9.Расчет смещений пород и нагрузок на крепь нормативным методом.

Величину смешений для горизонтальных и наклонных выработок, расположенных вне зоны влияния очистных работ, следует определять по формуле:

U=K_α*K_Q*K_S*K_B*K_t*U_T

где, U_T-типовые смещения пород, мм, определяются по графику;

K_α-коэф. влияния угла залегания пород и направления выработки относительно напластования (K_α=1);

K_Q-коэф. направления смещений(K_Q=0.35)

K_S-коэф. учитывающий влияние размеров выработки, определяется по формуле :

K_S=0,2(В-1)=0,2*(5,2-1)=0,84;

K_B- коэф. воздействия других выработок(K_B=1);

K_t-коэф. влияния времени возведения крепи (если срок службы более 15 лет K_t=1)

U=1*0,35*0,84*1*1*420=124 мм.

Расчетную нагрузку на рамные податливые крепи определяем по формуле:

Р_р=К_п*К_н*m_в*В*р_н

где , р_н – нормативная нагрузка на крепь, определяется по графику

К_п-коэф. перегрузки (К_п=1.05);

К_н-коэф., так как выработка наклонная принимается равным 1;

m_в-коэф. условий проведения выработки(так как принимаем проведение выработки комбайном m_в=0.9 из таблицы)

Р_р=1,05*1*0,9*5,2*1,7=0,16 МПа

Вывалообразования. Возможная нагрузка на постояную крепь , при прямом вывале призматической формы формы,кН/м²:

Р=б*В_ч*ɤ_р(ɤ*Н/(m*σ_сж*f_c)-в)*К_п

где,б- коэф. формы кровли(при арочной 0.7);

ɤ_р-объемная масса разрыхленной породы(0.17 кН/м³);

m-коэф. стойкости;

f_c-коэф. состояния пород (0.25);

Кп-коэф. влияния пучения(принимаем равным 1);

Р=0,7*5,2*17*10^-3(0,025*750/(0,8*39,96*0,25)-0,9)=0,09 МПа.

Строим таблицу с нагрузками и величинами смешений:

Метод расчета	Uкр, мм	q, МПа
а-э	370	0,16
нормативный	124	0,16
от вывала	-	0,09

Из таблицы выбираем наибольшую нагрузку Р=0,16 МПа.

Принимаем пяти-звенную крепь и рассчитываем количество рам на метр по формуле:

n=q_кр*В/N_S;

где, N_S-несущая способность крепи(пересчитывается по таблицам из трехзвенной крепи),

принимаем номер профиля СВП 27:

N_S=330-20%=264, кН/раму;

q_кр-нагрузку подставляем в кПа;

n=0.16*10³*5,2/264=3,2 рам/м;

Это значение слишком большое и экономически не целесообразно, из этого следует, что необходимо принимать способы охраны и пересчитывать нагрузку на крепь, и количество рам.

Выбираем способ охраны: для кровли – укрепление пород ( К_о=0,6);

для почвы – взрывощелевую разгрузку (К_о=0.5);

U_п=1,3*0,5=0,65, м;

q_п= 8*0,025*³√3,79/2*0,65²=0,18, МПа;

U_кр=0,37*0,6=0,222, м;

q_кр=8*0,025³√5,2/2*0,222²=0, 1, МПа;

Пересчитываем количество рам на метр :

n=0.1*5.2/264=2 рам/м.

9.Способы охраны и расчеты их параметров.

9.1.Укрепление пород (тампонаж)

Необходимая глубина укрепления ,м:

h_y=r*K_t(0.2+1.6*U_x)+0.2;

r-полуаролет выработки(вчерне) в направлении тампонажа, 2,6 м;

К_t-коэф. времени производства тампонажа относительно проходческих работ(принимаем равным 0.2);

U_x-смещение пород в выработку в направлении тампонажа(0,222);

h_y=2.6*0.2*(0.2+1.6*0.222)+0.2=0.66, м.

Так как h_y=0,66 округляем до целого и получаем h_y=1 м.

Коэф. укрепления:

К_у=(2*ɤ*H/m* σ_сж)-0.6;

К_у=(2*0.025*750/0.9*39.96)-0.6=0.44

Прочность на сжатие укрепленных пород:

σ_сж(у)=(1+К_у) *σ_сж;

σ_сж(у)=(1+0,44)*39,96=57,54 , МПа.

Необходимое количество раствора для производства тампонажа:

V_p=0.3*h_y*(r+h_y/r);

V_p=0.3*1*(2.6+1/2.6)=0.9, м³.

Сущность способа тампонажа заключается в искусственном заполнении пустот, трещин и пор массива пород материалом, способным со временем затвердевать, образуя тампоны, и препятствовать тем самым движению по ним подземных вод. Для этого в массиве горных пород бурят специальные скважины, через которые нагнетают тампонажный раствор. Давление нагнетания принимают в 2-3 раза больше гидростатического давления подземных вод. Тампонажный раствор, распространяясь на определенное расстояние от скважин, заполняет пустоты и трещины в породах, и после его затвердевания водопроницаемость массива горных пород в значительной степени уменьшается, что дает возможность проходить горные выработки в относительно благоприятных гидрогеологических условиях. Различают предварительный и последующий тампонаж горных пород.

Предварительный тампонаж горных пород проводят до начала горно-строительных работ. Он направлен на создание благоприятных горно-геологических условий как при строительстве, так и при эксплуатации горных выработок.

Последующий тампонаж горных по род проводят после завершения строительства горных выработок с целью создания благоприятных горно-геологических условий поддержания горных выработок на период их эксплуатации.

В зависимости от того, какой материал нагнетают в массив горных пород, различают следующие способы тампонажа: цементация, глинизация, силикатизация, смолизация.

При цементации в массив горных пород нагнетают цементные растворы, которые, затвердевая, уменьшают трещиноватость водоносных пород. Цементацию применяют для снижения притоков воды или газа при строительстве горных выработок в трещиноватых водоносных или газоносных породах; защиты бетонной крепи от действия агрессивных подземных вод; восстановления разрушенной крепи; укрепления массива горных пород; возведения противофильтрационных завес.

В настоящее время цементацию горных пород применяют в наибольших объемах. С этой целью до начала горно-строительных работ в место заложения горной выработки через систему скважин нагнетают цементный раствор. После затвердевания раствора образуется водонепроницаемый массив зацементированной горной породы, внутри которого возводят горную выработку при отсутствии или с незначительным притоком воды. Цементацию целесообразно применять в крепких трещиноватых горных породах с размером трещин не менее 0,1 мм и при скорости движения подземных вод не более 600 м/сут; в гравийно-галечных породах с размером зерен более 2 мм при условии, что поры между зернами свободны от глинистых или песчаных частиц; в крупнозернистых песках с диаметром зерен более 0,8 мм.

При глинизации в горные породы вместо цементного раствора нагнетают водный раствор глины. Преимущество способа глинизации состоит в том, что для тампонирования пород может быть использована дешевая местная глина, причем глинистые растворы способны противостоять действию агрессивных вод, разрушающих даже специальные цементы. Недостатки глинизации: большой расход материалов, малая сопротивляемость тампонажного камня внешнему давлению, ненадежность тампонирования тонкотрещиноватых горных пород. В связи с этим глинизацию целесообразно применять только в карстовых породах или в породах с весьма крупной трещиноватостью.