ИНСТРУКЦИЯ ПО ВЫБОРУ РАМНЫХ ПОДАТЛИВЫХ КРЕПЕЙ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

СОГЛАСОВАНА

с Госпроматомнадзором СССР

Протокол от 18.03.91 г.

УТВЕРЖДЕНА

Министерством угольной промышленности СССР 30.04.91 г.

Регламентирован порядок расчета и выбора крепей выработок угольных шахт, находящихся вне зоны влияния очистных работ при разработке одиночных и сближенных пологих, наклонных, крутонаклонных и крутых пластов.

В полном соответствии с настоящей Инструкцией во ВНИМИ разработана программа для ЭВМ. Входные параметры в программу для конкретных условий шахты или группы шахт должны быть согласованы техническим руководством предприятий с ВНИМИ. Пользование другими программами по данной Инструкции не разрешается.

Применение Инструкции обязательно на всех угольных шахтах. С введением ее в действие отменяется Инструкция по выбору рамной металлической податливой крепи горных выработок (Л.: ВНИМИ, 1986).

I. ОБЛАСТЬ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИНСТРУКЦИИ

1. Инструкция распространяется на горизонтальные и наклонные (с углом падения до 35°) выработки шириной в свету не более 6 м, сечением до 20 м, с любым расположением относительно залегания пород, при обычных способах проходки и крепления выработок, на глубине до 1200 м, при различных бесцеликовых способах охраны выработок.

В условиях, отличающихся от указанных, и в частности, при ширине выработки от 6 до 8 м, сечении более 20 м, глубине расположения свыше 1200 м и при слоевой выемке мощных пологих пластов, выбор крепи должен производиться на основании инструктивно-методических документов, а при их отсутствии - на основании рекомендаций ВНИМИ и бассейновых технологических НИИ.

2. По Инструкции крепь выбирают из расчета надежного поддержания кровли от обрушения. Мероприятия по борьбе с пучением пород в выработках следует принимать согласно разделу VIII и приложениям 1.7; 3; 4, а также на основании действующих инструктивно-методических документов и рекомендаций специализированных организаций.

3. Инструкция распространяется на крепи, соответствующие утвержденным техническим условиям. Применение других, в том числе новых крепей до утверждения условий допускается по согласованию с ИГД им. А.А.Скочинского.

Примечание. Инструкция составлена на основании СНиП II-94-80 "Подземные горные выработки" (М.: Стройиздат, 1982); "Руководства по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи" (М.: Стройиздат, 1983); "Указаний по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР" (Л.: ВНИМИ, 1985) и "Прогрессивных паспортов крепления, охраны и поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой технологии отработки угольных пластов" (Л.: ВНИМИ, 1985).

При пользовании Инструкцией необходимо соблюдать требования по технологии возведения крепи выработок, изложенные в "Отраслевой инструкции по применению рамных и анкерных крепей в подготовительных выработках угольных и сланцевых шахт" (М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1985).     

II. ОСНОВНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4. Порядок выбора размеров сечений и расчета параметров крепи для конкретной горной выработки следующий:

а) выбирают размеры расчетного поперечного сечения выработки в свету, учитывая требования по условиям транспорта, вентиляции, водоотлива и общие компоновочные решения;

б) приближенно определяют размеры поперечного сечения выработки в проходке с учетом толщины и податливости крепи и толщины забутовочного материала. Для этого увеличивают принятые размеры поперечного сечения выработки в свету на 0,6 м по ширине и на 0,5 м по высоте;

в) рассчитывают ожидаемые смещения пород дифференцированно в кровле, боках и почве выработки с учетом влияния геологических и горно-технических факторов. Методика расчета изложена далее;

г) по величине максимальных смещений пород на контуре выработки определяют нормативную и расчетную нагрузки на крепь, выбирают ее тип, конструкцию и с учетом сопротивления рамной крепи рассчитывают плотность установки;

д) если смещения породы почвы более допустимой величины по технологическим требованиям, то необходимы мероприятия по уменьшению смещений пород (подрывка, обратный свод, анкерование, упрочнение пород, разгрузка массива и т.п.);

е) с учетом расчетных смещений пород и плотности установки крепи, а также дополнительных мероприятий по уменьшению смещений пород определяют податливость крепи и окончательно устанавливают необходимые размеры сечения выработки в проходке путем увеличения размеров в свету на значение ;

ж) по типовым проектам выработок с учетом требуемых размеров в свету и в проходке выбирают наиболее близкое сечение выработки.

5. Глубину расположения выработки от поверхности принимает равной фактическому значению. Для наклонных выработок параметр принимают по участкам при изменении глубины на 50 м.

6. Расчетное сопротивление сжатию слоев пород в массиве определяют с учетом нарушенности массива по формуле:

,                                                                         (1)

где - среднее значение сопротивления пород одноосному сжатию в образце, устанавливаемое по результатам испытаний при естественной влажности пород, а для обводненных пород - по результатам испытаний образцов во влажном состоянии. (При определении прочности пород с помощью коэффициента крепости по М.М.Протодьяконову пересчет в МПа производят по формуле: . Формула справедлива при 3); - коэффициент, учитывающий нарушенность массива пород.

Значения определяют в зависимости от тектонической нарушенности места их расположения в соответствии с табл.1.

Таблица 1

При определении для выработок, расположенных в пластичных глинистых и в многолетнемерзлых породах, следует принимать 1.

7. В случае длительной технологической обводненности сухих выработок (например, затопление) сопротивление пород сжатию снижают для песчаников, алевролитов и аргиллитов соответственно на 20, 40 и 50%.

8. Расчетное сопротивление пород сжатию определяют с учетом вмещающих выработку слоев (пластов), залегающих на расстояниях от контура сечения выработки в кровле 1,5, в почве 1 ( - ширина выработки, м), а в боках при пологом и наклонном падении по высоте выработки, при крутонаклонном и крутом - на расстоянии 1 (рис.1).

Рис.1. Схемы к определению расчетного сопротивления пород сжатию:

- пологое и наклонное, б - крутонаклонное и крутое падение

Усредненное значение расчетного сопротивления пород сжатию определяют по формуле:

,                                      (2)

где , ..., - расчетное сопротивление слоев пород сжатию, МПа; , ..., - мощность слоев пород, м.

Для выработок, проведенных по напластованию в условиях пологих и наклонных пластов и вкрест напластования при любом залегании, определяют по формуле (2) для кровли с охватом пород по вертикальной линии 1-2, для почвы - по линии 3-4, для боков - с усреднением по линиям 5-6 и 7-8 (см. рис.1, ).

Для выработок, проведенных по напластованию в условиях крутонаклонного и крутого падения пластов, определяют также по формуле (2) с охватом пород для кровли по линиям 1-2 и 1'-2', для почвы 3-4 и 3'-4', для боков по линиям 2-5 и 3-6 или 2'-5' и 3'-6' для каждой стороны выработки отдельно (см. рис.1, б).

Примечания: а. Если в кровле или почве выработки залегает слой однородных пород мощностью 2 м и более, то расчет производят по фактической прочности этих слоев без учета пород, расположенных выше (в кровле) или ниже (в почве) этого слоя.

б. В случаях резкого изменения литологического состава пород кровли (в зонах размывов) необходимо расчет их смещений производить с учетом изменившейся прочности согласно п.8.

в. При больших разбросах значений и , приводимых в структурно-геологических колонках, необходимо принимать средние значения, если невозможно их уточнить.

9. Расчетное сопротивление пород сжатию по длине выработки определяют исходя из ее разделений на участки с учетом требований:

к одному участку относят все пересекаемые выработкой слои (пласты) мощностью более 0,5 м, значения которых колеблются в пределах до 30%; для этого участка определяют по формуле (2);

при объединении смежных участков, значения которых отличаются более чем на 30%, объединенного участка следует принимать по наименьшему значению объединяемых участков.

10. Для выработок, находящихся в зоне влияния очистных работ, дополнительно определяют расчетное сопротивление пород сжатию , как средневзвешенное из вычисленных значений по формуле (2) для кровли и почвы (по линии 1-2-3-4 для условий пологого и наклонного падения - см. рис.1, и по линиям 1-2-3-4 и 1'-2'-3'-4' для условий крутонаклонного и крутого падения - см. рис.1, б).

III. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАМНОЙ ПОДАТЛИВОЙ КРЕПИ В ВЫРАБОТКАХ ВНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

     
Полевые и пластовые выработки

11. Основную рамную податливую крепь незамкнутой формы в горных выработках выбирают по величинам расчетных смещений пород кровли , оцениваемых на основании расчетного сопротивления пород кровли сжатию . Выбор основной рамной податливой замкнутой крепи с обратным сводом производят по наибольшей величине смещений пород кровли, почвы или боков, , , , оцениваемых по расчетному сопротивлению пород сжатию , или .

Выбор средств усиления основной крепи производят по величинам максимальных смещений пород кровли и почвы за весь срок службы выработки на основании средневзвешенных значений расчетного сопротивления сжатию пород кровли и почвы (см. п.10).

Определение смещений пород на контуре выработки*

_________________

* Для горно-геологических и горно-технических условий, не учитываемых графиками , оценивать смещения пород, скорости смещений пород и другие геомеханические параметры следует путем экстраполяции графиков по согласованию с ВНИМИ.

12. Смещения пород кровли, почвы или боков в горизонтальных и наклонных выработках, поддерживаемых вне влияния очистных работ (соответственно , , ), рассчитывают по формулам:

,

     
,                                                 (3)

     
,