Приклад вибору типу і параметрів кріплення у виробках

(Виробка, яка проводиться поза впливом очисних робіт в умовах пологого падіння).

Умови.

Виробка проводиться по простяганню на глибині 800 м. Кут падіння порід 15º. Вмістимі породи показані на мал.5. Характеристика шарів порід:

1-пісковик, R₁=91 МПа, m₁=4,8 м; 2-алевроліт, R₂=60 МПа, m₂=1,3 м; 3-аргіліт, R₃=40 МПа, m₃=2,2 м; 4-вугілля, R₄=18 МПа, m₄=1,2 м; 5-аргіліт, R₅=38 МПа, m₅=2,4 м; 6-алевроліт, R₆=65 МПа, m₆= 4,0 м.

Відстань від зводу арки до пласту по вертикалі 1,3 м. Виробка пройдена комбайновим способом; переріз в просвіті до осідання S=10,3 м. Ширина в проходці 4,12 м; висота 3,56 м. Строк служби виробки 10 років. Виробка суха, знаходиться поза тектонічними порушеннями. Кріплення – металеве, арочне,

податливе.

Малюнок 5 Розрахункова схема до прикладу

Розв’язок.

1. Визначають розрахункову міцність порід. Для всіх порід приймають k_c=0,9. Тоді R_c1=91·0,9=82 МПа; R_c2=60·0,9=54 МПа; R_c3=40·0,9=36 МПа; R_c4=18·0,9=16,2 МПа; R_c5=65·0,9=58,5 МПа. Виробка суха, тому міцність не понижується від дії вологи. Посереднене значення R_c порід покрівлі визначають на висоту 1,5 b, що дорівнює 4,12·1,5=6,18 м, порід підошви – на глибину 4,12 м. В обох випадках враховують породи по висоті виробки.

Розрахункова міцність порід покрівлі R_c,пок дорівнює:

Аналогічно для порід підошви:

Розрахункова міцність порід в боках виробки складе:

2. Визначають зміщення порід за формулою

де k_a =1 (див. табл.1, при α ≤ 20º); k_θ =1 при визначенні зміщення зі сторони покрівлі і підошви; k_θ =0,35 при визначенні бокових зміщень; k_s=0,2(4,12-1)=0,62; для підошви і покрівлі; k_s=0,2(3,56-1)=0,51 для бокових зміщень; k_В =1 (для одиночної виробки); k_t=1 для всіх зміщень, що визначаються (при H_p=800 м, t=10 років і відповідній міцності порід покрівлі, підошви боків); U_t,пок=150 мм, U_t,під=240 мм, U_t,б=500 мм – з кожної сторони виробки (див. мал.2 при H_p=800м і отриманих значень міцності порід покрівлі, підошви і боків).

В подальшому навантаження на кріплення необхідно розрахувати за зміщеннях покрівлі, які перевищують зміщення боків виробки. Зміщення підошви (150 мм) не потребує заходів з їх зниження.

3. Навантаження на 1 м виробки розраховують за формулою

де k_n =1,05 (по табл.2 для магістральної виробки при U=93 мм); k_н=1; k_пр=0,8 (по табл.3 при H_p / R_ср = 800/47,5=16,8, де R_ср – середньоарифметична міцність порід покрівлі і підошви).

в = 4,12 м (з умови), р^н=45 кПа (з мал. 4, при U=93 мм; в = 4,12 м).

4. Кріплення вибирають у відповідності з шириною виробки. При в = 4,12 м приймають арочне кріплення з СВП-22 з фігурною планкою ЗПК з несучою здатністю в податливому режимі N_s=200 кН. (див. табл.4).

5. Для вибору щільності такого кріплення служить формула

Приймаємо n=0,8 рам/м.

6. Податливість кріплення при n=0,8 рам/м вибирають за умови

де ∆ - конструктивна податливість кріплення, мм (див. табл. 4);

U_пок – очікуванні розрахункові зміщення порід покрівлі, мм

400>93 мм.

Відстань між рамами (крок кріплення) визначають за формулою

Таким чином трьохланкове металеве кріплення КМП-А3 з СВП-22 з податливістю до 400 мм, щільністю 0,8 рам/м забезпечать нормальну експлуатацію виробки.