпч 1 0,7 1 (1 90 1 1,1 150) 179 мм,

Uбок 1 0,35 0,46 1 (1 550 1 1,1 150) 115мм,

63

где 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 (4,5	1) 0,7 , для боков kш 0,2 (3,3 1) 0,46;
kв = 1 (см. раздел 4.2.1);		kt = 1 (рис. 3);
Uт.кр =140 мм,	Uт.пч =90	мм, Uт.бок =550 мм (см. рис.2 при

Н = 900 м и полученных значениях прочности пород кровли, почвы и боков);

Uц = 150 мм (рис. 11 при В = 25 м и L0 = 57 м).

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

Р 77 1 1 4,5 347 кН,

где Рн = 77 кПа (рис. 15 при Uкр = 214 мм и b = 4,5 м); kп = 1

для подготовительной выработки; kпр = 1 (при буровзрывном способе

проведения).

В качестве основной крепи выбираем металлическую арочную податливую крепь КМП – А3 из СВП – 27 и замком ЗПК (рис. 25) с сопротивлением в податливом режиме Ns = 290 кН и конструктивной податливостью = 400 мм.

4

1

2

2

1– изогнутая планка;

2– скоба;

3– прижимная планка; 4– гайки

3

Рисунок 25 – Узел податливости ЗПК: а – конструкции НИИОГР; б – конструкции КузНИУИ

64

Определяем плотность установки рам крепи по формуле (17): n 347/290 1,2 рамы/м.

Принимаем паспортную плотность установки n = 1,25 рам/м. Проверяемкрепьпоподатливостив соответствиисусловием(21):

400 214 0,85 182мм ,

где kос = 0,85 (табл. 19 при Р = 347 кН); Uкр = 214 мм.

Условие выполняется. Следовательно, трехзвенная арочная металлическая крепь КМП – А3 из СВП – 27 с податливостью 400 мм и плотностью установки 1,25 рам/м обеспечит нормальную эксплуатацию рассматриваемой выработки.

Пример 5. Полевая выработка проводится буровзрывным способом на глубине 700 м. В период эксплуатации выработка попадает в зону надработки очистными работами. Расстояние до надрабатывающего пласта – 30 м. Форма поперечного сечения – арочная. Угол падения пород – 150. Прочность вмещающих пород Rc = 50 МПа. Ширина

в проходке b = 5,25 м, высота h = 3,6 м. Площадь поперечного сечения выработки в свету Sсв= 12,2 м2.

Решение

Определяем расчетную прочность пород. Принимаем kc = 0,9 (табл. 2). Тогда Rc = 50∙0,9 = 45 МПа.

Определяем смещения пород кровли, почвы и боков в период существования выработки вне зоны влияния очистных работ по формулам (3):

Uо.кр,пч 160 1 0,85 1 1 136мм,

Uо.бок 160 1 0,35 0,52 1 1 29мм,

где k = 1 (табл. 4); k = 0,35 (табл. 4) при определении боковых смещений;

коэффициент kш определяем по формулам (5, 6). Для почвы и кровлиkш 0,2 (5,25 1) 0,85, для боков kш 0,2 (3,6 1) 0,52;

kв = 1 (см. раздел 4.2.1); kt	= 1 (рис. 3);
Uт.кр =Uт.пч =Uт.бок =160 мм	(см. рис.2 при Н = 700 м и

Rc = 45 МПа).

В качестве основной крепи принимаем рамно-анкерную крепь. Поэтому рассчитанные смещения необходимо откорректировать с помощью коэффициента kанк :

65

U0.кр U0.кр kанк 136 0,62 84 мм,

где kанк = 0,62 (табл. 22 при b = 5,25, Н/Rс.ср = 15).

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

Р 53 1 1 5,25 278кН ,

где Рн = 53 кПа (рис.15 при Uо.кр = 84 мм и b = 5,25 м); kп = 1

для подготовительной выработки; kпр = 1 (при буровзрывном способе

проведения).

Плотность установки анкерной крепи принимаем равной nа = 1 анкер/м2, а длину определяем по зависимостям, приведенным на рис. 19. Принимаем для установки металлические замковые анкеры АКМ с несущей способностью Nsa = 40 – 96 кН (табл. 17).

Рассчитываем длину анкеров:

lа = lв + lз + lп = 1,25 + 0,4 + 0,05 = 1,7 м.

В дополнение к анкерной крепи выбираем металлическую арочную податливую крепь КМП – А3 из СВП – 33 с замком ЗПК (рис. 25) с сопротивлением в податливом режиме Ns = 320 кН и конструктивной податливостью = 400 мм.

Определяем плотность установки рам крепи по формуле (17): n 278/320 0,87 рам/м.

Принимаем паспортную плотность установки n = 1,0 рама/м. Проверяем крепь по податливости согласно условию (20):

400 мм 84 мм .

Условие выполняется. Следовательно, трехзвенная арочная металлическая крепь КМП – А3 из СВП – 33 с податливостью 400 мм и плотностью установки 1,0 рама/м совместно с анкерной крепью АКМ с несущей способностью Nsa = 40 – 96 кН 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 (14):

	Uкр 1 0,85 1 (1 160 1 230 12 4,5 1,06) 380мм,
где		kкр	= 1; kt1 = 1,06 (табл. 11);	Uн = 230 мм (рис. 13 при
Н = 700	м,	Rc	= 45 МПа, hн = 30 м); vн	= 4,5 мм/мес (рис. 14 при
Н = 700	м, Rc		= 45 МПа).

Рассчитанные смещения необходимо откорректировать с помо66

щью коэффициента kанк :

Uкр 380 0,62 236мм.

Определяем суммарную расчетную нагрузку на крепь выработки за весь срок службы по величине Uкр = 236 мм (15):

Р1 88 1 1 5,25 462 кН,

где Рн = 88 кПа (рис.15 при Uкр = 236 мм и b = 5,25 м); kп = 1

для подготовительной выработки; kпр = 1 (при буровзрывном способе

проведения).

Определяем плотность установки средств усиления (18):

	n	P1 n Ns		462 1,0 320	0,71шт/м,
	1	Ns1	200
где Р1	= 462 кН; n = 1 рама/м; Ns = 320 кН;					Ns1 = 200 кН – не-
сущая способность деревянной стойки (табл. 18).
Окончательно плотность установки средств усиления выбираем
по технологическим соображениям и принимаем						n1 = 1 шт/м, т.е.
стойку усиления устанавливаем под прогон и каждую раму крепи.
Проверяемкрепьпоподатливостив соответствиисусловием(21):
		400 236 0,9 0,7 149 мм,
где kос	= 0,9 (табл. 18 при Р = 278 кН); kус = 0,7 (табл. 20 при
n1 = 1,0); Uкр	= 236 мм.

Условие выполняется. Окончательно принимаем трехзвенную крепь КМП – А3 из СВП – 33 с податливостью 400 мм, плотностью установки 1 рама/м совместно с анкерной крепью АКМ. В зоне влияния очистных работ крепь усиливается деревянными стойками под прогон и каждую раму.

67

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Программа и методические указания по изучению дисциплины «Строительство горных выработок» (для студентов специальности 6.090301 «Разработка месторождений полезных ископаемых»)/ Сост. Г.В. Бабиюк. – Алчевск: ДГМИ, 2002. – 22 с.

2.СНиП ІІ-94-80. Подземные горные выработки. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1982. – 30 с.

3.Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи / ВНИМИ, ВНИИОМШС Минуглепрома СССР. – М.: Стройиздат, 1983. – 272с.

4.Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. – Л.: ВНИМИ, 1986. – 222 с.

5.Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных выработок. – Санкт-Петербург: ВНИМИ, 1991. – 125 с.

6.Прогрессивные паспорта крепления, охраны и поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой технологии отработки угольных пластов. – Л.: ВНИМИ, 1985. – 317 с.

7.Рева В.Н., Мельников В.Н., Райский В.В. Поддержание горных выработок. – М.: Недра, 1995. – 267 с.

8.Булат А.Ф., Виноградов В.В. Опорно-анкерное крепление горных выработок угольных шахт / ИГТМ НАН Украины – Днепропетровск, 2002.

–372с.

9.ГОСТ 21152-75. Сечения основных горных выработок. Основные размеры. – М.: Госстандарт СССР, 1976. – 81с.

10.НПАОП 10.1-1.01-05. Правила безпеки у вугільних шахтах. –

Київ, 2005. – 399с.

11.Правила технічної експлуатації вугільних шахт // Стандарт Мінуглепрому України. – Київ, 2006. – 353с.

12.СНиП 3.02.03. Подземные горные выработки. Правила производства и приемки работ. – М.: Стройиздат, 1985. – 35с.

13.Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. –

М.: Недра, 1981. – 140 с.

14.Отраслевая инструкция по применению рамных и анкерных крепей в подготовительных выработках угольных и сланцевых шахт. – М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1985. – 146с.

15.Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждихин А.Г. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник. – М.:

Недра, 1989. – 571с.

68