Пример расчета параметров тросового крепления на основе графического метода устойчивости

В качестве примера расчета параметров тросового крепления на основе графического метода устойчивости рассмотрим крепление кровли очистной камеры, расположенной в подэтаже 220/250м.

Основные входящие величины, необходимые для расчета.

- Параметры камеры:

- ширина – 15 метров;

- длина – 40 метров;

- Геологическое описание массива: кровля камеры представлена медным колчеданом интенсивно хлоритизированным и окварцованным, мелкозернистой структуры, прожилково-вкрапленной текстуры. Степень трещиноватости руды средняя, ориентация трещин перпендикулярно к оси горной выработки, падение под углом 35-45°. Устойчивость массива: средняя, предел прочности на сжатие в образце 136,4 МПа.

1) Определяем гидравлический радиус обнажения, в нашем случае это кровля камеры, по формуле:

м

2) Рассчитываем модифицированный индекс устойчивости N' по формуле (5.2):

Для этого первоначально определяем входящие в формулу (5.2) значения рейтинга Q’, а также факторов А, В и С.

2.1) Определяем значение рейтинга Q’ по формуле (5.1):

Для этого первоначально определяем входящие в формулу (5.1) значения величины выхода керна RQD, а также факторов Jn, Jr и Jа.

2.1.1) Величина RQD для конкретного участка определяется геологической службой рудника. Для примера расчета значение RQD прием равным 82%.

2.1.2) Значение фактора количества систем трещинJn определяем по таблице 5.1. Принимая для примера количество систем трещин на участке равным 3, значение фактора количества систем трещинбудет равно Jn=9.Таблица 5.1

2.1.3) Значение фактора шероховатости трещинJr определяем по таблице 4.2, Jr=1,5.

Таблица 4.2

2.1.4) Значение фактора состояния контакта трещинJа определяем по таблице 5.2. Принимаем значение фактора состояния контакта трещинравнымJа=2.

Таблица 5.2

Описание состояния контакта (для основной системы трещин)	Jа
Плотно залеченный контакт, трещина едва просматривается	0,75
Поверхность трещины только окрашена	1,0
Слегкаизмененныеповерхноститрещин. Слабое минеральное покрытие	2,0 - 3,0
Трещина заполнена минералами с низким коэффициентом трения (хлорит, слюда, тальк, глинка) при ее толщине менее 1мм	3,0 - 6,0
Трещина заполнена мелкоразмерной глинкой трения, при толщине трещины от 1 до 5 мм	6,0 - 10,0
Трещина заполнена крупноразмерной глинкой трения, при толщине трещины более 5 мм	10,0 - 20,0

 

Тогда:

2.2) Определяем значение фактора А по графику, представленному на рисунке 5.1. Прочность рудына сжатие в образце, расположенной в кровле камеры, составляет 136,4 МПа. Кровля камеры расположена в отметке горизонта 250м, то есть над ней расположен породный массив мощностью порядка 300 метров. На данной глубине вертикальные напряжения составляют порядка γH= 10,2 МПа, а максимальные горизонтальные широтныенапряжения 2γH= 20,4 МПа. С учетом перераспределения горного давления при отработке камеры, в ее кровле напряжения могут увеличиться в 1,5 раза, до 30,6 МПа. Тогда отношение прочности руды в образце к максимальным напряжениям, действующим в районе кровли составит 136,4/30,6=4,46, а значение фактора А согласно графика, приведенного на рисунке 5.19 составит А = 0,38.

Рисунок 5.19

2.3) Для определения фактора В, воспользуемся графиком (а), приведенным на рисунке 5.5, так как расчет выполняется для горизонтально залегающей кровли. Для среднего угла падения трещин, равного 40°, значение фактора В = 0,4 (смотри рисунок 5.20).

Рисунок 5.20

2.4) Для определения фактора С сперваследует выбрать наиболее подходящий для условий Озерного месторождения тип структурных нарушений, представленный на рисунке 5.6. Принимаем в качестве наиболее подходящего типа структурных нарушений – выпадение под силой тяжести. Тогда для такого типа по верхнему графику, представленному на рисунке 5.7 определяем значение фактора С. При угле наклона кровли, равном 0°, фактор С = 2 (смотри рисунок 5.21).

.

Рисунок 5.21

Рассчитываем модифицированный индекс устойчивости N':

3) Получив расчетным способом значения гидравлического радиуса HR, и модифицированного индекса устойчивости N', по графику, представленному на рисунке 5.11 определяем необходимость крепления кровли камеры тросовым креплением, а также надежность применения данного способа поддержания. Линии значений гидравлического радиуса и модифицированного индекса устойчивости N' на графике пересекаются в области применения тросового крепления, причем на границе участков высокой надежности и средней надежности (смотри рисунок 5.22). Это говорит об эффективности применения тросового крепления при применении в данных условиях.

Рисунок 5.22

4) Для определения плотности установки тросов воспользуемся графиком определения плотности установки тросов, представленном на рисунке 5.14, рассчитав отношение N’/HR.

N’/HR = 2,07/5,45 = 0,38

По полученному отношению на графике поднимаем линию до пересечения границ участка с более требовательными условиями после чего проводим горизонтальные линии до сетки установки тросов и сетки плотности установки тросов (смотри рисунок 5.23). Согласно графика, сетка установки тросов должна составлять от 2,0х2,0 до 2,1х2,1 м (плотность установки от 0,25 до 0,22 троса/м²).

Рисунок 5.23

Проверим плотность установки, полученную на графике определения плотности установки тросов (смотри рисунок 5.23). Для этого воспользуемся графикомоптимальной зоны применения тросового крепления для выемочных камер, представленным на рисунке 5.13, предварительно рассчитав отношение RQD/J_N:

RQD/J_N= 82/9 = 9,1

По полученному отношению RQD/J_N на графике поднимаем линию до пересечения границ области применения тросов для выемочных камер после чего проводим горизонтальные линии до сетки плотности установки тросов (смотри рисунок 5.24). Согласно графика, плотность установки изменяется от 0,23 до 0,31 троса/м²; среднее значение при этом составляет 0,27 троса/м². Окончательно принимаем плотность установки тросов, равную 0,25 троса/м² (сетка установки 2,0х2,0 м).

Рисунок 5.24

Проверяем выбранную сетку установки тросов по графику, представленному на рисунке 5.15. Для этого проводим линии от рассчитанного значения гидравлического радиуса, и от значения модифицированного индекса устойчивости N'. Место пересечений данных линий расположено в области крепления по сеткам от 2,0х2,0 до 2,5х2,5 м, ближе к границе области крепления по сеткам от 2,0х2,0 до 1,5х1,5 м (смотри рисунок 5,25). Таким образом, сетка крепления, равная 2,0х2,0 м выбрана верно.

5) Определяем длину тросов согласно графика, показанного на рисунке 5.12b, по которому длина троса в 1,5 раза больше значения гидравлического радиуса. При рассчитанном значении гидравлического радиуса, равном 5,45м, длина троса составит 8,2 метра.

Проверим по графику, представленному на рисунке 5.17 минимально допустимую длину троса, исходя из полученных значений гидравлического радиуса и модифицированного индекса устойчивости N’. На рисунке 5.26 видно, что по поставленным условиям длина троса должна составлять от 6 до 9 метров, то есть длин троса, равная 8,2 метра удовлетворяет условию данного графика.

Рисунок 5.25

Рисунок 5.26

6) Разрабатываем проект установки тросов к кровле камеры шириной 15м, при условии расположения в ее кровле вентиляционно-закладочного орта, расположенного по длинной оси камеры. Параметры установки тросового крепления:

- глубина установки тросов – 8,2 метра;

- расстояние между концами тросов в массиве – 2 метра;

- расстояние между рядами устанавливаемых тросов – 2 метра.

На рисунке 5.27 показаны схемы расположения тросов для камеры с пролетом 15 метров при установке с одной позиции податчика (а), либо с двух позиций податчика (b).Синим цветом на рисунке показаны тросы, установка которых необходима при возможных (или прогнозируемых) вывалах участков руды (породы) на данных участках.

Рисунок 5.27