Мощность угольного пласта 9 m9 =1,2м. Угол падения пласта a=16°.
Непосредственная кровля пласта 9 среднеустойчивая, представлена аргиллитами мощностью 3,09м; алевролитом мощностью 2,37м; песчаником мощностью 4,21м.
Почва пласта 9 представлена алевролитами мощностью 0,54м, аргиллитами мощностью 1,98м и песчаником мощностью 3,1м.
Характеристика физико-механических вмещающих пород и угля сведены в таблицу 2.1
3.2 Расчет параметров крепления
3.2.1 Выбор размера поперечного сечения выработки
Поперечное сечение крепи горной выработки определяют следующие факторы: назначение горной выработки; физико-механические свойства горных пород и условия эксплуатации выработки; требования ПБ в части соблюдения минимальных размеров сечения выработки и зазоров; обеспечение безопасности работ; параметры и размеры оборудования, размещаемого в выработке; срок службы горной выработки; наличие унифицированного типового сечения крепи, разработанного институтами для данного угольного бассейна.
Наибольшее распространение на шахтах Инты получила арочная форма выработок. В угольной промышленности арочную форму с металлической рамной крепью применяют при проведении выработок в породах с f = 3 - 9, как находящихся в зоне установившегося горного давления, так и в зоне влияния очистных работ. Арочная трехзвенная крепь может быть применена в выработках, смещение кровли в которых не превышает 300мм, пятизвенная – при смещении кровли более 500мм.
На основании исходных данных принимаем: симметричную металлическую арочную форму крепи, как наиболее благоприятную по условиям устойчивости, рационального использования крепи, ее несущей способности и перераспределения воспринимающих ею нагрузок.
Принимаем для проектируемой выработки комбайновый способ проходки, следовательно, в выработке необходимо разместить комбайн и транспортное оборудование для его проведения, при условии сохранения требуемых ПБ зазоров. Определяем сечение выработки при размещении в ней оборудования и соблюдения требуемых зазоров в соответствии ПБ.
Размеры поперечного сечения выработки (ширина, высота и площадь) зависят от ее назначения, основных размеров оборудования, способа передвижения людей, количества проходящего по выработке воздуха. При проектировании поперечного сечения выработки в свету необходимо учитывать запас на возможные осадки пород, зависящий от условий ее поддержания и мощности пласта m. Ширина магистрального конвейерного штрека, закрепленного арочной крепью на высоте подвижного состава (1800мм):
(3.1)
минимальный зазор между крепью и конвейером , 400мм
ширина вагонетки на уровне верхней кромки, 1320 мм;
минимальный зазор между вагонеткой и конвейером , 400мм
ширина конвейера 2Л120, 1630мм
700мм- минимальная ширина свободного прохода людей на высоте 1800мм (на уровне верхней кромки подвижного состава)
(3.2)
0,7м- ширина прохода для людей на высоте 1,8м от уровня балласта;
высота подвижного состава от уровня головки рельсов;
расстояние от балласта до уровня головки рельсов, при Р33 –190мм;
10-20° - угол перехода прямой части стойки в кривую.
*Указанные минимальные значения зазоров относятся к прямолинейным участкам пути.Чтобы сохранить минимальные размеры поперечного сечения выработки в свету на весь срок ее службы, необходимо при проведении выработки увеличить площадь ее сечения, учитывая, что под влиянием горного давления она уменьшится. В соответствии с этим ширина выработки вчерне на уровне высоты подвижного состава
(3.3)
высота спец.профиля (для СВП-27-123 мм);
толщина одинарной затяжки
горизонтальное сдвижение пород бока выработки на уровне балластного слоя
По полученным результатам ширины выработки подбираем типовое сечение. Нашим условиям удовлетворяет выработка сечением в проходкеSпр =15,9м2 , сечением в свету до осадки Sсв =15,5м2 , с балластом после осадки Sсв =13,4м2 (см. лист 189 «Унифицированные типовые сечения горных выработок». ).
Определяем площадь проходки по углю 
и породе 
(3.4)
мощность угля, 1,2м;
ширина выработки в проходке, 5,67м;
угол падения пласта, 16°.
площадь сечения выработки в проходке, 17,9м2
(3.5)
3.2.2 Определение расчетной плотности пород
Расчетное сопротивление сжатию слоев пород в массиве определяют с учетом нарушенности массива по формуле
(3.6)
среднее значение сопротивления пород одноосному сжатию;
коэффициент, учитывающий нарушенность массива, определяется по таблице 1[3].
Расчетное сопротивление пород сжатию 
определяют с учетом вмещающих пород выработку слоев (пластов), залегающих на расстоянии от контура сечения выработки в кровле 
, в почве 
(
ширина выработки, м), а в боках при пологом и наклонном падении по высоте выработки.
Усредненное значение расчетного сопротивления пород сжатию
(3.7)
расчетное сопротивление слоев пород;
мощность слоев пород,м.
3.2.3 Определение смещений пород на контуре выработки
Смещение пород кровли, почвы, боков в горизонтальных и наклонных выработках, поддерживаемых вне влияния очистных работ, определяем по формулам 3[3]:
(3.8)
(3.9)
(3.10)
смещение пород, определяемые по графикам рис.2[3] в зависимости от расчетного значения 
пород кровли, почвы или каждого из боков и глубины расположения выработки 
;
коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработкиотносительно напластования пород, определяемый по табл. 2[3];
коэффициент, характеризующий влияние направления смещения пород, по табл.2[3];
коэффициент влияния ширины выработки, определяемый для кровли и почвы 
, для боков
, где 
и 
соответственно ширина и высота выработки в проходке, м;
коэффициент воздействия других выработок,
, если расстояние между параллельными выработками исключает их взаимное влияние.
(3.11)
расстояние между параллельными выработками, исключающее их взаимное влияние, м;
суммарная ширина взаимовлияющих выработок в проходке, м;
коэффициент, определяемый по таблице 3[3]
коэффициент влияния времени на смещение пород
3.2.4 Определение расчетной нагрузки на рамную податливую крепь
Расчетная нагрузка на рамную податливую крепь на 1 м выработки определяется по формуле (3.12)- для кровли и почвы; для боков –(3.13)
(3.12)
(3.13)
нормативная удельная нагрузка, определяемая по табл. 4[3] в зависимости от смещений пород и ширины выработки в проходке.
Для незамкнутой крепи 
находят по смещениям пород кровли, для замкнутой с обратным сводом по наибольшей величине смещений пород из кровли, почвы или боков. Промежуточные величины в табл. 4 (
) определяют интерполяцией ближайших значений.
коэффициент перегрузки и степень надежности, для подготавливающих выработок -1.0; для вскрывающих выработок по табл.5[3];
коэффициент влияния способа проведения выработки, при проведении выработки комбайновым способом принимается по табл. 6[3]; при буровзрывном, смешанным, а также при проведении выработки по обрушенным породам выработанного пространства любым способом – равным 1,0
3.3 Выбор плотности установки крепи
Плотность 
установки рам металлической податливой, железобетонной податливой, смешанной и деревянной крепей на 1 м длины выработки находят делением расчетной нагрузки 
на сопротивление одной рамы крепи 
(3.14)
расчетная нагрузка, кН/м
сопротивление одной рамы крепи в податливом режиме в зависимости от вида соединительных узлов.
Паспортную плотность установки крепи принимают по ближайшему значению в ряду: 0,8; 1,0; 1,1; 1,25; 1,33; 1,43; 1,67; 2,0; 2,25; 2,5; 2,67; 3,0; 4,0.
Предельной плотностью металлической податливой рамной крепи рекомендуется считать 3 рамы/м, а деревянной, сборной железобетонной и смешанной крепей –4 рамы/м. При 
рам/м крепь необходимо выбирать с учетом снижения смещений пород за счет дополнительных мер по активному управлению горным давление (установка средств усиления крепи, дополнительное анкерование кровли, тампонаж закрепного пространства, цементация вмещающих пород, отсечное торпедирование и др.).
Меры по активному управлению горным давлением допустимы при любой расчетной плотности установки крепи.
3.3.1 Выбор металлической крепи по податливости
Металлическую крепь выбирают по податливости в выработках пологих и наклонных пластов на основании расчетных смещений пород кровли:
При плотности установки крепи принятой в п. 3.2.5 не более 1 рамы/м, ее податливость принимают из условия
(3.15)
конструктивная податливость крепи, мм (см. в прил.1);
расчетные смещения пород кровли, мм.
Если плотность установки крепи принятой в п. 3.2.5 превышает 1раму/м, а также если используют дополнительные средства усиления, то податливость крепи принимают менее расчетных смещений пород кровли из условия:
при установке в выработке только основной крепи
при установке в выработке основной крепи и средств ее усиления
при одновременной установке рамной и анкерной крепи
коэффициенты (см. табл. 7, 8, 9), выбираемые в зависимости от плотности установки рамной крепи, средств усиления или анкерной крепи.
Проверка деревянной, сборной железобетонной податливой и смешанной крепей на податливость не производится. При проверке крепи на податливость допускаются отклонения в величинах смещений пород на 10%.
3.4 Пример расчета
1.Определяем расчетную прочность пород.
Для всех пород принимаем 
Среднее значение сопротивления пород одноосному сжатию
песчаник -
; алевролит -
; аргиллит -
;
уголь -
; алевролит -
; аргиллит -
;
песчаник 
Выработка сухая, поэтому прочность пород не снижается от воздействия влаги.
Расчетное сопротивление пород кровли сжатию составит
Расчетное сопротивление пород почвы сжатию составит
Расчетное сопротивление пород кровли сжатию в боках выработки составит
Средневзвешенное сопротивление пород кровли и почвы сжатию
Расчетное сопротивление пород кровли сжатию 
, почвы
, боков 
, cредневзвешенное сопротивление 
.
2. Определяем смещение пород кровли , почвы , боков
для пластовых горизонтальных и наклонных выработок, проведенных по простиранию ; 
при определении боковых смещений по табл.2[3]; 
и 
Расстояние между выработками 16м. Определим коэффициент воздействия
;
(см. рис. 2 при Н=140м и полученных значениях прочности пород кровли, почвы и боков).
Общие смещения пород кровли и почвы
3. Определяем нагрузку на рамную податливую крепь на 1м выработки
; для вскрывающих выработок по табл.5[3], при 
;
выработка проводится комбайном, по табл. 6[3]
Расчетная нагрузка 
4. Крепь выбираем
согласноп.14 [3] по прил. 1, исходя из ширины выработки, при принимаем арочную крепь КМП-А3 из СВП-27 с замком ЗПК с сопротивлением в податливом режиме 
.
5. Плотность
установки рам металлической податливой арочной крепи
Принимаем плотность установки 1,0 раму на метр, так как железобетонная затяжка выпускается на Интинском ЖБИ двух типоразмеров (длиной 750мм и 1000мм), а так же из-за значимости проводимой выработки.
6. Податливость крепи
при
выбираем из условия
конструктивная податливость крепи КМП-А3 из СВП-27 с замками ЗПК-
- ;
Условие выполняется.
Принимаем к установке крепь КМП-А3 из спец.профиля СВП-27.
Металлическая крепь из профиля СВП является универсальной. Ее применяют в различных горнотехнических условиях для крепления выработок разного назначения. Такая крепь обеспечивает податливый режим работы, возможность повторного использования и имеет сравнительно невысокую стоимость. Немаловажное значение имеет технологичность ее производства на ремонтных заводах.
Трехзвенная крепь состоит из верхняка и боковых стоек. Верхняк арки соединяется со стойками при помощи хомутов, обеспечивающих конструктивную податливость крепи по высоте. Сводчатое очертание крепи позволяет повысить устойчивость породного контура кровли выработки и улучшает работу самой конструкции. Податливость крепи позволяет защищать конструкцию от перегруза в процессе происходящего смещения пород вокруг выработок. Металлические арки соединяются между собой тремя межрамными стяжками. Межрамное пространство ограждается от вмещающих пород железобетонными затяжками.
Водоотливная канавка расположена в выработке со стороны прохода людей. Перекрытие канавки укладывается на одном уровне с балластом. Канавка принята железобетонной.Расход крепежных материалов приведен в таблице 3.2.
Расход крепежных материалов
Таблица 3.1.
№№ пп |
Наименование материалов |
Расход | Расход Sсв =15.5 |
||
| шт/рам | шт/м | кг/м | |||
| 1 | Стойка из СВП-27 | 2 | 2.0 | 108,0 | 216,0 |
| 2 | Верхняк из СВП-27 | 1 | 1.0 | 81,0 | 81,0 |
| 3 | Планка (ЗПК) | 7 | 7,0 | 2,6 | 18,2 |
| 4 | Скоба | 7 | 7,0 | 1,72 | 12,04 |
| 5 | Гайка М-24 | 14 | 14 | 0,11 | 1,54 |
| 6 | Межрамная стяжка | 3 | 3,0 | 3,2 | 9,6 |
| 7 | Затяжка ж/б | 41 | 41 | 19,0 | 779 |
| 8 | Распорки, клинья | 4 | 4 | 0,005м3 | 0.02м3 |
| 9 | Рельсы Р-33 | - | 2,0 | 24,1 | 48,2 |
| 10 | Шпалы | 1 | 1,43 | 0,03м3 | 0,044м3 |
| 11 | Трапы | - | 1,43 | 0,03м3 | 0,044,м3 |
| 12 | Противопожарные трубы | - | 1,0 | 10 | 10 |
| 13 | Вентиляционные трубы | - | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Список использованной литературы
1. СниП II-94-80 «Подземные горные выработки».
2. Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи. ВНИМИ, ВНИИОМШС Минуглепрома СССР. –М.: Стройиздат, 1983.
3. Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных выработок. Изд. 2-е, перераб. и доп. – СПб, ВНИМИ, 1991.
4. Ерофеев Л.М., Мирошникова Л.А. Повышение надежности крепи горных выработок. М.: Недра, 1988.
5. Турчанинов И.А, Иофис М.А. Основы механики горных пород.-Л.:Недра, 1989.
6. Покровский Н.М. Комплексы подземных горных выработок и сооружений. М.: Недра, 1987.
7. Справочник инженера-шахтостроителя. В 2-х томах. Под ред. Седова Б.Я. М., Недра, 1972г.
8. Справочник инженера-шахтостроителя. В 2-х томах. Под редакцией Белого В.В. М., Недра, 1983г.
9. Методические указания. Геомеханика. Параметры крепления.
10. Шехурдин В.К. Задачник по горным работам, проведению и креплению горных выработок. М., Недра, 1985г.
11. Смирняков В.В., Вихарев В.И. Технология строительства горных предприятий. М., Недра, 1989г.
29-04-2015, 04:19