ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО^СС^ВДОВАТВЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЮМЕХАНИКИ И МАНШБ{ЦЕР(КОГО ДЕЛА В н И м И

УТВЕРЖДАЮ:

Зам. председателя 1Ъ с Сомите га по топливн.промышленности при ГЪсплане СССР

А.КУЗЬМИЧ

27 июля 1964 г.

ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО РАСЧЁТУ КРЕПИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ ВНЕ ЗОНЫ СИЦЕСТВЕННОГО ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ ТИПА ДОНБАССА

Ленинград

1964

всесоюзный научно-исовдовашьскип институт

ЛЭШОЙ ГШМЕХАШКИ И МАНСШЕфЕРСКОРО ДЕЛА В Н И И И

УТВЕРЖДАЮ:

Зам •председателя ГЪ с .Комитета го топливн.промшшен-госта при ГЪсплане СССР

А.КУЗЬШЧ

27 июля 1064 г.

ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО РАСЧЁТУ КРЕПИ ВЕРТЖАЛЬНЫХ ШАХТШХ СТВОЛОВ ВНЕ ЗОНЫ СУЩЕСТВЕННОГО ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ ПР&№ГГЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ Ш ДОНБАССА

Ленинград

1964

11.    В районах сопряжений стволов с другими выработками (до 20 ы выпе и ниже сопряжения) средняя нагрузка р_с на крепь ствола принимается в 1,5 рава больше, чем на протяжённых участках ствола в тех же условиях, т.е.

Р_с - 1,5 Р    (3)

12.    При проходке ствола в водоносных городах, имеющих напор

q_r н/ifi (тЛг), полная средняя нагрузка рд на крепь принимается равной сумме натру аки р со стороны породного скелета и нагруаки Яг нагорных вод:    р_п    -    р    +    q_p    (4)

Вввешиващее действие воды в расчёт не принимается.

13.    При тампонаже аатсбингового пространства год давлением средняя нагрузка на тюбинговую крепь принимается равной максимальному давлению, применяемому при нагнетании тампонажного раствора. Давление раствора при проведении тампонажных работ не должно превьюать несущей способности крепи.

14.    При пересечении стволами трещиноватых глинистых пород, омываемых водой до или после закрепления ствола, а также угольных пластов, средние нагрузки удваиваются по сравнению с исэюд-нши данной табл.2 и поправками, укаванньыи в пп.10,11,12 и 18.

15.    Расчётные максимальные нагрувки FbaKc ^{на к}Р^епь ствола определяются по средним нагрувкем (пп.9-15) и коэффициентам неравномерности распределения Harpysear у го контуру крепи:

Рнакс “ Р (1 +Sv)    <5> Значения коэффициентов неравномерности принимаются по табл.Э:

Угол падения а в радианах (градусах) Местопоявление участка ствола На расстоянии более 20 м от сопряжения На расстоянии менее 20 м от сопряжения 0 < а (0° «=а « 10°) 18 0,4 0,8 JL (Ю° <Э0°) 18 б 0,6 0,8 а >— ( 30°) 6 0,7 0,9

При наличии напорных вод коэффициент неравномерности умножается на величину р:(р + q ). При тампонаже затюбингового пространства под давлением коэффициент неравномерности уменьшается на 25^.

Ю

18. Если пригрузка создаётся одним или несколькими зданиями и сооружениями, центры тяжести которых одинаково уделены от ствола и лежат на перпендикулярных друг другу осях, то наибольшая дополнительная нагрувка на крепь определяется по формуле:

(7)

Если сооружения имеют одинаковый вес, но находятся на различных расстояниях ъ от контура ствола, в эту формулу подставляется меньшее ив двух значений Ъ . Если же сооружения имеют различный вес Q , в формулу подставляется большее иэ вначений Q . Если сооружения имеют различный вес и расположены на различных расстояниях от контура ствола, расчёт по формуле (7) производится для каждого объекта в отдельности и принимается наибольшее И8 полученных вначений q _уакс.

19. Если оси ствола, проходящее (рис.1) через центры тяжести эдакий (сооружений), пересекаются год углами, меньшими ^il/2 (90°) и составляют, соответственно, углы в_А(1« 1, 2, 3,.. . , п), то наибольшая дополнительная нагрувка q _уакс определяется го формуле

где q₁ , q₂ , . . . , q_n- наибольшие дополнительные нагрувки на данной глубине, соответствующие нагрувкам :

Здесь    -    соответствующие    параметры    каждого    ив    на

гружающих объектов ( i - 1, 2, 3, . . . ,п~ порядковые номера вданий или сооружений). Угол в , соответствующий расчётному направлению приложения наибольшей равнодействующей нагрувки, определяется по формуле

п

2 sin 20_t в - 0,5 arc tg —-- (Ю)

4i\f₂^^C082e*

У. Определение толщины крепи

20.    Расчёт крепи производится раздельно для следующих участков ствола: а) устья, б) протяжённой части и в) сопряжений с другими даработками.

21.    Породой определения толщины крепи следующий:

а)    аналив механических свойств пород по данным геологоразведочных работ и отнесение их к стойким или нестойким в соответствии с пп.7 и 8 (стр.8);

б)    группировка пород по этим данндо и составление расчётной схемы;

в)    в стойких породах нагрузки на крепь невелики и имеют местный характер; крепь в этих породах не рассчитывается, и толщина крепи ив монолитного бетона марки 150 принимается равной 0,2 м;

г)    в нестойких породах производится расчёт крепи; расчётные нагрузки определяются по соответствующим нормативна значениям согласно разделу 1У;

д)    толщина крепи рассчитывается в соответствии с п.24 разд.У.

22.    Минимальная толщина крепи на протяжённых участках стволов ив бетона марки 150 в нестойких породах, в стволах диаметром до 9 м, на основании выполненных расчётов и в соответствии с конструктивна соображениями принимается равной следующим величинам:

На пологом и наклонном падении на глубине до 500 м

На пологом и наклонном падении на глубине от 500 м

до 1200 м и на крутом падении на глубине до 500 м

На крутом падении на глубине от 500 до 1200 м

В случае, если толщина крепи по расчёту (п.24 на сто щей инструкции) превышает указанные вше величины, в проекте предусматривается толщина крепи, гюлученная по расчёту.

23.    Если толщина монолитной бетонной крепи в коренных породах по расчёту оказывается больше 0,4 м, желательно уменьшить её путём применения более прочных материалов (бетон более высоких марок или железобетон); этот вопрос решается технико-экономическим расчётом. Прочность материала крепи при заданной её толщине определяется по следующим формулам:

13

Приложение 1

Проверка стойкости породных стенок Приме р 1

Слой умеренно ослабленного аргиллита имеет предел прочности в куске бд- 3 . ш ч/м² (300 кг/см²). Средневзвешенный объёмный вес покрывающих юрод *р * 25 . 10⁸ н/м⁸ (2,5 i/м⁸). Требуется определить глубину потери стойкости этих юрод при буровврыв-ной промэдке для трёх случаев:

а)    на протяжённом участке ствола;

б)    на сопряжении ствола с горизонтальной выработкой ( _Zq * 0);

в)    на расстоянии 10 м от сопряжения ( *_с ■ 10 м).

Решение:

Находим по табл.1 значение к» 0,7; далее, ю формуле (1),
получаем, соответственно: а) Н - .-JO! « 200 м; Ч5 8 . 25 . 108 б) И - P.lL_v-S. .• !Р! - 140 и; б . 25 . 108 в) н - 0,7 . 3 . 107 (б - 0,15.10) .25 . 108	187 м.

Таким образом, на протяжённых участках ствола (случай "а") крепь будет закономерно нагружаться (т.е_в её необходимо рассчитывать) только на глубинах, превышающих 280 м; на сопряжениях ствола с горизонтальными выработками (случай "б") крепь будет закономерно нагружаться, если эти сопряжения располагаются ниже 140 м.

Пример 2

Проверить на стойкость породные стенки протяжённого участка ствола, пройденного буровврывнш сюсобом, на глубине Н - 300 м, в слое существенно ослабленного аргиллита, имеющего прочность в куске    4    .    10⁷    н/м²    (400 кг/см²), а также определить предель

ную глубину., до которой породные стенки сохраняют стойкость. Средневзвешенный объемный вес покрывающих пород равен f ■ 25.10^вн/м⁸ (2,5 щ/м⁸).

15

Условные обо внвчения

---———— - --------- - т' -г'^' Единицы Наименование Обо- намерения величин значе- В сис- Вне сис- ние теме темные СИ технич. 1 2 3 4 Радиус сечения ствола в свету го м м Внешний радиус крепи ствола г м м Приведенный внешний радиус крепи (г* - г0 + НЬ* м м Толщина крепи d м м Глубина от вемной поверхности Предельная глубина, начиная Н Нпр м м с которой породные слои в стенке ствола теряют стойкость м м Удаление участка ствола от сопряжении с другими выработками 2с Расстояние от контура ствола до наиболее удалённой точки Ъ м м еданля или сооружения Расстояние от контура ствола до наиболее удалённой точки i-того здания или bi м V сооружения ( i* 1, 2, 3, . . . ,а ) Средний тангенциальный равмер здания или сооружения 1 м У Средний тангенциальный равмер i-того 8дания (сооружения) ( i* 1, 2, . .,rv) ч м м Нормативная средняя нагруака на крепь Г) н/м2 я/м2 ствола диаметром б м в свету Средняя нагруака на крепь ствола Р0 ч/и2 т/м2 дяаметссм 2 г0 > б м в свету < средняя арифметическая намеренных нагруаок) р Средняя нагруака на крепь ствола в районе сопряжений с другими выработками н/и2 т/м2 (на участке сопряжений и на расстоянии до 20 м вше или ниже этого участка) рс Полная средняя нагрувка на крепь н/м2 т/м2 ствола в водоносных породах рп Гидростатическое давление в водоносных породах чг н/м2 т/м2 Расчетная максимальная нагруака на крепь ствола Рмакс ц/м2 т/м2 Наибольшая дополнительная нагруака на н/м2 т/м2 крепь устья ствола, вывванная весом здании и сооружений на нэверхности ^акс

2 3 4 Наибольшая дополнительная нагрузка на н/м2 т/м2 крепь устья ствола на данной глубине % от действия i -того здания (сооружения) на поверхности ( i = Т, 2, 3, . . ,,п) Вес здания или сооружения Q H T Вес i -того здания или сооружения (1- 1, 2, 3, . . ., п ) H T Расчётное сопротивление материала кре- н/м2 т/м2 пи на сжатие ши изгибе (принимается по СНиП П-В. 1-62, п.3.3, табл.2) Предел прочности породы в куске h/w2 t/m2 на одноосное сжатие ° сж. Объёмный вес породы Угол внутреннего трения грунта или горюй породы э- h/m8 рад t/w8 град Безразмерный параметр ^ к 1 О-у * 2tgfts (-- + ---) ат 1 Статистический коэффициент неравномерности (вариации) нагрузок, устакавли- ваемый на основании измерений нагрузок 1 1 на крепь л вычисляемый по формуле 1 i/J (р - р±>2 V v="p V П - 1 Число измерений п 1 1 Результаты отдельных измерений нагрузок на крепь ( ia 1, 2, 8, , п) h н/м2 т/м2 Безразмерный коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузок на крепь ствола в зависимости от близости данною участка к сопряжению ствола с другими выработками Безраемерный коэффициент условий работы крепи Безразмерный коэффициент условий работы бетона Безразмерный коэффициент концентрации напряжений в крепи vy m 1 1 1 1 шб 1 1 ? 1 1 Безразмеоный коэффициент концентрации 1 1 напряжений в породах на контуре ствола Безразмерный коэффициент структурного ослабления горных пород в массиве (от- 1 1 ношение предела прочности породы на сжатие в массиве к пределу прочности той же породы в куске) k Угол, составленный линией, соединяющей центр ствола с центром i -того сооружения, и линией, соединяющей центр ствола с центром первого сооружения ( i * 1, 2, 3, . . . , п) 6i рад град

5

П. Общие положения

3.    Настоящая инструкция предусматривает определение толщины крепи стволов по нагруавам со стороны горных пород на протяжённы^ участках, в устьях и на сопряжениях в коренных породах и наносах.

4.    Влияние нагрувки на крепь ствола череа армировку при гибких проводниках и анкерном креплении расстрелов не учитывается. При жёсткой армировке, в случае, если принятая толщина крепи недостаточна для ваделки расстрелов, последние заделываются в породных лунках.

5.    Для проектирования крепи стволов геологоразведочные организации должны представлять следующие данные:

а) механические свойства пересекаемых стволом пород, на основании испытания их го кернам скважин, расположенных в районе возможного заложения стволов; механические свойства, как минимум, должны быть представлеж пределами про что с ги на одгоосное сжатие коренных пород для каждой ив литологических ревностей пересекае-носов - углами внутреннего трения и коэффици-

б) геологическое и гидрогеологическое заключения, содержащие, соответственно, оценку степени нарупенности и характера трещиноватости пород и примерного коэффициента структурного ослабления в соответствии с табл.1, оценку равмокаемости и набухаемости пород, характеристики напоров, притоков и фильтрации подземных вод и сообщаемости водоюсных горизонтов, а также результаты химических анализов подземных вод.

б. При пользовании данной инструкцией необходимо иметь в виду следующее:

а) несущая способность крепи должна сохраняться неизменной в течение всего срока службы ствола; если анализы подземных вод при бурении скважин показывают их агрессивность, крепление ствола должно производиться материалом, не подвергающимся корровии.

х) Предел прочности на одноосное сжатие определяется испытанием на прессе неоновых цилиндрических образцов, высота которых равна их удвоенному диаметру, Опеццение и угол внутреннего трения определяются на сревном приборе Маслова. При отсутствии оборудования допускается вамена этих методов испытаний любыми согоставимого с ними, с соответствующим пересчётом. Отбор проб производится согласно "Инструкции по отбору проб горных город для проведения лабораторных испытаний пород¹* (иад.ВШШ, Ленинград, i960).

7

б) при проектировании, строительстве и эксплуатации стволов долины точно соблкдаться требования инструкции в части прочности и долговечности применяемого материала, недопущения толщины крепи меньше расчётной, обеспечения принятых при расчёте способа и схемы проходки, крепления, гидроизоляции и армировки стволов.

111. Проверка стойкости породных стенок ствола

7. Стойкими породами называются такие, которые не испытывают существенных неупругих деформаций в стенках ствола на данной глубине (не разрушаются, не деформируются пластически, не вдавливаются внутрь ствола) и не оказывают существенного закономерного давления на крепь.

на протяжённом участке ствола (при -z > 20 и) я = 3;

С    '

на сопряжении    (при    z_c =0)    ф    =    б;

при z_c от 0 до 20 и значение принимается (6 - 0,!5z_c);

при бурении стволов на    протяжённых    участках    ц    *    2.

Величина коэффициента    структурного    ослабления пород в    массиве к принимается в соответствии с табл.1. _    „    ,

Таблипа 1

Степень ослабления пород		Характерные к л ассигнационные признаки	коэффи циент к
1	2		п 1 1 1 1 СО 1 1 1
Неослаб ленные	а)    вполне монолитные слои мощностью более 1 м; б)    слои мощностью более 1 м, имещие не более одной системы трещин, оасположенных друг от друга на расстоянии, большем радиуса ствола.		1,0
Умеренно ослаб ленные	а)    слои мощностью от 0,5 до 1,0 и; б)    имеется не более двух систем трещин отстоящих друг от друга на расстоянии не менее 0,5 радиуса ствола.		0,7

1	i 1 1 1 1 1 | 1 |		8 '
сущест венно ослаб ленные	а)    слои мощностью менее 0,5 м; б)    имеется три системы трещин, отстоящих друг от друга на расстоянии не менее 0,5 радиуса ствола.		0,8
Весьма ослаб ленные	а) наносы; б) районы геологич.нарушений; в)    прочие массивы, имеющие три и более систем трещин, с расстояниями между трещинами менее 0,5 радиуса ствола; г)    районы старых работ (до 10 м над пластами и до 4 м год ними).	На стойкость не проверяется на любых глубинах

Примечание: Данные о степени ослабления пород получаются в соответствии с п.5 инструкции.

1У. Расчётные вагрувки А. Участки в коренных породах

9. На участках, где породы относятся к категории нестойких, нагруака на крепь принимается в 8ависимости от способа проходки и крепления, глубины рассматриваемого участка и угла падения город. Нормативные, статистически обобщенные средние радиальные натру аки р₀ на крепь протяжённых участков ствола в нестойких городах (для диаметра ствола б м в свету) приведены в табл .2.

Таблица 2

Средняя радиальная натрувка, н/м^ТТ(Г*"7т/м2)

Глубина, м Монолитная бетонная или тюбинговая крепь при последовательном и параллельном способах проходки, при углах падения: Монолитная крепь ив быстоо-твердещэго бетона при вов-ыещенном сгособе проходки со створчатой опалубкой, при углах падения: до 30° более 30° до 3(f более 30° до 400 (исключая 5 б 7 9 наносы) 400-800 7 9 11 13 800-1200 8 10 13 15

10. Средняя радиальная нагруака р для стволов диам.2г₀£ б м соответственно увеличивается или уменьшается го сравнению с нагрузкой р₀ на % на каждый метр приращения диаметра ствола:

р-/1 + 0,1( г₀ -3)/р₀    С2)

9