9. Розрахунок і вибір кріплення виробки

2.10.1 Загальні положення.

Для збереження необхідних розмірів поперечного перетину і підтримки вироблень у безпечному стані у виробках установлюється кріплення.

Кріплення гірських виробок повинне задовільняти наступним вимогам:

-бути досить міцним, стійким і довговічним, підтримувати виробку в безпечному стані протягом усього терміну служби;

-мінімально заповнювати перетин виробки, не заважати виконанню технологічних процесів мати невеликий опір руху повітря;

-забезпечити можливість механізації її зведення, бути транспортабельним не трудомістким при зведенні та ремонті;

-забезпечувати можливість його максимального витягу з виробок, що погашаються, і подальшого повторного використання;

-конструкція і матеріал кріплення повинні відповідати терміну служби виробок, а сума матеріальних витрат на виготовлення, зведення, експлуатацію і ремонт протягом усього терміну служби виробок повинна бути мінімальна.

2.10.2 Розрахунок параметрів кріплення

Розрахунок рамної металевого податливого кріплення виконуємо відповідно до Інструкції [9].

До початку розрахунку необхідно скласти розрахункову схему. Для цього нормальні потужності пластів перераховуємо на вертикальні по формулі:

(7.1)

де m – нормальна потужність пластування, м;

α – кут падіння пласту, градус;

Знайдемо вертикальну потужність вугільного пласту:

Знайдемо вертикальну потужність основної покрівлі пласту:

Знайдемо вертикальну потужність безпосередньої покрівлі пласту:

Знайдемо вертикальну потужність основної підошви пласту:

Знайдемо вертикальну потужність пласту, розташованого нижче підошви пласту:

По вертикальних потужностях складаємо розрахункову схему, зазначену на малюнку.

R_c,I = R_i · k_с (7.2)

де; R_i – середнє значення опору пласту порід у зразку одноосьовому стиску, установлюваний за результатом іспитів (при визначенні міцності порід за допомогою коефіцієнта міцності по шкалі М.М. Протодьяконова f необхідним перерахування в мПа) проводять по формулі:

R_i = 10f, мПа (7.3)

k_с – коефіцієнт, що враховує додаткову порушення масиву порід поверхні без зчеплення, або з малою зв’язаністю (дзеркала ковзання, тріщини, глинисті прошаруй і т.п.);

Для суміжних пластів, що залягають по контурі поперечного переріза виробки, з мінливістю R_c,I в межах до 30% приймають єдине для усієї виробки усереднене значення розрахункового опору порід стиску, обумовлений по формулі:

мПа (7.4)

де; R_c,1 ... R_c,n – розрахунковий опір пластів порід стиску, мПа;

m₁ … m_n – потужність пластів породи, м.

Зсув порід покрівлі підошви чи боків у горизонтальних і похилих протяжних виробках, підтримуваних поза впливом очисних робіт, розраховуємо по формулі:

U_{о кр} = k_a · k_s · k_в · k_t · U _{т кр}, мм (7.5)

U_{о пч} = k_a · k_s · k_в · k_t · U _{т пч}, мм

U_{о б} = k_a · k_ϴ ·k_s · k_в · k_t · U _{т б}, мм

де; U _{т кр,} U _{т пч}, U _{т б} – зсув порід, прийнятий за типове й обумовлене по графіках рис. 2 [9] у залежності від розрахункового опору стиску порід R_c і розрахункової глибини розташування вироблення Н_р

k_a – коефіцієнт впливу кута залягання порід і напрямку проходки виробок, щодо простягання порід, обумовлений по таблиці 4 k_a = 1;

k_ϴ – коефіцієнт напрямку зсуву порід, обумовлений по таблиці 4

k_s – коефіцієнт впливу розмірів виробки, обумовлений для покрівлі і підошви по формулі:

k_s = 0,2 · (В -1); (7.6)

де в – ширина виробки в проходці, м;

а для боків:

k_s = 0,2·(h – 1) (7.7)

де h – висота виробки в проходці, м;

k_в – коефіцієнт впливу інших виробок, прийнятий для одиночних виробок рівним 1;

k_t – коефіцієнт впливу часу на зсув порід, що залежить від співвідношення Н_р/ R_c і визначається по графіках [9, стор.10].

Розрахункове навантаження Р на 1м виробки з боку покрівлі і підошви визначається по формулі:

Р = k_n·k_пр · В ·р^н, кПа·м (7.8)

де В – ширина виробки в проходці, м;

k_n – коефіцієнт перевантаження(для підготовчих виробок k_n=1)

k_пр – коефіцієнт умов проведення виробок, обумовлений по таблиці

kпр	0,6	0,8	1	1,1
Н/		16-20	20-25

р^н – нормальне навантаження, обумовлене по графіках залежності від U_о, рис. 4

Розрахункове навантаження Р на 1м виробки з боку боків визначаємо по формулі:

Р_б = k_n· k_пр · h ·р^н, кПа,м (26)

де h – висота виробки, м;

Вибираємо металеву податливу аркову три ланкову кріп типу

КМП-А3 з типом спецпрофіля СВП-27, із замком ЗПК і несучою здатністю 215кН. Конструктивна особливість: піддатливість вертикальна – 400мм.

Щільність установки рам металевого податливого кріплення із спецпрофілю на 1м довжини виробки знаходимо по формулі:

n = P/N_S, рам/м (7.9)

Приймаємо n =____ рам/м. із стандартного ряда: 0,8; 1,0; 1,1; 1,25; 1,33; 1,43; 1,67; 2,0.

Як що щільність установки кріплення не перевищує 1рама/м, то перевіряємо податливість умовою:

∆ ≥ U_кр

Якщо перевищує 1рама/м, то податливість кріплення перевіряємо за умовою:

∆ ≥ k_ос·U_кр

де ∆ - конструктивна податливість кріплення, 400мм;

k_ос – коефіцієнт, що залежить від щільності установки рам табл.19;

U_кр – очікувані розрахункові зсуви покрівлі.