5.2.1 Определение влияния геометрических размеров выработки

Влияние геометрических размеров подготовительной выработки на выбор крепления характеризуется коэффициентом К_S, который рассчитывается по формуле:

К_s= 0,2 (В_пр – 1);

где В_пр – ширина выработки в проходке, м; определяется по формуле:

В_пр = 1,1В + В_д, м;

где В – ширина выработки в свету с учетом профиля крепления и затяжки, м; ­ ширина профиля находится в пределах: СВП­19 ­ 129 мм ­ - 137 мм; СВП­22 ­ 138 мм ­- 146 мм; СВП­27 ­ 142 мм ­- 150 мм; СВП­33 ­ 159 мм - ­ 167 мм; ширина затяжки – не более 50 мм.

В_д – дополнительная ширина в зависимости от технологии проведения, м; В_д = 0 при тампоноже закрепного пространства; В_д ≤ 0,4 м при проведении выработки в массиве угля или горных пород (соответствует двойному перебору, т.к технологично разрешена величина перебора 0,2 м)

5.2.2 Определение влияния устойчивости горных пород

Влияние устойчивости горных пород на выбор крепления характеризуется коэффициентом К_у, который рассчитывается по формуле:

К_у = 1,64 – 0,016R;

где R – среднее сопротивление пород одноосному сжатию пород, МПа.

Средняя крепость пород R в мегапаскалях рассчитывается по формуле:

где R_кр, R_пч – соответственно сопротивление пород одноосному сжатию пород кровли и почвы, МПа.

Сопротивление пород одноосному сжатию пород кровли и почвы R_кр, R_пч в мегапаскалях рассчитывается по формуле:

где R₁… R_i – сопротивление пород одноосному сжатию в слоях пород, МПА;

m₁ … m_i – мощности слоёв пород (пластов), м;

k₁ … k_i – коэффициенты влияния пластов пород на определяемое сопротивление пород одноосному сжатию в слоях пород. Определяются по формуле:

k_i = ехр[–α(_i – )]; или k_i =

где α – эмпирический коэффициент, принимается α = 0,5 при проведении выработки в массиве угля или породы;

_i – расстояние от средины выработки в проходке до средины определенного слоя пород, м;

h – высота выработки в проходке до осадки, м.

е – основание натурального логарифма, принимается е = 2,718.

Определение расстояния от средины выработки в проходке до средины определенного слоя пород _i производится в соответствии с рисунком 5.1.

Рисунок 5.1 – Расчетная схема к определению расстояния от средины выработки в проходке до средины определенного слоя пород

Влияние слоев пород надо учитывать на высоту не мене 20 м от середины выработки в кровле и почве, при этом слои пород большой мощности нужно делить на слои, мощностью не более 5 м.

Породы, которые залегают выше середины выработки надо относить к кровле, ниже середины – к почве выработки.

В разделе приводится рисунок выработки в масштабе (1 : 100) с размещением в ней угольного пласта (m₄), разметкой середины выработки и реальными размерами, которые указаны на чертеже. Пример выполнения приведен на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 – Пример выполнения рисунка для определения расстояния от средины выработки в проходке до средины определенного слоя пород

5.2.3 Определение смещений пород выработки

Проектные решения по выбору способов и средств поддержания подготовительных выработок нужно принимать по величине ожидаемых максимальных смещений пород на контуре поперечного сечения, определяемые дифференцировано в кровле, почве и боках выработки.

Смещение пород кровли U_кр в миллиметрах рассчитывается по формуле:

U_кр = UК_кр, мм;

где U – суммарное смещение пород кровли и почвы, мм. Суммарное смещение пород в поддерживаемых выработках при проведении в массиве угля или горных пород вне зоны влияния очистных работ, рассчитывается по формуле:

U = 1,5 Н  К_s  К_у

где Н – глубина заложения выработки от поверхности, м;

где К_кр – коэффициент, характеризующий часть смещений кровли в суммарных смещениях кровли и почвы, рассчитывается по формуле:

К_кр =

где К_н – коэффициент влияния глубины разработки, который зависит от способа поддержания выработки. Для выработок, которые проводят в массиве угля или горных пород К_н рассчитывается по формуле:

К_н = 1,2 – 0,0004Н.

Смещение пород почвы U_пч в миллиметрах рассчитывается по формуле:

U_пч = U – U_кр, мм.

5.2.4 Определение высоты свода обрушения

Высота свода обрушения h_с в метрах рассчитывается по формуле:

h_с =

где α - эмпирический коэффициент, принимается α = 0,5 при проведении выработки в массиве угля или породы.

При значениях h_с меньше, чем 0,2В_пр, принимается h_с = 0,2В_пр.

5.2.5 Определение веса пород, которые формируют нагрузку на 1 м крепления выработки

Вес пород Р в килоньютонах, которые формируют нагрузку на 1 м крепления выработки рассчитывается по формуле:

Р = В_пр    h_с, кН;

где  - объемный вес пород, кН/м³; если данные неизвестны объемный вес пород принимается

 = 25 кН/м³.

5.2.6 Определение плотности установки рам крепи

Определение плотности установки рам крепи рассчитывается по формуле:

n = рам/м;

где Р_кр – рабочее сопротивление крепи, кН.

Полученную плотность возведения крепи принимают по ближайшему большему значению в ряду: 1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 2,5; 3.

Если полученная величина n менее 1,0 рамы или более 3 рам / м, следует предусматривать другой тип крепления, который имеет соответственно меньшее или большее сопротивление, например металлическое крепление с более легким (СПВ19) или более тяжелым (СВП33) спецпрофилем или крепления другой конструкции. Величина более 3 рам / м при применении крепления с более тяжелым (СВП33) спецпрофилем, согластно ГOCT 18662 означает, что в данных условиях поддержания выработок только при помощи крепления невозможно и требуются дополнительные меры, которые способствуют уменьшению смещений пород. К ним относят: укрепление пород, разгрузка массива от повышенного горного давления, уменьшение сечения горной выработки, проведение выработок в более крепких породах, применение рациональных видов примыкания к очисному забою и др.

Расстояние между рамами по осям (шаг установки крепи, м) определяется по формуле:

r = 1/ n_р, м.

Полученное расстояние между рамами по осям принимают по принятому ряду значений соответственно плотности возведения крепи: 1,0; 0,8; 0,67; 0,5; 0,4; 0,33.