2

Министерство образования и науки РФ

Московский государственный геологоразведочный университет им. С. Орджоникидзе.

Кафедра горного дела и проведения горноразведочных выработок.

Проведение горизонтальных горноразведочных выработок

Учебное пособие.

Москва 2004 г.

УДК 622.267

Авторы и исполнители: Багдасаров Ш.Б., Карпиков А.П., Несмотряев В.И.,

Рудаков В.М., Чубаров В.В. Чирков А.В.

Учебное пособие по курсу: «Проведение горноразведочных выработок».

Приведены методики определения формы поперечного сечения выработок и материала крепи, расчета параметров БВР, проветривания, погрузки и транспортировки породы. Даны технические характеристики инструмента, оборудования и материалов, используемых чаще всего при проходке горизонтальных выработок.

Учебное пособие предназначено для студентов МГГРУ, изучающих курс «Проведение горноразведочных выработок»

Московский государственный геологоразведочный университет им. С. Орджоникидзе.

2004 г.

1. Выбор формы поперечного сечения выработки и материала крепи

Форма поперечного сечения горизонтальной выработки выбирается с учетом конструкции и материала крепи, которые в свою очередь, определяются устойчивостью пород в боках и кровле выработки. Необходимыми исходными данными для оценки устойчивости контура поперечного сечения являются:

• коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову “ f “;

• объемная плотность породы “ ρ “, кг/м;

• глубина заложения выработки “ H “, м;

• коэффициент длительной прочности массива пород “  “;

• коэффициент Пуассона “  “.

Выбор формы поперечного сечения выработки и материала крепи производится в следующем порядке:

1. Ориентировочно определяются прочностные характеристики горной породы – пределы ее прочности на сжатие:, МПа и растяжение: , МПа.

2. С учетом указанной в задании характеристики горных пород определяется категория их по трещиноватости (табл. 1).

3. Показатель устойчивости контура горной выработки вычисляется по формуле:

.

где, 10⁵ – переводной коэффициент.

Классификация горных пород по трещиноватости

Таблица 1

Категория по трещиноватости	Степень трещиноватости (блочности) массива	Среднее расстояние между трещинами, м	Удельная трещиноватость, трещ/м
I	Чрезвычайно трещиноватые (мелкоблочные)	До 0,1	Более 10
П	Сильнотрещиноватые (среднеблочные)	0,1 – 0,5	2 – 10
Ш	Среднетрещиноватые (крупноблочные)	0,5 – 1,0	1 – 2
IV	Малотрещиноватые (весьма крупноблочные)	1,0 – 1,5	0,65 – 1
V	Практически монолитные	Свыше 1,5	До 0,65

4. По значению П_у выбирается материал для крепления выработки:

• при П_у > 0,20 применяются либо комбинированные крепи, либо тяжелые виды крепи (бетон, железобетон).

• при П_у = 0,15  0,20 в качестве крепи используется дерево;

• при П_у  0,15 в породах 1 и II категории по трещиноватости выработку рекомендуется крепить набрызгбетоном, а в породах III-V категорий по трещиноватости целесообразнее использовать анкерную крепь;

• при П_у<0,05 выработка может проходиться без крепления, но окончательно этот вопрос может быть решен лишь после определения запаса устойчивости в боках и кровле выработки.

5. В соответствии с выбранным материалом для крепи, определяется форма поперечного сечения выработки. При креплении выработок деревом форма поперечного сечения принимается трапециевидная с углом наклона стоек к горизонту α = 83°.

П

рис.1

ри всех остальных видах крепи выработки проходятся прямоугольно-сводчатой формы поперечного сечения. Такая же форма придается и выработкам, пройденным без крепления (рис. 1). Эта форма поперечного сечения выработок характеризуется высотой свода “h_св”, радиусом осевой дуги свода “R” и радиусом дуг сопряжений с вертикальными стенками “ r “.

В породах с f > 12 высоту свода рекомендуется принимать

h_св = 0,25 b

где b – ширина выработки вчерне,

В менее крепких породах ( f  12) h_св = 0,33 b

Радиусы R и r принимаются следующими:

при h_св = 0,25 b, R  0,9 b и r  05 b

при h_св = 0,33 b, R   b и r  0,26 b.

6. В соответствии с заданными свойствами пород и принятой формой поперечного сечения выработки определяются значения коэффициентов для расчета запасов устойчивости ее боков и кровли:

а) коэффициент концентрации напряжений в боках выработки К, его значения варьируют в пределах от 1,8 до 3,2, а при расчетах можно принимать К = 2,5;

б) коэффициент концентрации напряжений в кровле выработки К₂, для выработок трапециевидной формы поперечного сечения К₂ = 1, для выработок прямоугольно-сводчатой формы поперечного сечения К₂ = 0,4 при h_св = 0,25 b и К₂= 0,3 при h_св = 0,33 b;

в) коэффициент бокового распора:

где  - коэффициент Пуассона;

г) коэффициент структурного ослабления пород К_с., значения которого в зависимости от трещиноватости пород приведены ниже:

Категория пород по трещиноватости	I	II	III	IV	V
Коэффициент структурного ослабления Кс	0,1-0,3	0.3-0,5	0,5-0.8	0,8-1,0	1,0

7. Определяются максимальные и минимальные напряжения на контуре горной выработки, МПа: σ_max=10^-5 · K₁ · ρ · H; σ_min=10^-5 · K₂ · ρ · λ · H.

8. Вычисляются пределы прочности массива пород на сжатие и растяжение, МПа: R_сж = σ_сж · ξ · K_с; R_p = σ_p · ξ · K_с

где  - коэффициент длительной прочности массива пород.

ξ = 1 – 0,7 для кварцевых и подобных пород;

ξ = 0,5 – 0,7 для осадочных пород.

9. Рассчитываются коэффициенты запаса устойчивости боков n_б и кровли n_кр

10. По полученным значениям n_б и n_кр окончательно решается вопрос о необходимости крепления и делается вывод о том, что является менее устойчивым – кровля или бока выработки. Выработка может проходиться без крепления при П_у < 0,05, n_б > 3, n_кр > 3.