3.6.2 Выбор типа крепи и ее несущей возможности.

Расчету крепи предусматривают определение размеров поперечного перереза изготовления в светлые и в черные и установление величины и характера давления горных пород. Для каждого вида крепи складывается расчетная схема, огораживая конструкцию крепи и действующие на нее погрузка.

Выбор сечения выработки. По габаритам транспортного оборудования и необходимых по правилам безопасности зазоров для проходов определим ширину одно-путевой выработки с ленточным конвейером в светлые, на уровне верхней кромки транспортного оборудования.

(3.45)

где, В_в=1040 гг - ширина вагонетки ВГ- 2,5;

h_в=1200 гг - высота вагонетки от головки рельса;

=75 - угол наклона крепление при арочном пересечении;

m=400 гг - минимальная по ПБ ширина зазора между конвейером и креплением выработки; а=400 гг - минимальная по ПБ ширина зазора между подвижным составом и конвейером; из=1450 гг - ширина конвейера 1Л80;

По альбому типичных пересечений выберем соответствующее пересечение с учетом условия В_тип > В_гр. Выберем трехзвенную податливую крепь АП-3. Ширина выработки в проходке при прочности пород f=4-6 (что отвечает прочности боковых пород пласта К₅, f=5), В_пр=4750 гг к оседанию, =4530 гг - после оседания.

Ширина выработки в свете: к оседанию 4750 гг

После оседания 4530 гг

Высота выработки в свете: к оседанию 3440 гг

После оседания 3140 гг

Количество воздуха что пропускается выработкой - 72 м³/сек

Пересечение выработки после оседания в светлые 13,8 м²

Таким образом, 4750 гг > 4102 гг, пересечение выработки отвечает условию В_тип > В_гр.

Избранное пересечение проверим на соответствие скорости воздух ПБ.

(3.46)

где, Q=10,1 м³/из - количество воздуха, представленного на откаточный штрек;

S=13,8 м² - пересечение выработки в светлые после оседания

должно придерживаться условие Vmin < V < Vmax.

Vmin=0,25 м/с минимальная по ПБ скорость воздуха;

Vmax=6,0 м/с максимальная по ПБ скорость воздуха;

0,25 < 0,73 < 6,0 - условие выполняется, ведь выбранное пересечение выработки отвечает ПБ.

Расчет погрузки на крепление и смещений кровливырабатывается исходя извязкоупругостноймодели с учетом динамической погрузки.

Радиальнаяпогрузка на крепление в этом случае составит

(3.47)

где: q – максимальное напряжение в массиве, мПа;

q=k_q·g·H+q_maxq, (3.48)

где: k_q – коэффициент концентрации напряжений за счет формы выработки;

g – объемный вес пород, м³/т;

Н – глубина залегания выработки, г;

q_maxq – максимальная погрузка перед обвалом кровли, мПа;

q_maxq=g_o·h_o·(l·a-l_oc)·(1-C_j), (3.49)

где: g_o – объемный вес пород основной кровли, т/м³;

h_o – мощность основной кровли, г;

l_oc – ширина охранительного сооружения со стороны выработанного просторную, г;

a=R/l; (3.50)

где: R - усредненный радиус дуги, линии обвала пород кровли;

1a1.6;

где: C_j–коэффициент, что зависит от а.

R_в– приведенный радиусвыработки, г;

K_o=0.37МПа/г –коэффициентжесткости крепления;

E_d– продолжительный модуль деформациипород,МПа;

E_d=E_o/l,

где: E_o–легковесныймодульупругости,МПа;

l - экспериментальный коэффициент: для слабыхглинистыхсланцев 1.5; для крепкихглинистыхсланцев 1.3; для песчаных сланцев 1.2; для песчаников 1.1.

f₁– коэффициент, который учитывает влияние средства выемки f₁=(n+2)/(n+2-2а);

а=0.98ⁿ;

(3.51)

где: В – расстояние между оконтовывающими шпурами, г;

М, m – коэффициенты, которые зависят от прочности пород;

f₂ – коэффициент, который учитывает отставание постоянного крепления;

t – промежуток времени от момента выемки породы к вступлению в действие постоянной крипе, сут.;

t_p – время реставрации: для песчаников 2-3 поры; песчаных сланцев 3-5 пор;

крепких глинистых сланцев 5-10 пор; слабых глинистых сланцев 10-40 пор.

Смещение контура выработки

(3.52)

где: G – модуль сдвига породы, Мпа;

t – текущий момент времени, сут.

Формирование погрузки на крепление в условиях общего деформирования крепления и массива есть следствием совместимости смещений породного массива и контуракрепление.

И_d (P)=И_о+І (P), (3.53)

где: И_о – начальные смещения породного контура к моменту введения крепление в работу;

И(P) – смещение внешнего контура крепление на время установления статического равновесия в системе 'крепление-массив'. Величина І(P) есть конструктивной податливостью крепления и зависит от материала и кинематических особенностей крепления, а также деформационных свойств забутовки.

И (P)=И₁+И₂+И₃(P), (3.54)

где: И₁ – смещение за счет забутовки; И₁=0.25·d₃ (d₃ – толщина забутовки);

И₂ – смещение от закрытия конструктивных зазоров крепление;

И₂=и ·d/(2 Г R_в); (3.55)

где: и – угол сползания арочной крепление;

И₃(P) – смещение, которое определяется жесткостью конструкции крепление, для арочной: в кровли И₃(Р) = 0.3 г; в сторонах И₃(Р) =0.2 г.

В случая линейно-параллельного нарастающего сопротивления обусловленного упругостью конструкции И₃(P)=Р/К₀. Изменяя ширину зоны раздавленного уголя в краевой зоне пласта путем выбуривания пласта, осуществление раскоски с отставанием или без отставания в ней породы, применение взрывощелевой разгрузки, удается изменить геометрию полости ослабления и уменьшить коэффициент за счет формы выработки. Коэффициент охраны со смещением при других равных условиях

(3.56)

В расчетах условно принимается, что жесткость крепления изготовление и охранительных сооружений одинаковые. Коэффициент концентрации напряжений за счет геометрии полости ослабления (за счет формы выработки)

, (3.57)

где: R_в – радиус выработки, г;

l_по – длина полости ослабления со стороны массива, г.

Изменяя ширину охранительного целика, шаг посадки кровли, длину консоли зависающая кровли по длине выработки путем изложения бутовых полос, литых полос, костров и т.д., обрезание консоли, удается уменьшить диаметричную паузу на крепление выработки.

Если средние смещения при сплошной системе разработки с охранительным штреком при средстве охраны массив-бутовая полоса принять за единицу (эталонное средство), то есть степень разгрузки или перегрузка выработки за счет применения других средств охраны можно оценить коэффициент охраны

К_ох=P_i/P_э, (3.58)

где: Р_i и Р_э – соответственно погрузка на крепление выработки при i-том средстве охраны и при эталонном средстве охраны.

1. Коэффициент концентрации напряжений за счет формы:

(3.59)

К₀=0.37 МПа/г; g=25000 Н/м³; g₀=23000 Н/м³; f₁=1; f₂=0.8; l=1.1; E_d=2·10⁵ МПа.

2. Максимальное напряжение в массиве

q=1.69·25000·700+22=60 МПа.

3. Максимальная погрузка перед обвалом породы

q_maxq=23·27000(30·1.4-4.0)·(1-0.042)=22 МПа.

4. Радиальная нагрузка на крепление составит

МПа.

5. Смещение контура изготовление

6. Смещение за счет забутовки И₁=0.25·0.15=0.03 г.

7. Смещение от закрытия конструктивных зазоров крепление И₂=2/(2·3.14·3)=0.10 г.

8. Конструктивная податливость крепления І(P)=0.03+0.10+0.30=0.43 г.

9. Смещение пород кровли

И_кр=k_lk_эk_sk_vk_tИ_t=1·1·0.78·1·1·100=78 гг,

где: k_l – коэффициент влияния угла падение пород, при комбайновой проходке k_l=1;

k_э – коэффициент, который учитывает неравномерность смещения, k_э=1;

k_s – коэффициент, который характеризует размер выработки, k_s=0.2(В-1)=0.78;

k_v – коэффициент, что учитывает влияние со стороны других выработки, k_v=1;

k_t – коэффициент, что учитывает влияние времени на смещение пород, k_t=1;

И_t – типичное смещение пород, И_t=100 гг для глубины 1000 г.

10. Смещение пород в почве

И_почв=k_lk_эk_sk_vk_tИ_t=1·1·0.78·1·1·400=327 гг,

где: И_t – типичное смещение пород, для алевролита И_t=420 гг.

11. Смещение породного пласта в сторонах выработки

И_бок=k_lk_эk_sk_vk_tИ_t=1·0.35·0.42·1·1·250=35 гг,

k_l=1; И_t=250 гг; k_s=0.2(І-1)=0.42.

12. Расчетная погрузка 1 г выработки со стороны кровли

P_кр=k_пk_нk_прbP_н=1·1·0.6·4.9·60=176 кПа,

где: k_п – коэффициент перегрузок, k_п=1;

k_н – коэффициент надежности, кн=1;

k_пр – коэффициент , что учитывает средство проведения, k_пр=0.6;

b – ширина вироботки, b=4.9 г;

P_н – нормативная погрузка, P_н=60 кПа.

13. Расчетная боковая погрузка

P_бок=k_пk_нk_прhP_н=1·1·0.6·4·80=192 кПа,

где: h – высота выработки в проходке, h=4.0 г;

P_н=80кПа.

Выбор типа арочной крепи и ее несущей возможности. Выбираем арочнуюАП-3сСВП-27. Сопротивление крепления N_s=190кН. Выбор плотностиІP/N_s=192/190=1.01 рама/г.Потаблицы определяем 1 рама/г.Податливостькрепление выбираем на основании ожидаемых смещений пород кровли, податливость крепленияСВП-27 300/400 - целиком удовлетворяет.

Расчет податливости крепление в зоне влияния очистительных работ

И_кр=І+k_крk_sk_кИ₁, (3.60)

где: І=100мм-смещение пород кровли за период отсутствия влиянияоч. работ;

k_кр – коэффициент влияния класса кровли по обвалу, k_кр= 1;

k_s=1.0 – коэффициент влияния площади пересечения при проведении в присечку;

k_к= 0.3 – частица смещения пород в общих смещениях пород в выработках;

И₁= 600 гг – смещение в зоне временного опорного давления.

И_кр=100+1·1·0.3·600=280 гг.