5.2. Расчет горного давления в горизонтальных и вертикальных выработках

5.2.1. Горизонтальные выработки

По гипотезе свода естественного равновесия (ММ. Протодьяконова) давление на крепь выработки определяется весом породы в объеме, ограниченном контуром свода:

, т/м (5.10)

При недостаточной прочности пород в боках выработки может наблюдаться сползание породных призм, при этом полупролет воз­растает на величину с

(5.11)

b₁=h₁=a₁/f ,

где b₁ - высота свода обрушения, м,

φ - угол внутреннего трения пород.

В этом случае давление со стороны кровли по формуле П.М. Цимбаревича составит

,т/м (5.12)

5.2.2. Вертикальные выработки.

Величину горного давления в вертикальных выработках можно определить по формулеИ. Лабасса

P = λ·γ·H(l-sinγ). (5.13)

Расчетное (радиальное) давление пород согласно СНиП опреде­ляется по формуле

(5.14)

где n - коэффициент перегрузки, равный 1,3;

m_у - коэффициент условий работы крепи, равный 0,85;

h_н - коэффициент, учитывающий неравномерную нагрузку, рав­ный 2;

Р_н - нормативное давление, для деревянной крепи Р_н=18,4 КПа;

r₀ - радиус выработки, м.

5.3. Расчет крепи горизонтальных горных выработок.

5.3.1. Расчет рамной деревянной крепи.

Расчет крепи производится из условия, что породы кровли и бор­тов выработки в процессе эксплуатации подвержены растеплению и возможно протаивание пород, т.е. породы кровли и боков выработки неустойчивые.

В этом случае определяем только размеры верхняка и затяжки, поскольку стойки являются менее нагруженными элементами и по­этому диаметр стойки принимаем равным диаметру верхняка.

м, (5.15)

где а - полупролет выработки, м;

γ - плотность пород, кг/м ;

L - расстояние между крепежными рамами, м;

n_п - коэффициент перегрузки, равный 1,2;

m - коэффициент условий работы шахтной крепи, равный 0,8;

φ - угол внутреннего трения пород;

R_и - расчетное сопротивление древесины из круглых материалов на изгиб, для сосны R_и=16 МПа.

Толщина затяжки δ из обапал (горбыля)

, (5.16)

где R_и =13 МПа.

5.3.2. Расчет штанговой крепи

Расчет штанговой (анкерной) крепи проводится из условия, что объем породы в пределах зоны возможного обрушения удерживается штангами, замковые части которых закреплены за ее пределами в ус­тойчивой зоне пород.

При этом длина штанги равна:

мм, (5.17)

l_в - глубина зоны возможного обрушения, мм;

l_з - величина заглубления замковой части штанги в устойчивую зону

пород, l_з =300-400 мм;

l_П - длина выступающей из шпура части штанги, l_П =50 мм.

Длина анкеров

(5.18)

где В - ширина выработки вчерне, м;

К - коэффициент, принимаемый 0,4-0,5 при ширине выработок В≥3,5 м и 0,15-0,2 при В≤3,5 м. Длина анкеров берется не менее 1 м и не более 2-2,5 м.

Плотность установки анкеров в кровле

, шт/м² (5.19)

где Р - давление со стороны кровли, Па;

n_п - коэффициент перегрузки, равный 1,2;

P_з - расчетная несущая способность анкера, Н.

P_з=F₀·R_p·m (5.20)

где F₀ - площадь поперечного смещения стержня, м²;

R_p - расчетное сопротивление материала стержня растяжению. МПа;

m - коэффициент условий работы стержня анкера, m=0,9-1,0

При расположении анкеров по квадратной сетке расстояние ме­жду ними принимается из соотношения

(5.21)