Выработка,  погашаемая за очистным забоем одиночной лавы

ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ВНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ ПОЛОГОГО ПАДЕНИЯ

 

Условия: выработка проводится по напластованию на глубине 800 м. Угол падения пород 15°. Вмещающие породы показаны на рис. 23. Характеристика слоев пород: 1 - песчаник, R_с = 91 МПа, m₁ = 4,8 м; 2 - алевролит, R_с = 60 МПа, m₂ = 1,3 м; 3 - аргиллит, R_с = 40 МПа, m₃ = 2,2 м; 4 - уголь, R_с = 18 МПа, m₄ = 1,2 м; 5 - аргиллит, R_с = 38 МПа, m₅ = 2,4 м; 6 - алевролит, R_с = 65 МПа, m₆ = 4,0 м. Расстояние от свода арки до пласта по вертикали 1,3 м. Выработка пройдена комбайновым способом, сечение в свету до осадки S = 10,3 м². Ширина в проходке 4,12 м, высота 3,56 м. Срок службы выработки 10 лет. Выработка сухая, находится вне тектонических нарушений. Крепь металлическая арочная податливая.

 

Рис. 23. Расчетная схема к примеру 1

 

Решение: 1) определяем расчетную прочность пород. Для всех пород принимаем k_с = 0,9 (см. табл. 1). Тогда R_с = 91 ∙ 0,9 = 82 МПа; R_c2 = 60 ∙ 0,9 = 54 МПа; R_c3 = 40 ∙ 0,9 = 36 МПа; R_c4 = 18 ∙ 0,9 = 16,2 МПа; R_c5 = 38 ∙ 0,9 = 34,2 МПа; R_c6 = 65 ∙ 0,9 = 58,5 МПа. Выработка сухая, поэтому прочность не снижается от воздействия влаги (см. п. 5).

Расчетное сопротивление пород кровли сжатию (согласно п. 8) составит

аналогично для пород почвы

Расчетное сопротивление пород сжатию в боках выработки составит

Средневзвешенное сопротивление пород кровли и почвы сжатию

2) Смещения пород определяем по формулам (3):

U_{о(кр, пч)} = U_{т(кр. пч)} k_α k_ш k_в k_t,

U_о.б = U_т.б k_αk_θ k_ш k_в k_t,

где k_α = 1 (см. табл. 2 при α ≤ 20°); k_θ = 0,35 при определении боковых смещений; k_ш = 0,2(4,12 - 1) = 0,62 по формуле (4) для почвы и кровли и k_ш = 0,2(3,56 - 1) = 0,51 по формуле (5) для боковых смещений; k_в = 1 (см. п. 12); k_t = 1; U_т.кр = 50 мм, U_т.пч = 160 мм, U_т.б = 500 мм (см. рис. 2 при H = 800 м и полученных значениях прочности пород кровли, почвы и боков).

U_о.кр = 50 ∙ 1 ∙ 0,62 ∙ 1 ∙ 1 = 31 мм,

U_о.пч = 160 ∙ 1 ∙ 0,62 ∙ 1 ∙ 1 = 100 мм,

U_о.б = 500 ∙ 1 ∙ 0,35 ∙ 0,51 ∙ 1 ∙ 1 = 89 мм;

3) Нагрузки на 1 м выработки определяем на основании смещений пород кровли по формуле (8):

P = P^н k_п k_пр b,

где k_п = 1 (для подготавливающей выработки); k_пр = 0,6 (по табл. 6 при H = R_с.ср = 800/53,4 = 15), b = 4,12 м (по условию), Р^н = 31 КПа (по табл. 4 при U_о.кр = 31 мм и b = 4,12 м).

Р = 31 ∙ 1 ∙ 0,6 ∙ 4,12 = 77 кН/м;

4) Крепь выбираем согласно п. 14 по прил. 1, исходя из ширины выработки: при b = 4,12 м принимаем арочную крепь из СВП-22 с планкой ЗСД с сопротивлением в податливом режиме N_s = 220 кН;

5) Плотность крепи выбираем согласно п. 15 по формуле (10)): n = P/N_s = 77/220 > 0,3 рамы/м. Принимаем n = 0,8 рамы/м;

6) Податливость крепи при Р = 77 кН/м выбираем по п. 17 из условия: Δ ≥ U_о.крk_ос, по табл. 7 k_ос = 1,0. При U_о.кр = 31 мм имеем:

Δ ≥ 31 ∙ 1 = 31 мм.

Следовательно, трехзвенная арочная металлическая крепь КМП-А3 из СВП-22 с податливостью до 300 мм (см. прил. 1) плотностью 0,8 рам/м обеспечит нормальную эксплуатацию рассматриваемой выработки.

ВЫРАБОТКА,  ПОГАШАЕМАЯ ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ ОДИНОЧНОЙ ЛАВЫ

 

а. Условия (рис. 24) аналогичны примеру 1, причем Н = 800 м; R_с.кр = 69,4 МПа; R_с.пч = 50,6 МПа; R_с.ср = 53,4 МПа; S = 10,3 м², основная кровля пласта - среднеобрушающаяся.

Решение: 1) По аналогии с примером 1 сначала выбираем основную крепь. Для этого определяем смещения пород U_о.кр находим нагрузку на крепь и оцениваем ее плотность. Из примера 1 имеем: U_о.кр = 31 мм, Р = 77 кН, n = 0,8 рамы/м (крепь КМП-А3 из СВП-22 с планкой ЗСД).

2) Средства усиления крепи выбираем по величине смещений пород U_кр, определяемых по формуле (12):

U_кр = U_о.кр + U₁ k_кр k_s k_к,

где U_о.кр = 31 мм (см. пример 1); k_кр = 1,0 (см. табл. 10); k_s = 1,0 (по табл. 11); k_к = 0,4 (по рис. 5, а при R_с.пч = 50,6 МПа и R_с.кр = 69,4 МПа; U₁ = 520 мм (по рис. 4 при R_с.cp = 53,4 МПа и H = 800 м).

U_кр = 31 + 520 ∙ 1 ∙ 0,4 = 239 мм;

3) Суммарную расчетную нагрузку на крепь выработки за весь срок службы определяем согласно п. 11 по величине U_кр = 239 мм:

P = P^н k_п k_прb,

где k_п = 1,0 (для подготавливающих выработок), k_np = 0,6 (для выработок, пройденных комбайновым способом при Н/R_с.cp = 800/53,4 = 15, по табл. 6); b = 4,12 м (по условию); Р^н = 78 кПа (табл. 4 при U_кр = 239 мм).

Р = 78 ∙ 1 ∙ 0,6 ∙ 4,12 = 193 кН/м.

 

Рис. 24. Схема охраны выработок, поддерживаемых в массиве угля в зоне опорного давления очистного забоя

 

4) Плотность установки средств усиления п₁ определяем из выражения (14) - см. п. 19.

n₁ ≥ (Р₁ - nN_s)/N_s1,

где Р₁ = 193 кН/м; n = 0,8 рамы/м; N_s = 220 кН (прил. 1); N_s1 = 200 кН (там же - для деревянной стойки).

Окончательно плотность установки средств усиления выбираем по технологическим соображениям и принимаем n₁ = 0,4 ст/м, т.е. стойку усиления устанавливаем под каждую вторую раму крепи под прогон.

5) Выбираем крепь по податливости в соответствии с п. 14;

Δ ≥ U_кр k_ос k_ус,

где k_ос = 1 (по табл. 7 при Р = 77 кН/м; k_ус = 1 (см. табл. 8 при n₁ = 0,4); U_кр = 239 мм;

Δ ≥ 239 ∙ 1 ∙ 1 = 239 мм.

Принимаем трехзвенную крепь КМП-А3 из СВП-22 с податливостью 400 мм, плотностью 0,8 рамы/м. Последнюю в зоне влияния очистных работ на расстоянии 30 м впереди забоя лавы (см. табл. 12) необходимо усилить металлическими стойками трения под каждой второй рамой под прогон.