4. Общие рекомендации по выбору конструкции крепления протяженных капитальных горных выработок

Крепление выработок, как способ обеспечения их формы и размеров, заданных по условиям нормальной эксплуатации, предусматривает либо возведение специальных подземных конструкций ( крепей, обделок), либо образование в самом массиве искусственных породных конструкций (упрочненных областей), способных выполнять функции грузонесущих крепей.

В породах различной категории устойчивости рекомендуется применять:

I - анкерную или набрызгбетонную крепь толщиной не менее 30 мм. В монолитных, малотрещиноватых породах допускается оставление выработки в незакрепленном состоянии;

II – монолитную бетонную крепь, набрызгбетонную крепь в сочетании с анкерами, сборную тюбинговую, металлическую податливую крепь без обратного свода, анкер-металлическую, а так же усиливать металлическую арочную крепь тампонажем закрепного пространства;

III и IV – сборную тюбинговую, блочную и металлобетонную крепи

Необходимость устройства обратного свода определяется на основе расчета смещений почвы.

Для выработок, расположенных в массивах соляных пород различной категории устойчивости, рекомендуют:

I – при смещениях кровли до 200мм в однородных породах и до 150мм в слоистых эксплуатировать выработки без крепи или устанавливать анкерную крепь;

II – в однородных породах устанавливать анкерную крепь, а в слоистых – крепи поддерживающего типа

III и IV – применять податливые крепи или жесткие, но с элементами податливости, способными компенсировать 70% смещений.

7. Начальное напряженное состояние породных массивов

В процессе исследования начального напряженного состояния указываются силы, действующие в породном массиве до проведения выработки. Начальное напряженное состояние в самом общем случае является функцией пространственных и временной координат. Поэтому факторы, влияющие на его формирование ,можно разделить следующим образом: действующие постоянно и повсеместно, действующие временно и локально.

К первой группе факторов можно отнести: гравитационное поле, температурное поле, физико-механические свойства и структурно – механические особенности породных массивов, рельеф земной поверхности. Ко второй группе факторов относятся: тектонические и горообразовательные процессы, действие подземных и наземных води газов, производственная деятельность человека.

Основными силами, формирующими начальное напряженное состояние породных массивов, являются силы гравитации (тяжести) горных пород.

Изображение нормальных напряжений

Тензор начального напряженного состояния: (на рисунке выше, подставьте напряжения из диагонали тензора )

Где - гравитационная составляющая нормальных напряжений по горизонтальным площадкам, определяемая полным весом толщи горных пород высотой h до поверхности земли и равная

Где - удельный вес горных пород, изменяющийся по глубине h; – коэффициенты, определяющие величины гравитационных составляющих соответствующих компонентов тензора; - составляющие начальных напряжений от остальных факторов, помимо гравитационных сил.

№8 Задачи и объекты геомеханического обеспечения на ОГР

борт состоит из уступов и горизонтальных (или субгоризонтальных) площадок.

На рабочем борту, где производиться выемка и погрузка горной массы, такими площадками являются рабочие площадки уступов.

Их ширина зависит типа разрабатываемых пород и применяемого горного транспортного оборудования.

Таблица 1 - Примерная ширина рабочих площадок

Оборудование	Ширина рабочих площадок, м
Погрузчики	25-30
ЭКГ в скальных породах - при автотранспорте - при ж/д транспорте	75-80 75-100

На нерабочем борту горизонтальные (или субгоризонтальные) площадки называются бермами

Они подразделяются на:

• предохранительные, служат для повышения устойчивости борта и предохранения от падения кусков породы на нижележащие горизонты. Через 2-3 уступа они расширяются и на них производится очистка осыпавшейся породы (площадки очистки).

• транспортные, служат для расположения транспортных путей (дорог), соединяющие рабочие горизонты карьера с капитальными траншеями.

Таблица 2 – Минимальная ширина берм

Вид бермы	Ширина, м
предохранительные	≥0,2hy (3-5)
площадки очистки	8-12
транспортные: при одном пути при двух путях	10-12 15-20 и более

На рабочем и нерабочем бортах уступы соответственно подразделяются на рабочие и нерабочие (стационарные или контурные). Геометрические параметрами уступов являются их высота h и угол откоса

Высота рабочих принимается исходя параметров применяемого оборудования. Так в рыхлых породах h_у.р≤h_{ч. max} (для ЭКГ-8И – как правило h_у.р=12м), в скальных и полускальных h_y.p≤1.5h_ч.max (для ЭКГ-8И как правило 15 метров), где h_ч.max максимальная высота черпания экскаватора,м

Высота контурных уступов может быть равна:

• в мягких породах

h_у.к=h_у.р;

• в скальных породах

h_у.к=n·h_у.р,

где n=1, 2 или 3(при n=2 и 3 – сдвоенные и строенные уступы).

Таблица 3 - Примерные углы откосов нерабочих уступов

Породы	Углы наклона (град.) при высоте уступа, м
	10 15 20 30
Неогеновые глины	35-40 20-25 10-15 -
Известняки	55 50 48 46
Алевролиты	62 58 53 50
Гранаты	80 78 75 70

Углы наклона бортов (или их участков) исходя из параметров можно рассчитать:

• рабочего ;

h_y.p и α высота и угол откоса рабочего рабочего уступа, град., м

Ш_р.п ширина рабочей площадки, м

• нерабочего ,

где n – число нерабочих уступов;

Б_т, b и b₀ – ширина транспортных, предохранительных берм и берм очистки, м;

h_у и α – высота и угол откоса нерабочего уступа, м. град.

Таблица 4 - Примерные углы наклона бортов карьеров

Горные породы	Рабочий	Нерабочий
	борт
Глинистые, трудно осушаемые	10-15	18-25
Полускальные и связные в обычных условиях	18-20	28-35
Скальные	18-25	35-45

Углы откосов бортов круче 45-50⁰ не допускаются.

На наклонных и крутопадающих залежах вскрышные породы вывозятся во внешние отвалы.

h₀ – высота отвала, м.; h_я – высота яруса, м.; α – угол откоса яруса (равен углу естественного откоса укладываемых в отвал пород), град; β₀ – генеральный угол откоса отвала, град.

Величина β₀ может быть определена из выражения:

,

где n – количество ярусов на отвале; Ш_М.б – ширина муждуярусной бермы, м.

Рассмотрим теперь более детально задачи геомеханического обеспечения при открытых горных работах.

При увеличении угла наклона борта карьера β снижаются объемы вскрышных пород V_в в контурах карьера. Так, например, при глубине карьера 500 м, увеличение угла откоса борта с 40⁰ до 45⁰ приведет к снижению объема породы в карьере на 24 млн. м³ на каждые 1000 м длины борта.

Вместе с тем, при увеличении углов наклона бортов, что может быть достигнуто за счет увеличения углов откосов уступов или сокращения ширины или количества берм, возрастает опасность обрушения откосов.

Первая задача геомеханического обеспечения — определение оптимальных углов откосов уступов и бортов карьеров, обеспечивающих безопасную и экономически эффективную разработку месторождения п.и.

Вторая задача геомеханического обеспечения — определение оптимальныхпараметров отвалов, обеспечивающих длительную устойчивость откосов.Отдельной частью этой задачи явдяется обеспечение устойчивости дамб гидроотвалов и хвостохранилищ.

В качестве третьей задачи может рассматриваться обеспечение устойчивости подземных выработок(рудоспуски, дренажные выработки т.п).

№9Расчет ширины целиков при отработке мощных пластов Room and Pilar