4.12. Выбор типа и расчет параметров крепи горизонтальной и наклонной выработок следует производить в зависимости от категории устойчивости пород с учетом степени воздействия очистных работ и других выработок. В качестве критерия определения категорий устойчивость пород следует принимать величину их смещений U на контуре поперечного сечения выработки за весь срок ее службы без крепи в соответствии с табл. 9
Таблица 9
Категория устойчивости пород | Оценка состояния устойчивости пород | Смещения U, мм | ||
осадочные породы (песчаники, алевролиты, аргиллиты, известняки, уголь и др.) | изверженные породы (граниты, диориты, порфириты и др.) | соляные породы каменная соль, сильвинит, карналит и др.) | ||
I | Устойчивое | До 50 | До 20 | До 200 |
II | Среднеустойчивое | Свыше 50 до 200 | Свыше 20 до 100 | Свыше 200 до 300 |
III | Неустойчивое | Свыше 200 до 500 | Свыше 100 до 200 | Свыше 300 до 500 |
IV | Очень неустойчивое | Свыше 500 | Свыше 200 | Свыше 500 |
Отнесение выработки к той или иной категории устойчивости необходимо производить по абсолютной величине максимальных смещений пород на контуре поперечного сечения, которые определяются дифференцированно в кровле, почве и боках выработки.
4.13. При соответствующем обосновании в утверждаемых министерствами СССР по согласованию с Госстроем СССР ведомственных нормативных документах, учитывающих специфические условия месторождений, многолетний успешный опыт подземного строительства в бассейнах и др., допускается оценку устойчивости пород в горизонтальных и наклонных выработках и выбор крепи производить по величине безразмерного показателя k к, определяемого по формуле
, (25)
где Н р - расчетная глубина размещения выработки, м, определяемая по формуле (1);
R c - расчетное сопротивление пород сжатию, кПа (тс/м2), определяемое по формуле (2);
g - удельный вес породы, кН/м3 (тс/м3).
Таблица 10
Направление проходки выработки | Коэффициенты k a и k q при углах залегания пород a или основных плоскостей трещиноватости, град | |||||||||||
до 20 | св. 70 | |||||||||||
k a | k q | k a | k q | k a | k q | k a | k q | k a | k q | k a | k q | |
По простиранию | 1,00 | 0,35 | 0,95 | 0,55 | 0,80 | 0,80 | 0,65 | 1,20 | 0,60 | 1,70 | 0,60 | 2,25 |
Вкрест простирания | 0,70 | 0,55 | 0,60 | 0,80 | 0,45 | 0,95 | 0,25 | 0,95 | 0,20 | 0,80 | 0,15 | 0,55 |
Под углом к простиранию | 0.85 | 0,45 | 0,80 | 0,65 | 0,65 | 0,90 | 0,45 | 1,05 | 0,35 | 1,10 | 0,35 | 0,95 |
4.14. Величину смещения U для горизонтальных и наклонных выработок, расположенных в осадочных и изверженных породах и вне зоны влияния очистных работ, следует определять по формуле
U = k a k q k s k в k t U т, (26)
где U т - смещение пород, мм, принятое за типовое, определяемое по графикам рис. 1 в зависимости от расчетного сопротивления пород сжатию R с и расчетной глубины расположения выработки Н р;
k a - коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки относительно простирания пород или основных плоскостей трещиностойкости, определяемый согласно табл. 10;
k q - коэффициент направления смещения пород: при определении смещений со стороны кровли или почвы (в вертикальном направлении) k q равен 1, при определении боковых смещений пород (в горизонтальном направлении) k q определяется по таблице 10;
k s - коэффициент влияния размера выработки, определяемый по формуле
k s = 0,2 (b - 1), (27)
где b - ширина выработки в проходке (вчерне), м;
k в - коэффициент воздействия других выработок, принимаемый: для одиночных выработок и камер равным 1,0; для сопряжений с односторонним примыканием выработки - 1,4; для сложных сопряжений с примыканием выработок в виде двустороннего заезда или пересекающихся выработок - 1,6; для параллельных выработок - по формуле
, (28)
где L - расстояние между выработками, м;
b 1 + b 2 - суммарная ширина взаимовлияющих выработок в проходке (вчерне), м;
k L - коэффициент, определяемый согласно табл. 11;
k t - коэффициент влияния времени возведения крепи. Для выработок, срок службы t которых более 15 лет, k t равен 1, при t менее 15 лет k t определяется по графикам рис. 2.
Рис. 1. Графики для определения типового смещении пород U т
Рис. 2. Графики для определения коэффициента k t при t от 1 года до 15 лет
Таблица 11
Расчетная глубина расположения выработки от поверхности Н р, м | коэффициент k L при расчетном сопротивлении R с, МПа (кгс/см2) | |||||||
для выработок по простиранию | для выработок вкрест простирания | |||||||
30 (300) | 60 (600) | 90 (900) | более 120 (1200) | 30 (300) | 60 (600) | 90 (900) | более 120 (1200) | |
До 300 | 1,8 | 1,5 | 1,2 | 1,0 | ||||
Свыше 300 до 600 | 2,2 | 1,8 | 1,5 | 1,2 | ||||
Свыше 600 до 900 | 2,6 | 2,1 | 1,7 | 1.4 | ||||
Свыше 900 до 1200 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 1,5 | ||||
Свыше 1200 | 3,4 | 2,9 | 2,4 | 1,7 | ||||
Примечания: 1. В числителе k L для выработок с a до 35° и в знаменателе - при a свыше 35° 2. k L для наклонных выработок принимается как для горизонтальных, пройденных по простиранию. |
Примечание. Определение расчетных смещений пород для выработок, располагаемых в зоне влияния очистных работ, должно производиться по методикам специализированных организаций.
4.15. В выработках, пройденных по простиранию и при углах падения пород a от 20 до 50° кроме смещений в вертикальном и горизонтальном направлениях необходимо определять смещения по нормали к напластованию по формуле
, (29)
где U К - смещения со стороны кровли выработки, мм.
4.16. Величину смещения U для соляных и подобных им пород следует определять по формуле
U = 500eq b (1 + 0,07 t) k в, (30)
где eq - относительные деформации пород за первый год службы выработки, определяемые по графику рис. 3;
b - ширина выработки в проходке (вчерне), м;
t - срок службы выработки, лет;
k в - обозначение то же, что в формуле (26).
4.17. В горизонтальных и наклонных выработках в осадочных (исключая соляные) и изверженных породах, расположенных вне зоны воздействия очистных работ и других выработок, следует применять:
в породах I категории устойчивости - анкерную или набрызгбетонную крепь толщиной не менее 30 мм. В монолитных, малотрещиноватых породах допускается оставление выработок без крепи;
в породах II категории устойчивости - монолитную бетонную крепь, комбинированную из набрызгбетона толщиной не менее 50 мм с анкерами и металлической сеткой или без нее, рамную крепь из железобетонных стоек с металлическими верхняками, сборную тюбинговую, металлическую податливую крепь без обратного свода, анкер-металлическую, металлическую арочную крепь с набрызгбетонным покрытием и тампонажем закрепного пространства;
Рис. 3. График для определения eq
в породах III и IV категорий устойчивости - сборную тюбинговую и блочную, а при соответствующем обосновании металлобетонную, металлическую податливую и анкер-металлическую крепи; при этом в породах почвы I и II категории устойчивости в крепи указанных типов обратный свод не предусматривается.
В осадочных породах почвы III и IV категорий устойчивости и изверженных породах IV категории устойчивости - крепи, как правило, должны быть, с обратным сводом.
В породах III и IV категорий устойчивости допускаются крепи без обратного свода, но с обязательным осуществлением мероприятий по уменьшению смещений почвы путем упрочнения пород цементацией, анкерованием или разгрузкой массив.
Необходимость возведения обратного свода и его параметры определяются на основе расчета смещения пород почвы, податливости забутовки и отпора крепи, а также с учетом времени установки крепи.
4.18. При выборе типа крепи выработок в соляных породах необходимо руководствоваться следующими требованиями:
а) в породах I категории устойчивости при смещении кровли и однородных породах до 200 мм и в слоистых до 150 мм допускается поддержание выработок без крепи. При смещении кровли более указанных пределов необходимо устанавливать анкерную крепь;
б) в однородных породах II категории устойчивости следует применять в кровле анкерную крепь, в слоистых породах необходимо устанавливать крепи поддерживающего типа (податливых, рамные и др.);
в) в породах III и IV категорий устойчивости следует применять податливые крепи или жесткие крепи с податливыми элементами (или слоем), способные компенсировать 70 % расчетных смещений.
4.19. В горизонтальных и наклонных выработках, располагаемых в породах IV категории устойчивости, а также в выработках, испытывающих воздействие очистных работ и других выработок, следует применять крепи, имеющие конструктивную податливость.
4.20. В рамных крепях должны применяться жесткие из сборного железобетона (плоские, кессонные, равного сопротивления) и гибкие (из металлической сетки, стеклотканевого рулонного материала и др.) межрамные ограждения.
4.22. В стальных арочных крепях при породах в почве с R с менее 15 МПа (150 кгс/см2) под стойками арочной крепи следует предусматривать опоры или прогоны, исключающие вдавливание стоек крепи в почву.
4.23. Податливые элементы любой конструкции крепи выработок, сооружаемых на крутых и наклонных пластах в направлении их простирания, необходимо располагать с учетом ожидаемых максимальных смещений по нормали к напластованию.
4.24. В наклонных выработках, закрепленных рамной или сборной железобетонной крепью, при углах наклона более 30° следует предусматривать усиленную связь с массивом с помощью тампонажа закрепного пространства, прикрепления элементов крепи к массиву анкерами, опорными венцами и других мер усиления связи крепи с массивом горных пород.
4.25. На сопряжениях горизонтальных выработок следует предусматривать бетонные опоры с минимальными размерами: по длине - 2000 мм, а по ширине со стороны угла сопряжения - 500 мм.
4.26. При проектировании крепи для пород I категории устойчивости горизонтальных и наклонных выработок параметры крепи допускается принимать без расчета.
Выбор и расчет конструктивных параметров крепи выработок для пород II, III и IV категорий устойчивости должен производиться на основе расчета ожидаемых смещений пород и нагрузок на крепь с учетом технологии проведения выработки и возведения крепи.
4.27. Расчетная нагрузка на все виды крепи, за исключением рамных податливых, определяется дифференцировано в кровле и почве (в вертикальном направлении), в боках (в горизонтальном направлении), а при угле падения пород a от 20 до 50° и по нормали к напластованию по формуле
Р = k п k н m в Р н, (31)
где Р н - нормативная нагрузки на крепь, определяемая с учетом пп. 4.14- 4.16 и 4.28 настоящих норм, кПа (тс/м2);
k п - коэффициент перегрузки, принимаемый по табл. 12;
k н - коэффициент, принимаемый для главных вскрывающих выработок равным - 1,1; для остальных - 1;
m в - коэффициент условий проведения выработок, принимаемый равным при буровзрывном способе, а при комбайновом способе проведения выработок принимаемый по табл.13.
Примечание. Расчетная нагрузка на рамные податливые крепи определяется по методикам специализированных организаций.
Таблица 12
Величина смещения U, мм | Коэффициент k п | |
Главные вскрывающие выработки | Магистральные и другие выработки | |
По 50 | 1,25 | 1,10 |
Свыше 50 до 200 | 1,10 | 1,05 |
Свыше 200 до 500 | 1,05 | 1,00 |
Свыше 500 | 1,00 | 1,00 |
Таблица 13
Отношение Н р/ R c | До 1,6 | Свыше 1,6 до 2,0 | Свыше 2,0 до 2,5 | Свыше 2,5 |
Коэффициент m в | 0,6 | 0,8 | 0,9 | 1,1 |
4.28. Нормативная нагрузка P н определяется по графику рис. 4 в зависимости от смещений U с учетом смещений до установки крепи U t, сжатия забутовочного материала U з, и конструктивной податливости крепи U кр.
Смещения, происходящие до установки крепи U t, определяются по формуле
U t = Uk t, (32)
где k t - коэффициент влияния времени на смещение пород, определяется по графику рис. 5.
Смещения, компенсируемые за счет сжатия забутовочного материала U з, зависят от сжимаемости материала, толщины забутовочного слоя и расчетной нагрузки на крепь и определяются опытным путем. Для забутовочного материала из дробленых пород при отсутствии опытных данных U з допускается принимать равным 25 % толщины забутовочого слоя.
Рис. 4. Графики для определения нормативной нагрузки на крепь
Рис. 5. Графики для определения коэффициента kt при t менее 1 года
Конструктивная податливость крепи U кр принимается по ее технической характеристике. Для монолитных бетонных и железобетонных типов крепи при определении конструктивной податливости U кр следует учитывать величину усадки и ползучесть бетона при твердении, которую следует принимать: для однопутевых выработок равной 20 мм, для двухпутевых - 40 мм.
КАМЕРЫ
ОБЪЕМНО ПЛАНИРОВОЧНЫЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ