Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

54 страницы

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

В указаниях приводятся рекомендации по определению нагрузок на крепи шахтных стволов и капитальных горизонтальных выработок, приводятся примеры расчета различных типов крепи, изложена методика расчета мелкоблочной крепи

 Скачать PDF

Оглавление

Раздел 1. Рекомендации по определению расчетных нагрузок на жесткую крепь вертикального ствола круглого поперечного сечения вне зоны влияния очистных работ

     § 1. Обычные условия

     § 2. Сложные условия

Раздел 2. Временные рекомендации по ориентировочной оценке нагрузок на крепь горизонтальных капитальных выработок угольных и сланцевых шахт

     § 1. Общие положения

     § 2. Основные расчетные параметры крепи капитальных выработок глубоких шахт Донбасса

Литература

Раздел 3. Примеры расчета крепи горизонтальных капитальных выработок на ЭВМ "Наири"

Раздел 4. Примеры расчета крепи вертикальных шахтных стволов

Раздел 5. Расчет мелкоблочной замкнутой крепи прокладками в стыках

 
Дата введения01.02.2020
Добавлен в базу01.01.2019
Актуализация01.02.2020

Этот документ находится в:

Организации:

РазработанЛГИ
РазработанВНИМИ
РазработанЦентрогипрошахт
РазработанИГД им. А.А. Скочинского
РазработанВНИИОМШС
РазработанЮжгипрошахт
УтвержденМинистерство угольной промышленности СССР
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 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА ВНИМИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ КРЕПИ КАПИТАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Ленинград

1973

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ГОРНОЙ

ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА ВНИМИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО РАСЧЕТУ КРЕПИ КАПИТАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Ленинград

1973

РАЗДЕЛ 2

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРИЕНТИРОВОЧНОЙ ОЦЕНКЕ НАГРУЗОК НА КРЕПЬ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КАПИТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНЫХ И СЛАНЦЕВЫХ ШАХТ

8 1, Общие положения

1. Нагрузки на крепь капитальных выработок (в массивах, не испытывающих существенного влияния очистных работ) определяются рядом факторов, важнейшими из которых являются: Физико-механические свойства пород массива: прочностные свойства (пределы прочности на сжатие, сцепление, углы внутреннего трения) при кратковременном и при длительном действии нагрузки, сцепление и углы трения на контактах разнородных тел; структурные характеристики массивов; показатели анизотропии и неоднородности прочностных свойств.

Деформационные кратковременные и длительные характеристики массива:    показатели его упругого, пластического и пол

зучего деформирования - модули продольной упругости и коэф-* фициенгы Пуассона; коэффициенты -бокового распора; показатели анизотропии и неоднородности деформационных свойств; релаксационные характеристики.

Геологические факторы: глубина заложения выработки; падение и сложение пород; рельеф поверхности; объемные веса покрывающих пород; степень нарушенности массива; наличие сближенных пластов.

Гидрогеологические характеристики массива:    степень    обводненности, пьезометри

ческие уровни, коэффициенты фильтрации, притоки вод; характеристики воздействия шахтных вод на массивы горных пород, снижение прочности й изменёние деформационных свойств пород при увлажнении (размокание, набухание, скольжение блоков друг относительно друга).

Горные факторы:    формы и размеры выработок,

способы охраны и их параметры, механические характеристики крепи (несущая способность, распор и деформируемость под нагрузкой; связь крепи с породой).

10

Технологические факторы; способы проходки и крепления выработок; особенности эксплуатации выработок.

2.    Нагрузки на крепь обязательно уравновешены. Если в исходных положениях оказывается, что главный вектор или главный момент эпюры нагрузок не равны нулю, то это значит, что

в задании не учтены все обстоятельства взаимодействия пород с крепью или элементов крепи между собой.

3.    В зависимости как от ествественных условий, так и от принятых проектных решений, каждая из перечисленных групп факторов может либо иметь решающее значение/ при формировании нагрузок на крепь капитальных выработок, либо, наобо” рот, превратиться во второстепенную. Так, например, перенапряженные участки массивов могут быть предварительно разгружены, неравномерность распределения нагрузок - уменьшена; обводненные поля — осушены; трещиноватые породы - превращены в связные (за счет предварительной цементации) и т.п.

Какие из этих или подобных мероприятий целесообразно применить - решает проектная организация, на основании технико-экономических. сравнений и консультаций с соответствующими НИИ.

Большое значение для устойчивости капитальных выработок нагруженносги крепи имеет влияние других (параллельных,осо-бенно-пересекающихся под острыми углами, и т.п.) выработок и, разумеется, очистных работ. Поэтому, при анализе данных наблюдений и при проектировании новых выработок необходимо предусматривать исключение (или резкое уменьшение)вредного и, по возможности, максимальное использование полезного действия других выработок на данную. Целики между параллельными выработками должны быть достаточной (не менее 2“3~х пролетов выработок) ширины; углы на сопряжениях - приближены к прямым, сопряжения - тщательно пройдены и закреплены усиленной крепью и т.п.

Наибольшее внимание проектировщиков рекомендуется обращать на так называемые 'тяжелые' или 'сложные' условия (большие глубины, слабые породы). Здесь важно не переоб-легчить крепь, чтобы не вызвать разрушения выработок и чрезмерных расходов на ремонт, но также и не переутяжелягь ее, чтобы не допустить излишних расходов на ее возведение. Именно в этих условиях должны быть наиболее обоснованно составлены, тщательно проанализированы и учтены заключения научно-исследовательских институтов. Последним следует.при обнаружении тяжелых условий, максимально использовать как теоретические положения, так и, особенно, экспериментальные данные, если они имеются для рассматриваемых или сходных с ними условий. Если эксперйментальные данные для рассматриваемых условий полностью отсутствуют - необходимо их

11

получить, например, путем размещения в скважинах специальных динамометрических снарядов, лабораторного моделирования условий работы крени, а в отдельных, особо трудных случаях -- специальной проходки экспериментальных выработок, закрепленных динамометрической крепью.

Нагрузки на крепь существенно (практически, пропорционально глубине) зависят от глубины заложения выработки:

в условиях вполне устойчивых упругих пород, при установке крепи нарастающего сопротивления на достаточно малом расстоянии от движущегося забоя выработки;

в условиях существенно-ползучих, особенно вязких, а также жидких пород (например, в вязких обводненных глинах и в плывунах).

Нагрузки на крепь не зависят (или несущественно зависят) от глубины заложения выработки в условиях:

применения податливой крепи постоянного (P=const ) сопротивления;

работы крепи в режиме заданной нагрузки от веса блоков или других элементов, потерявших связь с массивом (например, "свод обрушения" П ротодьяконова);

установки постоянной крепи в упругих устойчивых породах на достаточно большом расстоянии от движущегося забоя проходимой выработки (примерно 30-40 м).

Нагрузки на крепь существенно зависят от механической характеристики хх) крепи в условиях работы крепи в режимах "взаимовлияющей деформации" и "заданной деформации" и не зависят от нее в режиме "заданной нагрузки" /1/,

Неравномерность распределения нагрузок на крепь является важной отличительной чертой работы многих подземных выработок. Она зависит от свойств массива, технологии проходки и крепления выработки, от механической характеристики крепи.

Неравномерность нагрузок, как правило, увеличивается при:

хрупких (невязких, непластичных, неползучих) породах массива;

неоднородных массивах (в том числе слоистых); применении жестких крепей и забутовки; буро-взрывном способе проходки выработок; малой (особенно при случайной) нагруженносги крепи.

х) Где несущественно сказывается сдерживающее смещение пород влияние забоя.

хх) Зависимость между сопротивлением Р и податливостью U крепи (например, Р1:1 Ь I/ -механическая характеристика крепи "линейно-нарастающего сопротивления").

12

Соответственно, неравномерность нагружения крепи уменьшается, а иногда и вовсе не проявляется при пластичных (особенно вязких) породах, при однородных массивах, податливых крепях, при увеличении нагрузок.

Так, если нагрузка на круглоцилиндрическую крепь выработки в однородном релаксирующем (коэффициент бокового распора л 1) распределена почти равномерно и небольшие колебания ее распределены неупорядоченно по контуру сечения крепи, то в слоистом массиве нагрузки на крепь по нормали к напластованию, как правило, в 1,3-1,6 раза больше, чем в направлениях перпендикулярных к нормали.    .

4. Нагрузка на крепь нарастающего сопротивления 'в капитальных выработках в достаточно общем случае может быть представлена в виде суммы


Р= Ро +Pi ,    (2.1)

где Р0 — составляющая нагрузки, определяемая прочностными свойствами пород (могущая, в простейшем случае быть отождествлена с 'весом отслоившихся и сползающих пород');

Р1 - составляющая нагрузки, определяемая в основном,деформационными свойствами пород и механической характеристикой крепи.

В частности, в выработке круглого поперечного сечения радиуса г (м)    ,    пройденной    в    упругом    (E=Ei,n)    = ^i ) мас

сиве с объемным свесом у (в т/м3) на глубине Н и закрепленной сплошной бетонной крепью внутреннего радиуса г = г0 с механической характеристикой Р(=М7 линейно-нарас-тающего сопротивления, устанавливаемой на расстоянии х (м) от движущегося забоя /1/:


-оСх


*1 =

1 +


V)


(2.2)


В промежутке 0^ % ss <*> нагрузка Р1 * мон ет принимать значения    , которые легко вычисляются при извест

ном оС . Для определения л достаточно иметь хотя бы одну экспериментальную точку на кривой 17= U(*) .Например, зная, что при расстоянии х =30 м Uoo - U*- 0,05Uoo, легко определить, что ot =    0,1.    Тогда


Pi


ГН1


-0,1*


Ei ( С*^Т E(T+Vi) I с*-|



(2.3)


х) Такая крепь преимущественно применяется в капитальных выработках.


13


В случае, если породы обладают выраженной ползучестыо.но не являются вполне вязкими или текучими, значение установив— шейся нагрузки на крепь можно приближенно оценить, заменив в (2.3) кратковременные характеристики массива E<f и \)j длительными Ei и

Если деформации пород носят вязкопластический характер, т.е. вязкое течение проявляется только начиная с напряжения 6^п    ,    го    требуемое    сопротивление крепи должно быть не

меньше    „    v

Pi = ГН - 6*п    (Ро-0).

В случае текучих или существенно вязких пород, соответственно, в (2.2) надо положить dL и Bi равными нулю, т.е.

Р, = ГН (Р«=0)-    (2.4)

Относительно первого слагаемого R в выражении (2.1) следует на основании общих соображений, высказанных в пп. 1-3 настоящего параграфа, и в соответствии с экспериментальными данными /2-5 и др./ принять следующие диапазоны зна+-чений:    .

а) в случар надежно-устойчивого 'упругого состояния массива, окружающего выработку, т.е. при

к*- ТН-~6,,    (2.5)

где Kic “ коэффициент максимальной концентрации напряжений вблизи выработки, бу - предел упругости пород в массиве,

Р0 = 0 .    (2.6)

б) при условии, если

6у <=: KfcyH^ бп    (2.7)

где бп “ предел прочности пород в массиве, есть основание рассчитывать на возможные случайные отслоения небольших (порядка 1-2 м) блоков породы, для удержания которых требуется среднее сопротивление крепи около

Ро ^    5    т/м2,

причем неравномерность распределения нагрузок характеризуется коэффициентом вариации

vs 0,3.    ,

Следовательно, расчетная нагрузка Р0 — Рота% будет равна (в запас)    (

Ро = Ро ( 1 + 3V )    -10 г/м.

х) Это условие крайне редко для угольных шахт» но имеет сравнительно большое распространение в горнорудной промышленности.

в)    в случав, когда

б„ -= Kfc уН « 6„ ,

где бп " предел прочности породы в куске, нужно рассчитывать на значительные размеры закономерно разрушенной (гквазипластическойг) области вокруг выработки, порядка 1-2 ее поперечных линейных размеров, причем для ее равновесия потребуется средняя реакция крепи порядка

Р10 “10 т/м2,

соответственно,

Р0 - 40 т/м .

г)    наконец, в редких отдельных случаях, когда породы массива относятся к категории вполне вязких или даже текучих сред, общую нагрузку Р на крепь капитальной выработки необходимо оценивать особо, и она может достигать величины ун

5# Приведенные в § 2 Настоящего приложения ориентировочные нагрузки на крепь горизонтальных капитальных выработок не исключают необходимости получения индивидуальных прогнозов НИИ о проявлениях горного давления для конкретных проектируемых объектов.

Материалы настоящего параграфа и данные /4,5,8/ могут служить лишь для ориентировочных расчетов на стадии техни-ко—экономического обоснования проекта или для проектирования экспериментальных выработок»

§2* Основные расчетные параметры

крепи капитальных выработок глубоких шахт Донбасса

1» Выбор основных расчетных параметров крепи горизонтальных капитальных выработок рекомендуется производить по результатам экспериментально-производственных исследований, обобошенных в работе /9/.

Этими исследованиями установлено, что нагрузки на крепь определяются величинами и характером деформаций пород в зоне влияния выработки, которые в свою очередь, в основном, зависят от устойчивости пород в выработках на глубине их проходки и поддержания, размеров сечения выработки, степени влияния смежных и сопрягающихся выработок и ряда других факторов.

П о устойчивости в выработках следует различать породы устойчивые, средней устойчивости и неустойчивые. Ориентировочная оценка устойчивости пород в выработках производится

15

по пределу прочности на сжатиех) и оценивается по табл.2*1 /9/.

Таблица 2*1

Глубина проходки выработок, м

Предед прочности пород на одноосное сжатие^

кг/см2

Неустойчивые

породы

П ороды средней устойчивости

Устойчивые

породы

Пологое падение и при сооружении выработок в направлении простирания на пластах наклонного и крутого за-

пега*

1ИЯ

до 300

<400

400-500

> 500

300-600

< 500

500-700

>700

600 -800

<600

600-800

>800

800-1000

<700

700-900

>900

1000-1200

<800

800-1000

>1000

При Сооружении выработо

к вкрест простирания пород

на пластах наклонного

и крутого залегаю

ш

до 300

<200

200-400

>400

300-600

<300

300-500

>500

600-800

<400

400-700

>700

800-100С

<500

500-800

>800

1000-1200

<600

600-900

>900

2.    Крепь капитальных выработок должна создавать достаточный отпор давлению горных пород, в которых сооружаются выработки, обеспечивая рабочее состояние выработки в течение всего срока ее службы.

В зависимости от устойчивости пород, глубины сооружения и размеров сечения выработки в габл,2.2 приведены ориентировочные нагрузки на крепь капитальных выработок /9/.

3.    Нагрузки на крепь капитальных выработок не будут превышать указанных в табл.2.2 только в том случае, когда при их проходке и поддержании будет соблюдаться комплекс меро-

х) Опенка устойчивости пород по пределу прочности на сжатие является временной мерой до изыскания более совершенного критерия. Правомерность опенки устойчивости пород по пределу прочности на сжатие оправдывается тем, что другие харак-терисгики в большинстве случаев зависят от прочностных характеристик, а в ряде случаев и определяются ими.

Величина расчетной нагрузки на крепь,т/м^


Направление нагрузки на крепь и сечение выработки


Крепь без обратного свода


Замкнутые криволинейные крепи


Устойчивые.

породы


Породы

средней

устойчивости


Неустой

чивые

породы


Нагрузка по нормали к напласты-ванию:

а)    для выработок сечением 6 -

- 12 м2;

б)    для выработок сечением 12--18 м2


Боковые нагрузки:

а)    для выработок сечение$л 6--12 м2;

б)    для выработок сечением 12--18 м2


до 5-20


до 10-30


до 5-10


до 10-20


20-30

30-40


10-20

20-30


30-40

40-60


20-30

30-50


приятий по обеспечению наиболее благоприятных условий работы крепи, изложенных в 'Указаниях. .    /9/.

В тех случаях, когда при сооружении выработок не будут соблюдаться указанные мероприятия, нагрузки на крепь могут значительно превышать рекомендованные в табл.2.2 и достигать разрушающих значений.

4. Технологическая или конструктивная податливость крепи выбирается по табл.2.3 /9/.

Возведение бетонной крепи или бетонирование промежутков между жесткими рамами в выработках должны производиться за зоной интенсивных смешений пород.


17


Таблица 2.3

Сечение выработки в свету,м^

Размер зоных) интенсивных смещений пород (м) позади забоя вы-работок.про-ходим ых

Средние величины относительных смещений пород по контуру сечения выработки вчерне зоны интенсивных смещений, мм

по устойчивым породам

по неустойчивым породам

Устойчивые

породы

Неустойчивые

породы

кровли-

почвы

боков

кровли-

почвы

бок DB

6-12

12-18

5-10

10-15

15-20

20-30

до 50 50-100

до 30 30-70

100-150

150-300

70-100

100-200

х) При средней скорости подвигания забоя 30 м/мес.

ЛИТЕРАТУРА

1.    Крупен ников Г.А* и др. Взаимодействие массивов горных пород с крепью Вертикальных выработок. М., 'Недра*, 1966.

2.    Строительные нормы и правила. Глава П-М,-4-65. 'Подземные горные выработки предприятий по разработке полезных ископаемых'. М., Госстройиздат, 1965.

3.    Насочов Л.Н. Механика горных пород и крепление горных выработок. М., 'Недра', 1969,

4.    Либерман Ю.М. Давление На крепь капитальных выработок. М.,'Наука', 1969.

5.    Г л у ш к о В.Т. Проявления горного давления в глубоких шахтах. Киев, 'Наукова думка', 1971.

6.    Общие методические положения комплексного исследования проблем горной геомеханики. Труды ВНИМИ, сб.81,

Л.,1970.

7.    Максимов А.П. Выдавливание горных пород и устойчивость подземных выработок. М., Госгортехиздат,1963.

8.    Давыдович И.Л. Основные положения по выбору и расчету параметров крепи капитальных выработок глубоких шахт Донбасса.Изд.ВНИМИ, Л., 1969.

9.    Указания по прогнозированию проявлений горного давления и выбору расчетных параметров крепи капитальных выработок на глубоких горизонтах шахт Донбасса.Изд.ВНИМИ,Л.,1970

18

РАЗДЕЛ 3

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА КРЕПИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КАПИТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК НА ЭВМ 'НАИРИ'

Первые два примера приведены для обоснования правильности нового подхода к расчету крепи, предложенного в Методическом руководстве.

Выполнены расчеты крепи на участках замерных сганиий,где проводились многолетние наблюдения по измерению нагрузок и исследованию свойств породы.

Пример 1, Расчет крепи на участке замерной станции № 2 на шахте 'Щегловка-Глубокая-, гор.&15 м.

Замерная станция оборудована в однопутевой обгонной выработке сечением 6,6 м^. Крепь железобетонная толщина с1Ю,2бм) с жесткой арматурой в виде двутавровых рам (двутавр № 20, ст.З) с шагом 0,25 м ( л - 4). Бетон М200. В районе замерной станции кровля и частично бока обгонной выработки представлены песчанистым сланцем ( Е*^ ,71.10® т/м^, v)K=0,39), в почве залегают глинистые сланцы ( Еп“1 >35.10® т/м^,    =

0,33). Забутовка по контуру крепи 20 см. Результаты замера нагрузок во времени представлены на рис.3.1.

Нее давление,----максимальное    давление

Рис.3.1. Эпюра распределения нагрузок на крепь по данным замерной станции № 2 на шахте Щегловка-Глубокаяэгор.915 м

19

УДК £622.281 + 622.283] : 622.28:624.042


©


Всесоюзный научно-исследовательский институт геомеханики и маркшейдеоского дела (ВНИЛ\И).


горной

1973


Наблюдения на замерной станции показали, что первые трещины в крепи начали появляться 25.У1.1962 г. В октябре 1962г в своде и в боках появились зоны разрушения бетона и искривления двутавровых рам.

Для проверки методики расчет выполнялся на нагрузки соответствующие двум моментам времени: 25.У1.И 18.Х.1962 г.г. Исходная информация для расчета, рассчитанная по разделу У1 Методического руководства, представлена в табл,3.1, Рас-

Таблица 3.1

Номер

систем

коор

динат

Номера

элемен

тов

(И)

(т/м*)

4)

En.vn

2)

I

I

0,75

3470000

0,00145

0,26

I

2

I

0,75

3470000

0,00145

0,26

3

I

0,75

3470000

0,00145

0,26

4

I

0,85

3470000

0,00145

0,26

I

I

0,52

3470000

0,00145

0,26

н

2

I

0,52

3470000

0,00145

0,26

3

I

0,52

3470000

0,00145

0,26

4

I

0,85

3470000

0,00145

0,26

Номер

систем

коор

динат

Номера

узлов

Тн

!

m

(т)

кп,т

(т/м)

(грай)

Гп,т

(грлЪ)

I

I

I

I

0

30

53

0

0

0

0

I

39

61

-22,5

-35,5

22200

76

-30

I

2

17,5

20

-10

-11,5

22200

44

-60

3

0

0

-12

-16

23600

15

-80

4

0

0

- 6,5

- 8,5

41500

0

-90

0

11,6

15,5

0

0

0

180

I

23

30

5,3

- 7

9300

83

168

II

2

19

25,6

92

-12,5

9300

70

155

3

7,2

8,2

-12

-15

I2I00

59

90

4

0

0

-6,5

-8,5

44500

0

90

К*=0 I к«=0

20

П РЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Методические указания являются дополнением к ранее изданному Методическому руководству по расчету крепи капитальных горных выработок (Л*, ВНИМИ, 1972). Работа выполнена под руководством проф.,докт.гехн.наук Г.А.Крупен-никова и проф.,докт.техя.наук Н.С.Булычева.

'Указания* отредактированы комиссией, назначенной Техническим управлением Минуглепрома СССР (постановление от 12 мая 1971 г.).

Состав редакционной комиссии: от ЛГИ - заслуженный деятель науки и техники РСФСР проф. Бокий Б.В. (председатель комиссии), доп.,канд.техн.наук Смир-няков В.В.;

от ИГД им.А.А.Скочияского - канд.техн.наук Усан-Подгор-нов Б.М.;

от ВНИИОМШС - инж.Харитонов И.И.; от Центрогнпрошахта - инж, Бойков Б.А.;

от Южгипрошахта - инж.Коптилов С.П., инж.Цейтлин Г.М.; от ВНИМИ - канд.техн.наук Амусин Б.З.,докт.техн.наук проф. Ардашев К .А,, дочт.техн.наук Булычев Н.С., канд.техн. наук Давыдович И.Л., канд.техн.наук Козел А.М., докт.техн. наук, проф.Крупенников Г.А., докт.техн.наук, проф.Кузнедов Г.Н., инж.Оловянный А.Г., канд.техн.наук Филатов Н.А., докт* техн.наух,проф.Фисенко Г.Л.

В Указаниях приводятся рекомендации по определению нагрузок на крепи шахтных стволов и капитальных горизонтальных выработок, приводятся примеры расчета различных типов крепи, изложена методика расчета мелкоблочной крепи.

Раздел 1 составлен канд.техн.наук А.М.Козелом, § 1 раздела 2 -докт.техн.наук,проф.Г.А.КруленникойЫм, § 2 раздела 2 - канд.техн*наук И.Л.Давыдовичем, разделы 3 и 5 -канд. техн.наук Б.З.Амусиным, раздел 4 -А.Г.Оловянным

РАЗДЕЛ 1

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ РАСЧЕТНЫХ

НАГРУЗОК НА ЖЕСТКУЮ КРЕПЬ ВЕРТИКАЛЬНОГО СТВОЛА КРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВНЕ ЗОНЫ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

Нагрузки на крепь стволов определяются в зависимости от геологических и гидрогеологических условий, которые можно разделить на обычные и сложные.

8 1. Обычные условия

Обычные условия характеризуются относительно спокойным залеганием твердых, ела бора зм окаем ых, малопластичных, нете— кучих пород (с прочностью в массиве на одноосное сжатие бо-лее 50-в0 кг/см-^) за исключением отдельных маломощных слоев. Пересекаемые стволом породы могут содержать напорные

ВОДЫ.

Прочность пород в массиве в соответствии с положениями СНиП-М.4-65 определяется по формуле

^сж “ Ч ' ^сж у    (1И)

где 6СЖ - временное Сопротивление (предел прочности) породы на одноосное сжатие; ^ — безразмерный коэффициент структурного ослабления пород в массиве (табл.1.1).

Таблица 1.1

Характеристика пород

Характерные классификационные признаки пород

Коэффициент

1

2

s-:

Неослаб

ленные

Вполне монолитные слои мош -ностью более 1 м.

Слои мощностью более 1 м, имеющие не более одной системы трещин с расстоянием между трещинами более радиуса ствола

1

Умеренно

ослаблен

ные

Слои мощностью от 0,5 до 1 м. Слои мощностью от 0,5 до 1м, имеющие не более двух систем трещин с расстоянием между трещинами не менее 0,5 радиуса ствола 1

1

0.7

!

Сущест

венно

ослаблен

ные

Слои мощностью менее 0,5 м. Слои мощностью менее 0,5 м, имеющие три и более системы трещин с расстоянием между трещинами не менее 0,5 радиуса ствола

0.3 |

I

!

4

1

2

3

Весьма

Наносы.

Относятся к

ослаблен

Районы геологических нарушений,

сложным ус

ные

Прочие массивы, имеющие три

ловиям.Стен

и более системы трещин с рас

ки ствола на

стоянием между трещинами ме

устойчивость

нее 0,5 радиуса ствола. Районы

не проверя

старых работ (до 10 м над вы

ются

работанным пррсгранством и до

4 м под ним)

Порядок определения нагрузок на крепь в стволах до глубины 700 м следующий.

1.    Определяется глубина Нпр , начиная с которой породы переходят в неустойчивое состояние, по формуле

Нпр=п*1^>    0.2)

к    ^

где    6сж~ввременное сопротивление (предел прочности) по

роды на одноосное сжатие в т/м2 ; у - объемный вес пород в т/м3; fi - безразмерный коэффициент концентрации напряжений на контуре ствола, принимаемый на протяженном участке ствола при проходке с применением буровзрывных ра-бот fi~ 3, а при бурении (гладкое оконтуривание стенок)

2; на сопряжениях ^=*6; на расстоянии от 0 до 20 м от сопряжения ^=6-0,15Zc при буро-взрывной проходке и fi =*6-0,2Zt - при бурении; Zc - удаление участка ствола от сопряжения с другими выработками; 7 ~ безразмерный коэффициент структурного ослабления пород в массиве ( см. табл.1.1).

2.    В прочных и устойчивых породах на глубине, меньшей чем глубина Нпр » нагрузка не определяется и толщина крепи не рассчитывается, а принимается равной минимальной (из бетона проектной марки не ниже 150) в соответствии с приложением к СНжП IIМ.4-65.

3.    Для глубин более предельной (Н^Нпр) расчетная максимальная нагрузка р тпах определяется по формуле

Ртах =fn1pH [1 + 0,1 (Щ-ЗЯО + Зу), (1.3) где    -    коэффициент    перегрузки    от    горного    давления,    при

нимаемый равным 1,5 в в соответствии с п.1.12 СНиЛ II М. 4-65;    Т17-    безразмерный    коэффициент,    принимаемый    в    обыч

ных горногеологических условиях на протяженных участках стволов равным 0,67; на сопряжениях в сводовых частях - Iх',

5

х) В сопряжениях следует предусматривать только плавные переходы.

а на протяженных участках в глинистых, -склонных к пучению, породах - 1,34 х); рн-нормативная нагрузка на крепь протяженного участка ствола для обычных горногеологических условий (табл.1.2);    “    радиус    сечения    ствола    в    свету в м;

гг - безразмерный коэффициент неравномерности распределения

Таблица 1.2

Средняя нагрузка в т/м2

Г лубина ствола,м

при последовательном и параллельном способах проходки

при совмещенном способе проходки с передвижной | опалубкой и крепью из быс-тротвердеющего бетона

Углы падения, град.

до 30

более 3G

до 30

более 30

До 400

(исключая

наносы)

5

6

7

9

400-700

7

9

11

13

нагрузок по контуру крепи ствола (табл, 1,3),

Таблица 1.3

Коэффициент неравномерности V

При совмещенном спосо-

Угол падения бС, град.

При последовательном

бе проходки

с передвиж.'

и параллельном спосо-

ной опалубкой и крепью j

бах проходки

из быстротвердеющего бетона

А

Б

А

Б

0 55 ot Ю

0,4

0,8

0,3

0,6

10 30

0,6

0,8

0,4

0,6

dL >30

0,7

0,9

0,5

0,7

Примечание: А - на протяженном участке ствола (на расстоянии более 20 м от сопряжений); Б — на расстоянии ме

нее 20 м от сопряжения.

х) Сопряжения в слабых и пучащих породах не закладываются.

6

4. При подводном креплении ствола (проходка способом бурения) давление на крепь вызывается упругими деформациями пород вследствие разгрузки при откачке промывочного раствора и может быть определено по формуле


н

Р =


Еи,


(1.4)


+ 1


d Е (1 + ft п)    з

где ft, - объемный вес раствора, в т/м ; Нр - высота

столба промывочного раствора в момент крепления в м;Е*,иЕ -модуль упругости пород (определяемый по результатам испытаний при разгрузке) и крепи соответственно в т/м^; р. -коэффициент Пуассона пород; d - толщина крепи в м.

5. Гидростатические напоры временно рекомендуется учитывать в нагрузках путем прибавления величины остаточного напора р| к средней нагрузке рн .При этом значение коэффициента неравномерности, взятое из таблЛ.З, умножается на

г 1 + 0,Т (В, -3)

?    1+0,1 (В,-3)+Эг

Остаточный напор за крепью, меньший напоров подземных вод в нетронутом массиве вследствие дренирования воды через крепь и другими путями, определяется гидрогеологическим расчетом.

Приближенно, при отсутствии специальных дренажных мероприятий и темпонажа пород, остаточный напор Н0 за монолитной крепью может быть подсчитан по формуле

Н


Нп =


11£_ f hrf-    1    +    J

vv \ Ьа — 1/0,    )


(i.6)


К2 - tj

где H - величина непониженного столба воды в м; и кн-коэффициенты фильтрации соответственно крепи и пород в м/час, м/сутки, м/сек и т.п.;    -    расчетный радиус депрессии в м;    Т£г- радиус    ствола вчерне в м.

Радиус депрессии зависит от величины и расположения области питания, характера гидравлической связи разных участков пород и других факторов и определяется гидрогеологическим расчетом по данным откачек воды х). Грубо ориентировочно


f


определяется по формуле Зихардта = ТО S ]/ Н * 1сн ' +R-2 ?


(1.7)


х) Могут быть использованы ^Требования к гидрогеологическим исследованиям на месторождениях, осваиваемых открытым способом. Руководство по дренированию карьерных полей (разделы У и У1)ж. Л., ВНИМИ, 1970.


7


где S — понижение уровня воды в стволе в м;    -

коэффициент фильтрации пород в м/сутки.

Для ориеятировочилх дэдсчегов можно принять коэффициент фильтрации монолитного бетона (без швов), по данным Института гидротехники им. Б.Е.Веденеева, равным 1.10~^м/сутки.

6. В случае необходимости составляющие нагрузки р0 , р2, рг^р^вычисляюгся по следующим соотношениям:

а)    при коэффициенте неравномерности с учетом водьп&0,33:

Ро = pi + h у

Рг = 3v • Р£ ,    ^1 ’8)

Рта, = Pd0+3v)+P6 5

Pmirv=    ;

б)    при коэффициенте неравномерности    0,33:

Ро = CpS (1 +3v)]-0,5 +pj ,

Рг= Рл (1 +3v)-0,5,

Ртах ~ Рв (l+3v) +р^ ^    (11

Pm in 0 + pg .

Здесь    Pp    = РН[|+    (R1 ~3)] •

§2. Сложные условия

Ha месторождениях типа Западного, Южного и Восточного Донбасса, а также на подобных им месторождениях, характеризующихся наличием в геологическом разрезе двух разнородных по составу пород и гидрогеологическим условиям толщ, в которых стволы сооружаются (в верхней толще - способом замораживания; в нижней толще - обычным буро-взрывным способом) выбор расчетных радиальных нагрузок на крепь стволов следует производить в соответствии с 'Техническими условиями и исходными данными для проектирования крепи стволов шахт в условиях Петропавловско-Павлоградского района Западного Донбасса' х)# а именно:

1, Для участков стволов, сооружаемых способом замораживания;

а) в посткарбоновых породах и вывегрелых породах карбона (за исключением песчаников с пределом прочности на сжатие свыше 300 кг/см^) расчетная радиальная нагрузка на

и

крепь р принимается равномерно распределенной по внешне-му контуру крепи (v=0jpo=pH + ]>j - Р ; р2 = 0 )

х) Фонды ВНИМИ, 1970.

и равной: до глубины 100 м - 100 г/м^, с глубины 100 м до^ контакта с прочными породами карбона (150-175 м) * 150т/м ;

б) в обводненных песчаниках с пределом прочности на сжатие свыше 300 кг/см^ с напорными водами расчетная нагрузка принимается равной величине гидростатического напора в рассматриваемом пласте*

2* Для участков стволов, сооружаемых обычным способом с глубины 150-175 м до 700 м расчет и определение толщины крепи производится в соответствие со СНиП 11-М,4-65 и рекомендациями § 1 настоящего раздела. 1

1