Вторая часть работы – определение параметров упорного слоя

Вступление. В перечне опорных сооружений в ликвидируемом вертикальном стволе опоры-основания или упорные слои, создаваемые в местах сопряжений ствола с другими горными выработками, занимают особое место. Сооружаются путем заполнения свободного объема ствола неразмокаемым непросадочным материалом прочностью не менее 15-20 МПа. Упорный слой препятствует расползанию закладочного материала в примыкающие к стволу выработки, сохраняя таким образом стабильность закладки в стволе. Только в таких условиях обеспечивается долговременная устойчивость погашенного ствола и предупреждается возникновение техногенных аварий вследствие чрезмерных сдвижений поверхности вокруг его устья.

В качестве материала упорного слоя рекомендуется использовать щебень марки по прочности 200 и бой строительных материалов с предельным размером кусков не более 250 мм.

Для обеспечения качественного выполнения своих функций при минимальном расходе материалов упорный слой должен иметь оптимальные параметры.

Методика определения параметров упорного слоя заключается в следующем [3].

1. Определяется высота упорного слоя по разрезу ствола от подошвы сопрягающейся выработки (рис. 2.1)

, м, (2.1)

где – высота упорного слоя, м;

– высота окна сопряжения, м.

При этом глубина (абсолютная отметка) верхней границы упорного слоя составит:

, м, (2.2)

где – глубина (абсолютная отметка) верхней границы упорного слоя, м;

– глубина (абсолютная отметка) подошвы сопрягающейся выработки.

Примечания.

1) При определении глубины залегания верхней границы упорного слоя в формуле (2.2) используется знак «–».

2) При вычислении отметки верхней границы применяется знак «–» при положительной отметке горизонта и знак «+» – при отрицательной отметке горизонта.

Принятые в расчетах обозначения показаны на рис. 2.1.

2. Определяется проектная глубина (абсолютная отметка) верхней границы упорного слоя i-го горизонта, расположенного выше, с учетом усадки закладочного материала между горизонтами

, м, (2.3)

где – проектная глубина (отметка) верхней границы упорного слоя i-го горизонта, м;

– глубина (абсолютная отметка) i-го горизонта, м;

– высота упорного слоя i-го горизонта, м;

– высота окна сопряжения i-го горизонта, м;

– поправка на усадку закладочного материала между горизонтами, м.

Н_{r i} – отметка (глубина) i-го горизонта;

h_ок – высота окна сопряжения;

h_у.с.i – высота упорного слоя i-го горизонта;

Н_i – высота закладочного слоя между верхней проектируемой границей упорного слоя i-го горизонта и сопряжением i+1 горизонта;

h₃ – глубина зумпфа;

К_у.с – коэффициент усадки закладочного материала.

Рисунок 2.1 – Схема к расчету отметок упорных слоев

Величина поправки на усадку закладочного материала

, м, (2.4)

где – высота закладочного слоя между верхней проектируемой границей упорного слоя i-го горизонта и сопряжением i+1 горизонта, м (см. рис. 2.1);

– коэффициент усадки закладки. Определяется по фактическим данным, а при отсутствии таких данных принимается равным 0,1 для стволов с притоком воды до 10 м³/ч и 0,15 – с притоком свыше 10 м³/ч.

3. Определяется расход непросадочного материала для создания упорных слоев в стволе, который слагается из расхода материала на создание каждого упорного слоя i-тых горизонтов и расхода материала для засыпки зумпфа (при его наличии).

Таким образом общий расход материала

, т, (2.5)

где Р – общий суммарный расход непросадочного материала для создания упорных слоев в стволе, т;

– расход непросадочного материала для засыпки зумпфа, м;

– объем упорного слоя i-го горизонта, м³;

– объем зумпфа, м³;

– насыпная плотность закладки, т/м³.

Объем упорного слоя включает в себя объем заполняемой части ствола на высоту упорного слоя и объем откоса (насыпи) в каждой сопрягающейся со стволом выработке

, м³, (2.6)

где – радиус ствола, м;

– количество сопрягающихся со стволом выработок;

– площадь сечения выработки в месте сопряжения со стволом, м²;

– угол естественного откоса закладочного материала упорного слоя.

Объем зумпфа

, м³, (2.7)

где – глубина зумпфа, м;

– объем заполняемой части камер зумпфа, м³

Примечание. Определение параметров упорного слоя в местах сопряжения крутых стволов с другими горными выработками осуществляется аналогично вышеприведенному.