Примеры выбора типа и параметров крепей в выработках
1. Выработка, проводимая вне влияния очистных работ в условиях пологого падения
Условия:
выработка проводится по напластованию
на глубине 800 м. Угол падения пород
15°. Вмещающие породы показаны на рис. 23.
Характеристика слоев пород: 1
– песчаник,
=91 МПа,
=4,8 м;
2
– алевролит,
=60 МПа,
=1,3 м;
3
– аргиллит,
=40 МПа,
=2,2 м;
4
– уголь,
=18 МПа,
=1,2 м;
5
– аргиллит,
=38 МПа,
=2,4 м;
6
– алевролит,
=65 МПа,
=4,0 м.
Расстояние от свода арки до пласта, по
вертикали 1,3 м. Выработка пройдена
комбайновым способом, сечение в свету
до осадки S=10,3 м2.
Ширина в проходке 4,12 м, высота
3,56 м.
Срок службы выработки 10 лет. Выработка
сухая,
находится вне тектонических нарушений. Крепь металлическая арочная податливая.
Решение:
1) определяем расчетную прочность пород.
Для всех пород принимаем
(см. табл. 1). Тогда
;
;
;
;
;
.
Выработка сухая, поэтому прочность не
снижается от воздействия влаги (см. п.
5).
Расчетное сопротивление пород кровли сжатию (согласно п. 8) составит:
;
аналогично для пород почвы:
.
Расчетное сопротивление пород сжатию в боках выработки составит:
.
Средневзвешенное сопротивление пород кровли и почвы сжатию:
2) Смещения пород определяем по формулам (3):
,
,
где
=1
(см. табл. 2 при
20°);
=0,35
при определении боковых смещений;
=0,2(4,12–1)=0,62
по формуле (4) для почвы и кровли и
=0,2(3,56–1)=0,51
по формуле (5) для боковых смещений;
kK=1
(см. п. 12);
=1;
=50 мм,
=160 мм,
=500 мм
(см. рис. 2 при Н=800 м и полученных
значениях прочности пород кровли, почвы
и боков.
,
,
;
3) Нагрузки на 1 м выработки определяем на основании смещений пород кровли по формуле (8):
,
где
=1
(для подготавливающей выработки);
=0,6
(по табл. 6 при
=800/53,4=15),
=4,12 м
(по условию),
=31 кПа
(по табл. 4 при
=31 мм
и
=4,12 м).
;
4 Крепь выбираем согласно п. 14 по прил. 1, исходя из ширины выработки: при =4,12 м принимаем арочную крепь из СВП-22 с планкой ЗСД с сопротивлением в податливом режиме =220 кН;
5)
Плотность крепи выбираем согласно п. 15
по формуле (10):
.
Принимаем
;
6)
Податливость крепи при
=77 кН/м
выбираем по п. 17 из условия
,
по табл. 7
=1,0.
При
=31 мм
имеем:
.
Следовательно, трехзвенная арочная металлическая крепь КМП-АЗ из СВП-22 с податливостью до 300 мм (см. прил. 1) плотностью 0,8 рам/м обеспечит нормальную эксплуатацию рассматриваемой выработки.
Примечание. В качестве примера в табл. 39 показаны результаты выбора металлической податливой крепи для выработок, поддерживаемых вне зоны влияния очистных работ на разных глубинах и в разных породах (при прочих условиях, указанных в примере 1).
Таблица 39
H, м |
Параметры
крепи и плотность ее установки при
значения
|
|||
20 |
40 |
60 |
80 |
|
300 |
КМП-А3 из СВП-22, замок 3ПК, n=0,8–1 рама/м |
КМП-А3 из СВП-22, ЗПК, n=0,8 рамы/м |
||
|
|
|
||
|
|
|
||
600 |
КМП-А3 из СВП-22, замок 3ПК, n=1,33 рама/м |
КМП-А3 из СВП-22, замок 3ПК, n=0,8–1 рама/м |
КМП-А3 из СВП-22, ЗПК n=0,8 рамы/м |
|
|
|
|||
900 |
КМП-А3 из СВП-22, замок 3ПК, n=2 рамы/м |
КМП-А3 из СВП-22, замок 3ПК, n=1–1,25 рамы/м |
То же |
|
|
|
|||
1200 |
КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок 3ПК, n=2,5 рамы/м |
КМП-А3 из СВП-22, замок 3ПК, n=1,67 рамы/м |
КМП-А3 из СВП-22, замок 3ПК, n=1 рама/м |
КМП-А3 из СВП-22, замок 3ПК, n=0,8 рамы/м |
1500 |
КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22, замок 3ПК, n=2 рамы/м |
КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок 3ПК, n=2 рамы/м |
КМП-А3 из СВП-22, замок 3ПК, n=1,33 рамы/м |
КМП-А3 из СВП-22, замок 3ПК, n=0,8–1 рама/м |
,
МПа