3. Предварительный выбор крепи
В настоящее время применяется вариантное проектирование крепи горных выработок и обделок подземных сооружений, составной частью которого является предварительный выбор типа и конструкции крепи или вариантов конструкций крепи. Последующий расчет крепи, внесение на основании расчета необходимых корректив в конструкцию и повторение этих операций позволяют добиться желаемого эффекта – обеспечения прочности, устойчивости и надежности крепи при рациональном расходовании и наилучшем использовании материалов.
Предварительный выбор типа, вида и конструкции крепи (обделки), окончательные размеры которой устанавливаются расчетом, производится с учетом класса ответственности (капитальности) подземного сооружения и горно-геологических условий его строительства и эксплуатации. Решающую роль на этой стадии проектирования играет квалификация и профессионализм проектировщика и имеющийся опыт подземного строительства.
Заметим, что альтернативным вариантному является оптимальное проектирование, результатом которого является получение оптимальной для данных условий конструкции, то есть наилучшей из всех возможных. Для подземных сооружений в силу специфики и сложности их расчета методы оптимального проектирования, за немногими исключениями, пока еще не разработаны.
Класс ответственности зданий и сооружений определяется размером материального и социального ущерба, возможного при достижении конструкциями предельных состояний и создании аварийных ситуаций. При назначении класса подземных сооружений учитываются срок службы, возможность восстановления при разрушении.
Классы горных выработок угольных и рудных шахт приведены в таблице.
Таблица
Класс выра- ботки |
Наименование выработки |
Краткая характеристика условий эксплуатации |
1
2
3 |
Главная вскрывающая выработка (вертикальный и наклонный ствол, штольня, квершлаг, транспортная выработка, сопряжение выработок и т.п.)
Магистральная выработка горизонта (штрек, квершлаг, откаточная выработка, камера околоствольного двора, уклон, съезды между этажами и т.п.)
Участковая и панельная выработка (рудоспуск, откаточная полевая выработка и т.п.) |
Нарушение нормальной эксплуатации выработки ведет к остановке работы всего горного предприятия, народнохозяйственного объекта
Нарушение нормальной эксплуатации выработки ведет к остановке работы отдельного горизонта
Нарушение нормальной эксплуатации выработки ведет к остановке работы отдельной панели, участка |
Степень устойчивости пород определяется следующими основными факторами:
-величиной и направлением главных напряжений в нетронутом массиве пород (в частности -глубиной);
-механическими характеристиками пород (сцепление, угол внутреннего трения, прочность при сжатии, вязкость, набухаемость и др.);
степенью нарушенности (количество и характер трещин и др. поверхностей ослабления);
-обводненностью пород;
-формой и размерами поперечного сечения выработки.
Чем более устойчивыми являются породы, тем более легкой и менее материалоемкой может быть конструкция крепи и обделки. В соответствии с условиями работы крепи, механической моделью массива пород, принимаются те или иные технологические решения, с помощью которых осуществляется управляющее воздействие на массив в процессе подземного строительства.