Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

121 страница

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Рекомендации рассмотрены секцией горного давления Ученого совета ВНИМИ и рекомендованы для опытного применения при проектировании капитальных выработок угольных шахт. В приложениях к Рекомендациям приведены алгоритмы и тексты программ с необходимыми пояснениями для специалистов и проектировщиков, которые могут самостоятельно или при консультации ВНИМИ выполнить корректировку отдельных блоков программ, приспосабливая их к условиям конкретных бассейнов и месторождений.

 Скачать PDF

Оглавление

1. Порядок проектирования капитальных выработок с использованием автоматизированной системы Недра

2. Инструкция по использованию автоматизированной системы проектирования капитальных выработок Недра

3. Инструкция по использованию программы Оптим для выбора оптимальной крепи

Приложение 1 Примеры расчета

Приложение 2 Геомеханические основы и алгоритмы системы Недра

Приложение 3 Алгоритм программы Оптим

Приложение 4 Тексты программ автоматизированной системы проектирования капитальных горных выработок

Приложение 5 Текст программы Оптим

Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА В Н И М И

РЕКОМЕНДАЦИИ по автоматизированному проектированию капитальных горных выработок

Ленинград

1979

министерство угольной промышленности СССР

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела В Н И М И

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО АВТОМАТИЗИРОВАННОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ КАПИТАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Ленинград 19 7 9

- номер варианта;

NCJ( - номер слоя (номер*перфокарты);

L9T = I 1 " 603 Р3040™ кроли;

12-е расчетом крепи;

NN - количество слоев;

А31 - азимут падения, град;

ФА - угол падения, град.

HI - глубина от поверхности, м;

КН * коэффициент норушенносги;

ДМ(1). KUM(l). $1(1) - соответственно мощность (м). тип породы, прочность ъ -того слоя, т/м-;

КЦЛИ1)- лигологичосиий тип породы слоя: 1 - песчаник. 2 - алевролит, 3 - аргиллит.

4 - глина. 5 - уголь;

Х01. У01, Х02. У02 - соответственно координаты начала и конца выработки (при КГ* 3

и!Т * 1 или 2 значении ХС1 - координаты середины камеры, а Х02, У02 - конца); при расчете выработок, расположенных на кривой (КГ * 1, LT * 5), принимается: Х02 - радиус кривой, м; У02 - центральный угол кривой, град;

НВ - высоте в свету выработки или комеры;

SB - ширина гыработки или камеры в свету, м;

НГ - высота в свету выработки, на которой выдерживается заданная ширина ВВ. м;

ШАГ - шаг расчета по длине выработки (при расчете камеры КГ* 3 и LT* 1 или 2 ШАГ' •00);

ЬБАС - 1 - Донбасс. 2 - Кузбасс. 3 - Караганда. 4 - Воркута;

КГ - О - одиночная, 1 - сопряжение. 3 - камера.

При КГ * 1:


При КГ - 3:


XT - тип сопряжения;


ЬТ - тип камеры или примыкающей выработки;


камера

-LL



'1

2


камера


ТГ

« »

/U


LT *


выработка, примыкающая по торцу камеры


зГ

I____I


выработка, примыкающая по длинной стороне камеры



LP - удаление расчетного сечеьия от центра сопряжения, м; ЬУС - угол между сопрягающимися выработками, град, (при ЬТ * 3. ЬУС - расстояние между двумя узлами сопряжении, м); ROC -половина ширины примыкающей выработки, м;


ЬР - длина камеры, м; ЬУС • 00; R0C-отношение ширины камеры (или высоты камеры при НВ » ВВ) к средней ширине примыкающей выработки;


данных значение КН необходимо приближенно принимать по табл. 2.

2.12. При задании геологической колонки слои пород от поверхности до глубины Н2 заменяются одним слоем ДМ(1) = Н2 с произвольными характеристиками, например: КЦМ(1) = 3; S-l(I) = 05000.

Таблица 2

Характеристика тектонической обстановки в районе расположения выработок

Коэффициент тектонической нарушенности

Практически ненарушенный или имеющий отдельные мелкоамплитудные нарушения

50

Отдельные крупные нарушения на расстояниях свыше ширины зоны влияния нарушения .............

50-100

Сеть мелкоамплитудной нарушенности на расстояниях свыше ширины зоны влия-ния наруше ния ...........

I0Q-I5Q

Отдельные крупныо нарушения и густая сеть мелкоамплитудной нарушенности на расстояниях от них свыше ширины зо-ны влияния нарушения ........

150-250

Значительное количество крупных и мелких разрывных нарушений .....

>250

Далее задаются слои пород в соответствии с геологической колонкой до глубины НЗ.

Величины Н2 и НЗ определяются в зависимости от азимута падения по формулам: при 0 =£ A3I ^ 180

Н2 =    HI    -    (Ъ11§ФА    1,53В + НВ);    (I)

НЗ =    HI    +    ЗВ;    (2)

при 180 =£ A3I 360

Н2 =    HI    -    (I.5BB +    НВ);    (3)

НЗ =    HI    +1Х1$ФА +    ВВ,    (4)

где 1х - максимальное удаление выработки от центра геологической колонки.

2.13. В оистеме НЕДРА не предусматривается задание координат начала и конца выработки о отрицательными значениями. При отрица-

тельном значении одной из координат вводится расчетная геологическая колонка, удаленная от действительной на расстояние Ь2 по проекции линии падения на горизонтальную плоскость так, чтобы все координаты рассматриваемых выработок оказались положительными,

В этом случае расчетная мощность первого слоя определяется по формулам:

при О ^ А81 < 180

ДМ(1) = Н2 -12ЦФА;    (5)

при 180 ^ А31 < 360

ДМ(1) = Н2 + 12*8ФА,    (6)

где величина Н2 вычисляется по формулам (I) или (3), а значение НЗ остается без изменений.

2.14. Примеры заполнения карт исходных данных и расчета приведены в прил. I.

Результаты расчета

2.15.    В ходе вычислений по автоматизированной системе НЕДРА для каждого расчетного сечения (п. 2.9) на печать выдаются результаты расчета. Печать результатов на АЦПУ (при 1ЭТ = 2) начинается с распечатки исходных данных. Далее печатается удаление расчетного сечения от начала выработки и приведенные расчетные прочности и типы в кровле, почве и боках.

2.16.    Для приближенного расчета (1ЭТ а I) распечатываются рекомендуемые типы и параметры крепи: толщина крепи D , номер опецпро-филя (для податливой крепи) или двутавра (для жесткой крепи) N11, количество рам спецлрофиля или двутавра на I п. м выработки UiP, а также размеры сечения выработки в свету, вчерне и периметр крепи; стоимость проходки и сооружения I п. м выработки.

Если для расчетного сечения рекомендуется несколько типов крепи, то на печать выдаются параметры каждого типа.

2.17.    Для детального расчета (ЬЭТ = 2) перед распечаткой рекомендуемых типов и параметров крепи в табличной форме выдаются расчетные характеристики проявлений горного давления во времени; вначале для податливой крепи (время ввода жесткой крепи в работу

Т1 = 5000 сут, т. е. она практически не вводится), затем - для жесткой (Т1 = 30 сут).

2.18.    Условные обозначения параметров в таблицах расчета проявлений горного давления приняты следующими: Н - глубина; КН - коэффициент тектонической нарушенности; ФА - угол падения пород или основной системы трещин; СЗК, СЗБ, СЗП - толщина забутовочного слоя за крепью, соответственно в кровле, боках и почве; FLK, РЬБ, РЬП - относительная кривизна крепи в кровле, боках и почве (отно-

ценив стрела прогиба к пролету); SK - расчетная прочность массива горных пород; Ф1 - расчетный угол внутреннего трения; £0 - полуширина (полувысота при расчете боков) выработки; Т - время, сут;

PI - нагруэка на жесткую крепь; PMIN - нагрузка на податливую крепь;U0 - смещение контура; ZI, Z2, Z3 - относительные размеры зон неупругих деформаций соответственно: зоны разрушенных пород, трещин и неупругих деформаций без разрушения; BI - абсолютный размер зоны неупругих деформаций; V- скорость смещения контура.

2.19.    При расчете сопряжений, параллельных выработок, камер и выработок, примыкающих к камерам, дополнительно распечатывается тип сопряжения или камеры, угол сопряжения, половина ширины примыкающей выработки - ВОС (при расчете камер ВОС - отношение ширины камеры к сирине выработки), расстояние IP от узла пересечения внутренних боковых поверхностей выработок до расчетного сечения (при расчете камер IP - длина камеры, при расчете параллельных выработок IP - расстояние между внутренними боковыми поверхностями выработок), приведенная глубина Н.

2.20.    После расчета нагрузок на жесткую крепь (при 1ЭТ * 2) производится статический и прочностной ее расчеты. Распечатка ре-эультатов расчетов также приведена в табличной форме.

В начале таблицы распечатываются исходные данные, которые позволяют восстановить расчетную схему и эпюру нормальных нагрузок на крепь. Условные обозначения приняты следующими:

в таблице исходных данных: £1 - прочность бетона (железобетона) на изгиб, т/м2; NP - количество рам жесткой арматуры из двутавров на I п. м выработки; ND - номер двутавра; Е - модуль упругости крепи, т/м2; Ш - прочность арматуры, т/м2; FI - угол трения крепи по породе; АЬР - центральный угол от горизонтального диаметра до точки опоры незамкнутой крепи при очертании ее по радиусу (знак минус означает, что опора расположена ниже горизонтального диаметра); N1, N2 - количество элементов в расчетной схеме соответственно в I и П системах координат; QI, Q2 - равномерно распределенная нагрузка в направлении оси ОУ; КХ, КУ - жесткость упругих опор незамкнутой крепи в направлении осей ОХ и ОУ; К -коэффициент отпора породы в узлах элементов; S - признак (S = О геометрия крепи задается через длину элемента и угол его наклона к оси OX, S = I - геометрия крепи задается через радиус и центральный угол); Z - признак ( Z = 0 - конец элемента расположен в шарнире, Z = I - на монолитном участке; AIP - при 5а о - угол наклона элемента к оси ОХ, при 5=1-* центральный угол элемента;

R - при S = 0 - длина элемента, при S = I - радиус; EI - жесткость элемента крепи на изгиб; ЕЕ - жесткость элемента крепи на

скатив; Р - нагрузка радиальная или распределенная в направлении оси ОХ .

В таблице результатов расчета; U(I, М) - смещение крепи в направлении оси OX, I - номер узла, Ы - номер системы координат;

R (I, М) - реакции отпора породы равномерно распределенные по длине элемента; М (1,М) - изгибающие моменты в узлах (знак минус означает, что растянуто или менее напряжено наружное волокно крепи); N(I, М) - нормальная сила в узлах крепи (минус означает сжатие);

NS(I, М) - предельная несущая способность крепи.

2.21.    О перегрузке или недогрузке отдельных узлов крепи можно судить по сопоставлению узловых нормальных сил о соответствующими величинами несущей способности. Толщина крепи и количество рам на I п. м принимаются по максимальному их значению. В случае, если количество рам жесткой арматуры оказывается больше четырех, рекомендуется выполнять упрочнение пород. В системе НЕДРА принято упрочнение пород путем цементации при водоцементном отношении

В ; Ц = I : 2. При повторном расчете проявлений горного давления и статическом расчете крепи учитывается упрочняющее действие цементного раствора в зонах разрушения и трещинообразования. Забутовка при этом принимается равной нулю (в расчете условно толщина забутовки принята 0,01 м).

2.22.    При расчете выработок, расположенных на участках сопряжений, анализируются три сечения, удаленные от узла сопряжения на расстояния ХР, ХРП/5 и ХРП (где ХРП - предельное расстояние, на котором выработки оказывают влияние друг на друга).После удаления расчетных сечений от центра сопряжения более, чем ХРП,выработка рассматривается как одиночная. Расчет параллельных выработок

(КГ = 1, LT = 4) выполняется в той же последовательности, как и одиночных, но с учетом влияния смежной выработки.

2.23.    Расчет камеры (КГ = 3, XT = 1, 2) производится для одного расчетного сечения, расположенного по ее середине.

2.24.    Расчет выработок, примыкающих к камере (КГ = 3, XT = 3, 4),производится для трех расчетных сечений, удаленных от точки примыкания на расстояние, равное нулю, ширине выработки и ХРП (где ХРП - предельное расстояние, на котором камера влияет на выработку). После удаления выработки от точки примыкания ее к камере более ХРП,она рассчитывается как одиночная.

Инструкция оператору ВЦ

2.25.    Программе соответствует идентификатор НЕДРА. Для работы программы требуется 120 листов памяти.

2.26.    В программе используются следующие условные обозначения: УВвК - устройство ввода перфокарточное; УПЧ - устройство вывода печатающее (АЦПУ); П11 - пишущая машинка пульта оператора;

ЯЯЯЯЯ - идентификатор задания диспетчеру; ZZZ - машинный номер внешнего устройства.

2.27.    Программа выполняет: ввод исходных данных, решение задачи и вывод результатов расчета на АЦПУ.

2.28.    Действия оператора:

а)    установить МЛ с программой НЕДРА;

б)    установить исходные данные на УВвКх;

в)    набрать задание диспетчеру на выполнение программы:

ВЫ-ЯЯЯЯЯ; ПУ 0 * ЯЯЯЯЯ «~ НЕДРА 00100 МЛ 12000~

На указание диспетчера:

» 1 - ЯЯЯЯЯ - НМЛ 001-002 I

ЗГР: установить НЕДРА. Закоммутировать МД с программой и с ПМ, дать директиву:!»N6)

2.29.    Время счета по автоматизированной системе НЕДРА зависит от рассматриваемых вариантов. Для одного расчетного сечения, включая подробную распечатку результатов, оно не превышает 5 мин.

3. ИНСТРУКЦИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПРОГРАММЫ ОПТИМ ДЛЯ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ КРЕПИ

Область применения

3.1. Программа ОПТИМ предназначена для выбора оптимальной крепи из рекомендуемых автоматизированной оистемой НЕДРА на протяженных участках выработок. В качестве оптимальной принимается крепь, приведенные затраты на сооружение и поддержание которой являются минимальными.

х Исходные данные для расчета пробиваются на перфокартах согласно табл. I и устанавливаются в таком порядке: первая перфокарта снизу - карта начального блока исходных данных, содержащая следующую информацию: xxx t FFF^ 0000000000000000000000000. На нее должна быть установлена 1-я перфокарта I варианта, затем 2-я и т. д. За последней перфокартой I варианта в аналогичной последовательности устанавливаются перфокарты П, lll,tv-ro вариантов расчета.

3.2. Программа ОПТИМ распространяется на замкнутую железобетон-ную крепь и сводчатые: бетонную, железобетонную, тюбинговую, на-брызг-бетонную, анкерную, податливую, типа СВП.

Последовательность выбора оптимальной крепи

3.3. После получения результатов расчета по автоматизированной системе НЕДРА (1ЭТ = 2) технолог выбирает (из рекомендуемых) 2-4 конкурентноспособных варианта крепи для рассматриваемого протяженного участка, минимальная длина которого должна быть больше 50 мх.

ЗЛ. Перед обращением к программе ОПТИМ предварительно оценивается вероятность отказов по длине рассматриваемого участка отдельно для кровли и почвы выработки по формуле:

р = I - £ z >    (7)

где Р - вероятность отказов (в кровле или почве); I - длина рассматриваемого участка, состоящего из элементов I с одинаковыми горногеологическими условиями, протяженностью Ц ; Ц - период перекреплевий (поддирки почвы), лет,

3.5. Период лерекреплений определяется в зависимости от вида крепи отдельно для кровли и почвы по формуле:

$-•3,21

10 1 - х    (8)

Ч”    108    1

где р - несущая способность рассматриваемого типа крепи, т/м^; р^ - нагрузка на крепь при установке ее на участке выработки Ц , т/м2.

Ж

10 UV

Для незамкнутой крепи период лерекреплений в почве определяется по формуле:

(9)

zA.

108

где Uv- поднятие почвы (в сантиметрах) на учаотке Ц .

Значения р, pv и определяются расчетом по автоматизированной системе НЕДРА на конечный срок существования выработки. На участ-

кв lv , где принимается крепь, соответствующая расчетной, вероятность отказов принимается нормативной Рн = 0,95. Для незамкнутой крепи нормативная вероятность отказов в почве принимается Рн « с 0,9. Период перекреплений для расчетной крепи принимается равным сроку службы выработки.

3.6. Выбор рационального типа крепи по участку протяженностью I определяется по минимуму приведенных затрат на основе расчета по программе ОПТИМ. Пример использования программы ОПТИМ приведен в прил. П.1.4.

Исходные данные

3.7.    Исходные данные к программе ОПТИМ подготавливаются в табличной форме (табл. 3) и затем пробиваютоя на перфокартах. В первой строке формы перфокарт иоходных данных приведены обозначения вводимых параметров, во второй строке - формат представления чисел, в третьей - номера колонок на перфокартах.

3.8.    Количество перфокарт для расчета зависит от количества рассматриваемых вариантов крепи (NN) и равно N + 1. Пример заполнения перфокарт приводен в прил. П.1.4.

3.9.    Результаты расчета выдаются на АЦПУ в виде таблицы, в которой указываются приведенные затраты для каждого варианта в зависимости от вида восстановления.

Инструкция оператору ВЦ

3.10. Программе соответствует идентификатор ОПТИМ. Для работы программы требуется 60 листов памяти.

З.И. В программе используются следующие условные обозначения: УВвК - устройство ввода перфокарточное; УПЧ - устройство вывода печатающее (АЦПУ); ПМ - пишущая машинка пульта оператора; ЯЯЯЯЯ -идентификатор задания диспетчеру;Z ZZ - машинный номер внешнего устройства.

3.12.    Программа выполняет ввод исходных данных, решение задачи и вывод результатов расчета на АЦПУ.

3.13.    Действия оператора:

а) установить МЛ о программой ОПТИМ;

Таблица 3

1-я карта

NN

IB

L

IАГ

IQ

М

ц

N

11

11

13

"ГГ

*3

11

12

I

2

3

4

5

6

7

8

9

10

II

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23


Карта для I-того варианта

ш.

S(I)

p(D

КПР(1)

ркц)

РПЦ)

С6Ц)

U2

F4.I

Р4Л

14

Р4.2

F4.2

F4.I

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

II

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26


Условные обозначения, принятые в таблице 5

количество сравниваемых вариантов; наименование выработок:

1 - основные околоствольные дворы, главные одиночные откаточные выработки. главные конвейерные выработки (деформации крепи).

, 2 - вспомогательные бремсберги и уклоны.

3 - главные конвейерные выработки (деформации почвы), людские бремсберги и уклоны.

‘1 - вентиляционные выработки, протяженность выработки, п. м;

годовое количество добытого угля, проходящего по выработке или зависящего от ее работоспособного состояния, т/год;    ^

количество воздуха, поступающего к вентилятору главного проветривания, м /с;

(1 - выработка расположена на труднопроветриваемом направлении вентиляционной сети шахты.

О - выработка не расположено на труднопроветриваемом направлении вентиляционной сети шахты, отпускная цена угля. руб. /т;

количество бригад рабочих, занятых на восстановлении выработки, (при отсутствии данных N* 4);

NN -

IB -

1В =

L -ГАГ -

га -м =

ц -

N -

LBKB(I}- вид крепи.

1    - бетонная сводчатая.

2    - тюбинги железобетонные,

3    - железобетонная сводчатая,

LBKB(I)" 4 - железобетонная замкнутая.

5    - набрызг-бетонная.

6    - анкерная.

7    - податливая СЫН;    ^

S(I)- сечение выработки в свету, м ;

Р{1) — внутренний периметр крепи, м;

КПРЦ)- прямые затраты на сооружение выработки, руб. /м в год;

РК(1)- надежность поддержания (вероятность отказов) хрепн выработки. 1/год.

РПЦ)- надежность поддержания (вероятность отказов) почвы выработки, 1/год;

06(1)- стоимость мелкого ремонта крепи, руб. /м в год;

Параметры LbKB(I), $(1), Р(1), КПР(1) рассчитывают по систомо НЕДРА. Параметры РК(1). РП(1) вычисляют по формуле (7).

б)    установить исходные данные на УВвК2;

в)    набрать гадание диспетчеру на выполнение программы:

ВЫ - ЯЯЯЯЯ; ПМ~0»~ ЯЯЯЯЯ * ОПТИМ 00100 МЛ Q60001,

На указание диспетчера: |*1 ■ ЯЯЯЯЯ - НЫЛ - 001 - обГ

ЗГР: установить ОПТИМ, аакоммутировать МЛ с программой и с ПМ,

дать директиву:!» N01

УДК 622.831.24:681.3

Рекомендации по автоматизированному проектированию капитальных горных выработок. Л., 1979, с. 124 (М-во угольной промети СССР. Всесоюз. науч.-исслед. ин-т горн, геомех. и маркшейд. дела)

Разработана система автоматизированного проектирования капитальных выработок НЕДРА, с помощью которой по заданной геологической колонке, координатам и параметрам выработки в автоматическом режиме производится оценка ее устойчивости, выбор типов крепи по длине выработки и оценка стоимостных параметров сооружения и крепления.

Выбор однотипной крепи на участке выработки производится с привлечением программы ОПТИМ.

Приведены инструкции к программам НЕДРА, ОПТИМ, примеры расчета параметров крепи (на участках одиночных выработок, сопряжений и в камерах), алгоритмы и тексты программ на языке <ЮРТРАН-1У.

Рекомендации рассмотрены секцией горного давления Ученого совета ВНИМИ и рекомендованы для опытного применения при проектировании капитальных выработок угольных шахт. Окончательное проектное решение допжко приниматься с учетом требований нормативных документов.

Ил. 10, табл. 38.

© Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела ВИШИ, 1979.

Приложение!

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА П.1.1* Расчет одиночной выработки

Одиночная горизонтальная выработка (КГ * 0) шахты А Донбасоа (1БАС = I) пройдена на глубине HI « 1000 и, угол падения пород ФА * 45°, азимут падения A3I = 0°, массив практически ненарушенный, имеет отдельные мелкоамплитудные нарушения КН = 50, количество слоев в геологической колонке NN-з 5.

Мощность первого слоя принимаем от поверхности ДМ(Х) = 975 м, тип породы КДМ(1) = 3, прочность пород SI(I) = 5000 т/м2. Нижележащие слои имеют следующие характеристики: ДМ(2) = 5 м, КЦМ(2)*

= I, Sl(2) = 8000 т/м2, ДМ(3) = 5 и, КЦМ(З) = 2, SI(3) = бОООт/м2, ДМ(<0 = 7 и, КЦЦ(4) = з, SI(*0 = «300 т/и2, ДМ(5) = 50 И,Ш(5) = « 2, Sl(5) = 6000 т/и2. Выработка одкопутевая, ширина сечения в свету ВВ а 2,9 м, выоота НВ а 2,8 м. Высота выработки, до которой выдерживается заданная ширина, НГ а 1,9 м. Координаты начала выработки относительно геологической колонки: XOI а о м,701 = а 0 м, конца Х02 а 20 м, У02 а 0 м. Шаг расчетных сечений ШАГ а

а 5 М.

Требуется найти рациональные типы и параметры крепи на стадии выбора вариантов расположения выработок (ЬЭТ = 1).

Порядок расчета

I. В соответствии с табл. I заполняем перфокарты исходных данных. Если число, задаваемое форматом I, имеет меньшее количество позиций, чем на него отведено в перфокарте, то первые лишние позиции заполняем нулями. Например, при КН » 50 записываем 050.

Число, записываемое в формате F, может быть представлено различным образом. Например, при ДМ(2) = 5, можно записать 5.000 или 05.00 или 0005. или 00005

Одним из важнейших условий эффективной работы угольных шахт является обеспечение надежного состояния капитальных горных выработок в течение всего срока службы при минимальных стоимости и времени их сооружения.

Анализ условий поддержания капитальных выработок свидетельствует о неудовлетворительном их состоянии, особенно на больших глубинах и в слабых неустойчивых породах. Нередко выработки теряют устойчивость еще в период строительства шахты.

Причины нарушения нормальной эксплуатации выработок определяются, с одной стороны, недостаточной проработкой проектных решений, с другой, отклонением от паспортов проведения и крепления выработок при их сооружении.

Отсутствие единого регламентирующего документа по выбору расположения, способов охраны, типов и параметров крепи привело к тому, что сеть капитальных выработок проектировали по минимуму их протяженности без учета геомеханичоских особенностей проведения и поддержания.

Естественно, что крепь выработок и особенно их сопряжений, попадающих в слабые неустойчивые породы, нарушалась, это приводило к огромным затратам на крепление и поддержание выработок.

В 1977 г. во ЗНИМИ с участием институтов-соисполнителей были разработаны и изданы "Указания по рациональному расположению,охране и поддержанию горных выработок на вахтах СССР".

По Указаниям нормальная эксплуатация выработок обеспечивается достоверностью и полнотой геологических и геомеханических сведений о массиве горных породх, выбором рационального расположения, способов охраны и типов крепи. Параметры крепи определяют на основе геомеханических расчетов проявлений горного давления и статического расчета крепи о учетом технологии сооружения выработки и

х

Приведены в Требованиях к определению механических свойств пород при геологическом изучении полей шахт Министерства угольной промышленности СССР (издание ВНИМИ, 1977).

возведения крепи. Расчеты по Указаниям не сложны: смещения и нагрузки на крепь определяют по простым формулам и номограммам; статический и прочностной расчеты крепи - по программе на ЭВМ. Однако при выполнении полного комплекса расчетов для всей сети выработок задача становится достаточно трудоемкой. Поэтому расчеты практически проводят для одного варианта расположения сети выработок, выбранного на основе инженерного опыта и интуиции проектировщика. При таком подходе выбранный вариант может оказаться неоптимальным. Количество анализируемых вариантов расположения сети выработок в плане и профиле можно существенно увеличить,если перевести основной процесс вычислений проявлений горного давления выбора типов крепи, ее статического и прочностного расчетов с определением стоимостных показателей на ЭВМ.

С этой целью во ВНИМИ на основе принципов Указаний разработаны Рекомендации по автоматизированному проектированию капитальных горных выработок. Рекомендации позволяют по заданной геологической колонке с указанием типов пород и их прочности, привязке слоев пород в пространстве и направлению выработки подобрать рациональные типы крепи и определить их геометрические и стоимостные параметры по длине одиночной выработки, на участках их сопряжений в камерах и в выработках, примыкающих к камерам.

В качестве геомеханической основы расчетов проявлений горного давления в Рекомендациях использован экспериментально-аналитический метод, построенный на решении вязкоупругопластической вада-чих и обобщении данных натурных замеров смещений и нагрузок на крепь. Особенностью метода является введение в исходные данные поправочных коэффициентов, учитывающих несовершенство расчетной схемы и модели среды.

Перевод всех расчетов на ЭВМ позволил отказаться от ряда допущений, принятых в Указаниях, а также существенно облегчить процесс проектирования крепи для тяжелых горногеологических условий, для которых обязательным является выполнение статического и прочностного расчетов крепи. По Рекомендациям расчеты устойчивости выработок, нагрузок на крепь, построение расчетной схемы, статический и прочностной расчеты крепи выполняются в автоматическом режиме.

Использование автоматизированной системы НЕДРА предполагается в двух направлениях: приближенном - при выборе вариантов и уточ-

х А и у с и н Б. 3. Прогнозирование устойчивости капитальных выработок с учетом постепенного разрушения пород в зоне не-упругих деформаций. - ФТПРПИ, 1977, N? 5, с. 22-29.

не ином - при детальном расчете выбранного варианта или при получении дополнительных данных геологической разведки, выполняемой в ходе строительства шахты.

В приложениях к Рекомендациям приведены алгоритмы и тексты программ с необходимыми пояснениями для специалистов и проектировщиков, которые могут самостоятельно или при консультации ВШШИ выполнить корректировку отдельных блоков программ, приспосабливая их к условиям конкретных бассейнов и месторождений. В частности, легко можно изменить программы расчета стоимостных параметров (СМЕТА), выбора типов и параметров крепи, упрочнения и технологии сооружения выработок (ВЫБОР).

Рекомендации разработаны под руководством д-ра техн. наук, лроф. К. А. Ардашева и канд. техн. наук Б. 3. Амуоина.

I. ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАПИТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК О ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ НЕДРА

ГЛ. Выбор вариантов расположения сети капитальных выработок выполняют проектировщики с учетом комплексной технологической увязки всех звеньев шахт (подъем, транспорт, вентиляция, водоотлив) и основных положений Указаний в части расположения и охраны горных выработок.

1.2.    Для каждого варианта производится выбор оптимального кропления выработок по всем участкам рассматриваемой сети. При этом сеть выработок необходимо разбить на элементы: прямолинейные и криволинейные участки, сопряжения выработок, камеры и выработки, примыкающие к ним. Каморы при отношении длины к ширине более четырех рассматривают как одиночные выработки.

1.3.    По данным геологической разведки строят вертикальную геологическую колонку с указанием мощности слоев, их прочности на сжатие в "куске" и литологического типа породы. Определяют угол

и азимут падения пород*. При построении автоматизированмой системы НЕДРА слои пород приняты плоскими без искривлений (выдержанное падение). При искривлении породных слоев в пространстве их приближенно заменяют на отдельных участках плоскими с переменным углом и азимутом падения. В таком случае при расчете выработок на каждом новом участке вновь необходимо задать параметры геологической колонки и привязку плоскости слоев в пространстве (угол и азимут падения).

I.A. Типы и параметры крепи по выделенным элементам выбирают с использованием автоматизированной системы НЕДРА (см. раздел 2). Для первых фаз проектирования (выбор вариантов расположения выработок относительно вмещающих пород) используют приближенную схему расчета. После выбора оптимального варианта расположения сети выработок необходимо провести дополнительную геологическую разведку

х Азимут падения отсчитывают от положительного направления оси ОХ (направление на север) по часовой стрелке до направления проекции на горизонтальную плоскость линии падения. Линия падения -линия наибольшего уклона плоскости. Угол падения отсчитывают от линии падения до ее проекции на горизонтальную плоскость

по трассе выбранного варианта. Типы и параметры крепи для принятого варианта расположения сети выработок после получения более достоверных механических свойств горных пород выбирают по уточненной схеме на основе статического и прочностного расчетов.

1.5.    В автоматизированной системе предусмотрен выбор различных типов крепи для каждого участка, расположенного в породах, отличающихся по прочности от предыдущего более чем на 30% - при расчете по приближенной схеме и более чем на 15% - по уточненной схеме.

Таким образом, по расчету участки с различными типами крепи могут оказаться восьма малыми, что, естественно, не может быть принято в проекте. Поэтому окончательный выбор типов крепи из рекомендуемых автоматизированной системой НЕДРА и установление длин участков с однотипной крепью на этапе выбора расположения сети выработок предоставляется сделать проектировщику. При выполнении рабочих чертежей рекомендуется осуществлять выбор участков с однотипной крепью, используя программу ОПТИМ (см. раздел 3).

1.6.    После выбора крепи по каждому элементу выработки и определения стоимости их сооружения вычисляют суммарные затраты по рассматриваемому варианту расположения сети выработок. Далее в той же последовательности определяют суммарные затраты по остальным конкурирующим вариантам.

2. ИНСТРУКЦИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАПИТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК НЕДРА

Область применения

2.1.    Автоматизированная система проектирования предназначена для выбора типов и параметров крепи капитальных выработок, расположенных вне зоны влияния очистных работ, на угольных шахтах СССР.

2.2.    Стоимостные параметры определяются по приближенным показателям для основных угольных бассейнов: Донецкого, Кузнецкого, Вор-кутского и Карагандинского.

2.3.    Система НЕДРА распространяется на одиночные протяженные горизонтальные выработки, выработки параллельные и на участках сопряжений, камеры и выработки, примыкающие к камерам.

2.4.    Диапазон рекомендуемых замкнутых и незамкнутых типов крепи ограничен следующими: анкерная, набрызг-бетонная, податливая из спецпрофиля, тюбинги КузНИИшахтостроя, бетонная, железобетонная с жесткой арматурой из двутавровых рам, а также из спецпрофиля, бетонная и железобетонная с последующим упрочнением пород путем цементации (подробнее выбор крепи см. П.2.3).

2.5.    Система НЕДРА не распространяется на условия расположения выработок в районах существенного искривления поверхности породных слоев, на наклонные и вертикальные выработки и приствольные камеры.

2.6.    Автоматизированная система НЕДРА разработана применительно к ЭВМ "Минск-32”. Язык программирования «ЮРТРАН-1У.

Исходные данные

2.7.    Исходные данные к автоматизированной системе НЕДРА подготавливаются в табличной форме (табл. I) и затем пробиваются на перфокартах. В первой строке формы перфокарт исходных данных (табл. I) приведены обозначения, принятые в программе, во второй-формат представления чисел, в третьей - номера колонок на перфокартах.

К табл. I приведены условные обозначения.

2.8.    При расчете одиночных выработок вводится (2 +NN) перфокарт (гдеЫЫ - количество расчетных слоев в геологической колонке). При расчете параллельных выработок, выработок на участках сопряжений, камер и выработок, примыкающих к камерам, вводитоя

(3 +NN) перфокарт. Первые (1 +NN) перфокарт остаются неизменными при расчете всех выработок, привязанных к заданной геологической колонке.

2.9.    При расчете выработок, проходимых вкрест или под углом к простиранию (в том числе выработки на сопряжении и примыкающие к камерам), величина ШАГ принимается равной мощности наименьоего слоя, но не менее I м. При расчете выработок, проходимых по простиранию (в том числе выработки на сопряжении и примыкающие к камерам), величина ШАГ принимается равной длине выработки. При расчете камер величина ШАГ принимается равной нулю.

Расчетный шаг, т. е. расстояние между расчетными сечениями, определяется в автоматическом режиме. В случае отличия прочности пород в сечениях, расположенных на расстоянии ШАГ менее чем на 30% при ЬЭТ в I или 10% при ЬЭТ в 2, вычисления не выполняются и производится переход к следующему сечению.

2.10.    При расчоте камеры (КГ * 3, IT » I, 2) координаты XQI,

У01 принимаются равными координатам центра камеры, а координаты Х02, У02 - любого из ее торцов.

2.11.    Коэффициент тектонической нарушеннооти КН следует определять, руководствуясь Методическими указаниями*. При отсутствии

х Методические указания по оценке влияния разрывных нарушен^ на полноту выемки угля на сильно нарушенных месторождениях. Л., ВНИМИ, 1975-

1-Я KOfiто

^6

к-

**>

'J

ч

<РЛ

43 I

HI

KH

/V

II

It

12

I 3

I

Li

/

/

2

J

4

5

S

7

8

9

w

//

12

13

1*

If

'lb


! It ♦ KK) конто !

L4

Дми)

I SHI)

FS t

II_LI_

■■1

JBEUUUbUUbtt

J

__

I

I

I

_

-

L

_

-



если КГ • 1 или 3

13 * М) корта

nt

ip

1УС

RPC

It

12

12

Г 42

f

2

3

4

6

6

7

8

9



1

х При существенном отличии свойств пород на коротком участке выработки целесообразно на нем, не меняя типа крепи, производить местное усиление, например, цементацию пород вблизи контура выработки,

Г

2

Исходные данные для расчета пробиваются на перфокартах согласно табл. 3 и устанавливаются в таком порядке: I-я перфокарта снизу - карта начального блока исходных данных, содержащая следующую информацию: зоос ♦ FFF 0000000000000000000000000. На нее должна быть установлена 1-я перфокарта, затем 2-я и т. д.