tehspgrv48

ничі виробки, а також інтенсивність проявів гірського тиску визначаються, з одного боку, розташуванням виробки відносно очисних робіт, з іншого боку - строками проведення виробок по відношенню до очисних робіт. Надійна підтримка виробки в цих умовах може бути забезпечена або за рахунок конструктивної піддатливості кріплення для компенсації зміщення порід у зонах опорного тиску, або проведенням виробки в зоні розвантажених порід, після завершення стадії активного зрушення масиву.

Загальний порядок вибору кріплення і розрахунку його параметрів для конкретної виробки передбачає поетапне розв'язання задач диференційовано для окремих ділянок виробки, які мають однакові властивості порід й об'ємно-планувальне рішення:

-на підставі аналізу вихідних даних і вжитих гірничих заходів охорони виробки проводиться оцінка механічного стану масиву (з урахуванням його зміцнення), і встановлюється категорія стійкості порід;

-по категорії стійкості порід здійснюється попередній вибір типу й конструкції кріплення й технології його зведення;

-виходячи з аналізу взаємодії порід і кріплення, розраховуються зміщення і навантаження на кріплення;

-з урахуванням можливих несприятливих поєднань навантажень на кріплення проводиться розрахунок самого кріплення, у необхідних випадках проробляються конструктивні варіанти кріплення й розраховуються параметри елементів захисту;

-в особливо відповідальних випадках додатково виконується спеціальний міцнісний розрахунок кріплення (внутрішніх зусиль, напружень) і проводиться перевірка стійкості форми кріплення.

Остаточний вибір кріплення уздовж виробки проводиться на підставі техніко-економічного порівняння витрат на її проведення й підтримку в нормальному експлуатаційному стані протягом усього строку служби.

4 ВИБІР КРІПЛЕННЯ Й ВИЗНАЧЕННЯ ЙОГО ПАРАМЕТРІВ ДЛЯ ПІДГОТОВЧИХ ВИРОБОК

4.1 Основні вихідні дані й розрахункові положення

Найважливішою умовою ефективної роботи шахт є забезпечення робочого стану мережі підготовчих виробок з мінімальними витратами й втратами вугілля в ціликах. Проектують головні підготовчі виробки, як правило, за умов їхньої безремонтної підтримки. У пласто-

11

вих виробках на добувних ділянках (панелях, блоках) при відповідному економічному обґрунтуванні допускаються планові ремонтні роботи із заміни окремих елементів кріплення й підривки порід підошви.

У цьому завданні на базі вихідних геологічних (глибина закладення, літологічний склад, потужність і міцність порід, їхній кут падіння) і гірничотехнічних (форма й розміри виробки в проходці, умови проведення й експлуатації, термін служби) даних, на підставі розрахунків зміщень порід по контурі виробки, необхідно встановити раціональне місце розташування виробки щодо очисних робіт, визначити навантаження на кріплення, вибрати тип і параметри кріплення, а якщо це необхідно, засоби посилення кріплення й параметри способів активного керування гірським тиском, а також обґрунтувати ефективні способи й параметри охорони та підтримки виробок. Прийняті рішення повинні забезпечити надійний робочий стан виробки протягом усього терміну служби при мінімальних сумарних витратах на проведення й підтримку.

Способи охорони й засоби кріплення необхідно вибирати на основі порівняння очікуваних зміщень контуру виробки з допустимими деформаціями кріплення. У виробках, розташованих у зоні впливу очисних робіт, слід передбачати піддатливі конструкції кріплення.

Розрахунок проявів гірського тиску, вибір типу й параметрів кріплення, а також засобів посилення треба виконувати відповідно до галузевих нормативних документів [4, 5] в наступній послідовності:

-з першого розрахункового завдання приймають розміри поперечного перерізу гірничої виробки в проходці;

-розраховують очікувані зміщення порід диференційовано в покрівлі, підошві й боках виробки з урахуванням впливу геологічних і гірничотехнічних факторів;

-з урахуванням максимальних зміщень порід на контурі виробки визначають нормативні й розрахункові навантаження на кріплення, вибирають його тип, конструкцію й розраховують щільність встановлення;

-вибирають і розраховують, якщо це необхідно, засоби посилення основного кріплення й параметри способів активного керування гірським тиском для зменшення зміщень порід (підривка підошви, зворотне склепіння, анкерування, зміцнення порід, розвантаження масиву й т.д.);

-з урахуванням розрахункових зміщень порід і щільності встановлення рам кріплення, а також додаткових заходів щодо зменшення

12

зміщень порід визначають піддатливість кріплення й остаточно встановлюють необхідні розміри перетину виробкив проходці.

Розрахункову глибину Нр розміщення виробки слід визначати за формулою:

де Н – проектна фактична глибина розміщення виробки або її ділянки від поверхні; для похилих виробок параметр Н назначають зі зміною глибини на 50 м;

k – коефіцієнт, що враховує відмінність напруженого стану масиву в порівнянні з гравітаційним напруженим станом, рівний 1 для звичайних умов; у зонах впливу очисних робіт й інших виробок, а також у районах впливу тектонічних процесів, коефіцієнт треба встановлювати додатковим розрахунком або експериментально, при відсутності даних коефіцієнт k приймається рівним 1,5.

Розрахунковий опір стисканню порід у масиві визначають з урахуванням порушеності й обводненості за виразом:

де R – середнє значення опору порід у зразку одноосьовому стисканню, встановлене за результатами випробувань порід при природній вологості (при визначенні міцності порід через коефіцієнт міцності f М. М. Протодьяконова перерахування в МПа при f 3 роблять за формулою R 10 f , а коефіцієнт міцності порід f варто приймати згідно (будівельних норм [12]);

kc – коефіцієнт, що враховує порушеність масиву порід поверх-

нями без зчеплення або з малою зв'язністю (дзеркала ковзання, тріщини, глинисті прошарки);

k – коефіцієнт, що враховує зниження міцності порід за раху-

нок впливу вологи й визначається за результатами випробувань зразків у вологому стані; у випадку тривалого обводнення порід у виробках (наприклад, затоплення) опір порід R, що контактують із водою, зменшується для пісковиків, алевролітів й аргілітів відповідно на 20, 40 й 50 %.

Значення коефіцієнта kc визначається за даними аналізу пору-

шеності масиву порід у місцях розташування виробки згідно табл. 2. У разі відсутності даних про відстань між поверхнями ослаблення значення kc допускається визначати виходячи з тектонічної характеристики місця їхнього розташування відповідно до табл. 3.

13

Таблиця 2 - Коефіцієнт структурної порушеності залежно від відстані між поверхнями ослаблення [2]

треба визначати з урахуванням всіх шарів, потужністю більше 0,1 м, що залягають на відстанях від контуру в покрівлі 1,5b, у підошві 1b (b - ширина виробки, м), а в боках при пологому й похилому падінні – у межах висоти виробки, при крутопохилому і крутому – на відстані 1b

(рис. 1).

Таблиця 3 - Коефіцієнт структурного ослаблення в залежності від тектонічної порушенності порід [5]

де Rс1 , …, Rсn –розрахунковий опіршарівпорідстисканню,МПа;

14

m1 , …, mn – потужність шарів порід, м.

1,5b

h

b

b

Рисунок 1 – Схема до визначення розрахункового опору порід стисканню

При мінливості розрахункового опору порід стисканню в покрівлі, боках або підошві виробки понад 30 %, Rc варто розрахувати за

виразом (3) окремо для елементів виробки.

Для виробок, що перебувають у зоні впливу очисних робіт, додатково визначається розрахунковий опір порід стисканню Rc.ср , як середньозважене за потужністю всіх шарів.

Розрахунковий опір порід стисканню Rc уздовж виробки варто

визначати, виходячи з поділу виробки на окремі ділянки, з урахуванням наступних вимог:

– до однієї ділянки відносяться всі шари, що пересікаються виробкою, з товщиною понад 0,5 м, значення Rc яких перебувають у межах 30 %; для цієї ділянки величина Rc визначається усередненням за формулою (3);

15

– при об'єднанні суміжних ділянок, значення Rc яких відрізня-

ються більш ніж на 30 %, Rc об'єднаної ділянки варто приймати по

найменшій міцності.

Розрахункові й нормативні характеристики матеріалів кріплення варто приймати з урахуванням їх роботи в підземних умовах, керуючись при цьому відповідними стандартами й главами будівельних норм.

4.2 Розрахунок зміщень порід на контурі виробки

4.2.1 Польові й пластові виробки поза зоною впливу очисних робіт

Зміщення порід покрівлі, підошви й боків у горизонтальних і похилих виробках, що підтримуються поза зоною впливу очисних ро-

значенні за рис. 2 залежно від розрахункового значення міцності Rc

порід і глибини розташування виробки Нр [5];

k – коефіцієнт впливу кута залягання порід і напрямку проходки виробки відносно нашарування порід, визначений за табл. 4 [5];

k – коефіцієнт, що характеризує напрямок зміщень порід; для бічних зміщень приймається за табл. 4 [5];

kш – коефіцієнт впливу ширини виробки, розрахований відпові-

де b, h – відповідно ширина й висота виробки в проходці, м;

kв – коефіцієнт впливу інших виробок; для одиночних підгото-

вчих виробок, приймають kв =1; для сполучень і перетинань виробок, а

також для паралельних виробок kв значення слід призначати згідно [2, 3, 5];

16

при Н/ Rс.ср = 20 – 60 – на рис. 3, б; а при t 15років й інших значень Н/ Rс.ср коефіцієнт kt 1.

Загальна конвергенція порід у виробці визначається шляхом підсумовування зміщень порід у покрівлі й підошві:

Uзаг. Uо.кр Uо.п .

Рисунок 3 – Графіки для визначення коефіцієнта kt

4.2.2 Пластові виробки, що погашають за очисним вибоєм

Зміщення порід покрівлі, підошви й боків за весь термін служби виробки, що погашають за очисним вибоєм окремих лав потрібно визначати за формулами:

підошви й боків за період існування виробки поза зоною впливу очисних робіт, що розраховують за виразом (4);

U1– загальні зміщення порід (мм) у зоні тимчасового опорного тиску очисного вибою, які визначаються за графіком рис. 4 [5];

18

kкр – коефіцієнт впливу класу покрівлі за обрушуваністю, який

приймається для покрівлі, яка легко обрушується, kкр 0,8, середне

обрушується kкр 1,0 й важко обрушується kкр 1,2 ;

ks – коефіцієнт, що враховує вплив площі перетину виробки у світлі до осідання, який визначається по табл. 5 [5];

Uт,

ммRс.ср=10 МПа

kк – коефіцієнт, що характеризує частку зміщень порід покрівлі

в загальних зміщеннях, визначаємий за рис.5 [5].

Для спарених лав з відставанням другої лави від першої не більше ніж на 20 м для розрахунку зміщень необхідно використовувати залежність:

19