Использование изделия в производственных условиях. Горное давление в капитальных и подготовительных выработках, страница 4

Режим заданных деформаций (величина нагрузки определяется деформациями массива и не зависит от характеристики крепи) - режим взаимодействия крепи и породного массива.

Данный режим применим для слабых неустойчивых пород, которые задолго до разрушения склонны к пластическому течению (мергель, сланцы, песчано-глинистые породы, соли, глины и т.п.). Расчет основывается на решениях механики сплошной среды с привлечением теорий пластичности и ползучести и в связи со сложностью математического аппарата при аналитическом исследовании проявлений горного давления не имеет простых инженерных методов решения поставленной задачи в широком понимании. Однако, для каждого рудника (шахты) или для каждого месторождения накоплен определенный опыт эксплуатации горных выработок, что позволяет правильно решить вопрос о необходимости их крепления в зависимости от конкретных условий, расположения, назначения и габаритов выработок.

Контур выработки можно считать устойчивым если величина смещений пород (на данном контуре поперечного сечения выработки) за весь срок существования выработки не превышает допустимых пределов).

Методику расчета устойчивости контура выработки рассмотрим для условий Старобинского месторождения калийных солей.

В зависимости от формы поперечного сечения выработки определяется ее эквивалентный пролет. В нашем случае формула определения эквивалентного пролёта выгледит следующим образом:

                                                                                          (3.1)

Эквивалентная мощность нижнего несущего слоя кровли с учетом геологического строения пород определяется по формуле:

                                                                                      (3.2)

где    - мощность агрегата соляных пород по геологическому разрезу от контура кровли до первого глинистого прослойка мощностью более 3 мм или же до группы тонких глинистых прослойков, сосредоточенных в количестве трех и более на 1 см разреза кровли, мм;

- коэффициент слоистости пород (при наличии в слое не более двух тонких (менее 3 мм) глинистых прослойков;  - при трех и более).

Далее определяем величину смещения кровли выработки . По величине смещения пород судят о степени устойчивости породных обнажений и устойчивости незакрепленной выработки, применяют способ охраны выработки, тип крепи и определяют нагрузку на крепь.

                              , мм                         (3.3)

где   - скорость смещения кровли выработки в установившемся периоде деформирования (определяется по номограмме, представленной на рис. 3.2), мм/год;

Рис. 3.2. Номограмма определения скорости смещения кровли в установившемся периоде деформирования выработки  - глубина заложения выработки.

 - проектируемый срок службы выработки, лет;

 - коэффициент взаимного влияния выработок (для одиночной выработки).

Для двух протяженных выработок с эквивалентными пролетами  и  минимальное расстояние  (м), при котором отсутствует взаимовлияние, определяется по формуле:

                                  , м                                (3.4)

где    - коэффициент, учитывающий глубину заложения выработки и тип кровли (определяется по таблицам опытных данных).

Если выработки расположены на расстоянии , то коэффициент  определяется по номограмме, представленной на рис. 3.3. Если , то .

Рис. 3.3. Номограмма определения коэффициента взаимного влияния выработок.

В соответствии с расчетными смещениями кровли  (мм) выбирается способ охраны и крепления проектируемой выработки в течение заданного периода времени (табл. 3.1).

Таблица 6

Состояние устойчивости пород для режима заданных деформаций (применительно к Старобинскому месторождению калийных солей)