- •4.Проведение капитальных и подготовительных выработок.
- •4.1 Выбор способа проведения выработок
- •4.2. Выбор формы поперечного сечения и типа крепи горной выработки
- •4.3. Определение площади поперечного сечения выработки
- •4.4. Расчет крепи
- •4.5. Технология проведения горной выработки
- •4.6 Расчёт проветривания выработки.
- •4.7 Разработка графика организации работ
- •4.8 Определение себестоимости проведения 1м выработки
4.4. Расчет крепи
В настоящее время наиболее широкое применение для крепления подготовительных (пластовых) выработок получила анкерная стали полимерная крепь. Она состоит из анкеров (диаметром dc 20 мм) быстротвердеющими смолами, и поддерживающих элементов (опорные шайбы, подхваты). В качестве затяжки широкое распространение получила металлическая сетка.
Параметрами анкерной крепи являются количество анкеров в ряду na, длина анкера la и расстояние между рядами анкеров aaн. Определение этих параметров, а также ряд других вопросов использовании анкерной крепи представлены в нормативной инструкции, регламентирующей применение анкерной крепи на угольных шахтах России. Далее представлена методика расчёта анкерной крепи в проекте, основанная на положениях инструкции. При расчёте по данной методике необходимо учитывать характеристику пород кровли, представленную в исходных данных.
Максимальная глубина проведения конвейерного штрека 250м. Угол падения пласта составляет 8 градусов, мощность пласта 4,8 м. Расчетное сопротивление пород кровли на сжатие Rск следует определять как усредненное для всех слоев пород на высоту, равную ширине выработки.
Исходные данные:
-ширина выработки: В = 4,2м;
-высота выработки: hв = 4,8м;
-глубина залегания: H = 250м.
Рисунок 4.2 - мощность пород непосредственной кровли.
Определяем расчетное сопротивление пород кровли на сжатие Rс по формуле:
Rс = (Rc1 · m1 + Rc2 · m2 + Rcn · mn) Kс / В, Мпа, (4.5)
где Rc1; Rc2; Rcn – сопротивление сжатию различных слоев пород , Rc1 = 60 МПа; m1; m2; mn – мощности слоев пород , m1 = B; Kс – коэффициент, учитывающий дополнительную нарушенность кровли трещиноватостью, (для 1 типа кровли), Kc = 0,9
Rс = (60 · 4,2) 0,9 / 4,2 = 54 Мпа,
Определяем расчетные смещения кровли с анкерной крепью для пластовых выработок, проводимых «вприсечку» к выработанному пространству с защитной угольной полосой:
Uпр = (Uо + Uл)·Кш · Кк · Ка, мм, (4.6)
где Uо – расчетные смещения кровли, при проходке выработки, определяемые в зависимости от глубины Н и Rс; Uо = 60 мм;
Uл – расчетные смещения кровли, в период влияния погашающей лавы, определяемые в зависимости от глубины Н и Rс; Uл = 25 мм;
Кш – коэффициент, учитывающий отличие расчетной ширины выработок и сопряжений от В = 5м; Кш = 0,25(В – 1) = 0,25·(4,2 – 1) = 0,8;
Кк – коэффициент, учитывающий обрушаемость основной кровли, (для 1 типа кровли), Кк = 1
Ка – коэффициент, учитывающий степень связывания и упрочнения пород различными конструкциями анкеров; kа = 0,75 (при длине закрепления сталеполимерных анкеров 1,0м);
Uпр = (60 + 25) · 0,8 · 1 · 0,75 = 51 мм.
Так как Uпр составляет более 50 мм, принимаем две ампулы.
Определяем параметры крепи в кровлю:
В = 4,2 м Рак = 50 кН/м2 lак = 2,0 м
Определяем шаг крепи в кровлю:
, м (4.7)
где n – принятое количество анкеров в ряду, n = 4 шт ; Nак – несущая способность анкера при длине закрепления 1м, Nак = 90 кН/м2;
Pак – сопротивление анкерной крепи, Pак = 50 кН/м2; В – ширина выработки, м,
В = 4,2 м;
м
Производим сравнение расчетного шага установки анкеров по условию интенсивности горного давления с требуемым по условию минимальной плотности установки анкеров по формуле:
, м (4.8)
где П – минимальная плотность установки анкеров, при средней устойчивости П = 0,7 анк./м2.
м
Из двух полученных значений выбираем наименьшее и округляем в меньшую сторону до десятых долей, принимаем аанк = 1,3 м.
Определяем необходимость крепления боков выработки по формуле:
, (4.9)
где g – средний объемный вес пород, g = 0,025 МН/м3; Н – глубина залегания выработки от поверхности, Н=250м; kв – коэффициент концентрации напряжений в боках от проходки выработок и сопряжений, kв = 1,5; kвл – коэффициент увеличения напряжений в боках выработок от других выработок: - при l < 15 м kвл = 2 – l /15 , для м,kвл = 1; kо – коэффициент увеличения напряжений в боках выработок при расположении их в зоне влияния опорного давления от очистных работ, для наклонных пластовых выработок принимается равным 1. Для выемочных штреков определяется только при ширине целика lц менее 0,1Н ;
Rсб - расчетное сопротивление на сжатие пород выработки в боках.
Rсб = RKc (4.10)
где R - значение сопротивления пород одноосному сжатию в образце (R =10∙f )
В качестве Rсб вначале подставляем сопротивление на сжатие пласта угля Rсу,
Rсу = 1,28 · 10 · 0,9 = 11,52
Так как σб = 1,1 > 1, и m ≥ 1,5 то крепление бортов производится на всю высоту боков.
Определяем шаг крепи в боках выработки:
, м (4.11)
где n – принятое количество анкеров в ряду, n = 4;
Nаб – несущая способность анкера при длине закрепления 1м, Nаб = 70 кН/м2;
Pаб – сопротивление анкерной крепи, Pаб = 20 кН/м2;
h – высота выработки, м, h = 4,8 м
,
Производим сравнение расчетного шага установки анкеров по условию интенсивности горного давления с требуемым по условию минимальной плотности установки анкеров по формуле:
, м (4.12)
где – минимальная плотность установки анкеров, для разрушающихся пород в боках= 0,4 анк./м2 .
м
Из двух полученных значений выбираем меньшее и округляем его в меньшую сторону до десятых долей.
2,9 > 2,08, принимаем шаг установки 2 м.
Принимаем: для кровли:
количество анкеров в ряду – 4;
lак = 2,0 м;
шаг крепи – 1,3 м;
количество ампул в ряду - 8;
для бортов:
количество анкеров в ряду – 4;
lаб = 1,5 м;
шаг крепи – 2 м.
количество ампул – 4