Приложение Б (обязательное). Расчет устойчивости пород и нагрузок на крепь вертикальных выработок

Приложение Б
(обязательное)

Расчет устойчивости пород и нагрузок на крепь вертикальных выработок

Б.1 Расчет устойчивости горных пород

Выбор типа и расчет параметров крепи для протяженной части ствола, а также участков сопряжения следует проводить на основании определения категорий устойчивости пород вертикальных выработок в соответствии с таблицей Б.1.

Таблица Б.1

Категория устойчивости пород	Оценка состояния устойчивости пород	Критерий устойчивости пород вертикальной выработки С
I	Устойчивое	До 3
II	Среднеустойчивое	От 3 до 6
III	Неустойчивое	От 6 до 10
IV	Очень неустойчивое	Более 10
Примечание - при МПа породы относятся к категории устойчивости IV.

Значение критерия устойчивости пород вертикальной выработки С следует определять по формуле

, (Б.1)

где - коэффициент, учитывающий взвешивающее действие воды: для участков вне водоносных горизонтов равен 1, для пород водоносного горизонта определяют по формуле

, (Б.2)

где - высота толщи пород от почвы водоупора до земной поверхности, м;

- высота толщи пород от рассматриваемого сечения в водоносном горизонте до почвы водоупора (до кровли водоносного горизонта), м;

- объемная масса пород, ;

, - соответственно, удельная масса частиц пород водоносного горизонта и удельная масса воды, ();

- коэффициент пористости пород водоносного горизонта, принимаемый как отношение объема пор к объему скелета и определяемый по данным гидрогеологических изысканий;

H - высота толщи пород от рассматриваемого сечения до земной поверхности, м;

- давление подземных вод с учетом водопонижения, МПа ();

- коэффициент воздействия на ствол других выработок: для протяженных участков ствола равен 1; для сопряжений равен 1,5; - коэффициент воздействия на ствол очистных работ: для участков, не испытывающих воздействий равен 1; при воздействии очистных работ принимается по данным специализированных организаций;

- коэффициент влияния угла залегания пород , град: для горизонтально залегающих пород равен 1, в остальных случаях следует принимать из выражения:

,

где - коэффициент влияния времени эксплуатации проектируемой выработки: для шахтных стволов равен 1;

- расчетная глубина, определяющаяся глубиной залегания пород и их напряженным состоянием, м (см. приложение В);

- расчетное сопротивление пород сжатию, определяемое по 7.4.

Примечание - При размерности в в формулу (Б.1) вместо следует подставлять 0,1.

Б.2 Расчет давления горных пород на крепь протяженных участков вертикальных шахтных стволов

Расчетное горизонтальное (радиальное) давление пород , МПа (), на крепь протяженной части вертикальной выработки при отсутствии влияния горизонтальных деформаций от воздействия очистных работ выполняют по формуле

, (Б.3)

где - радиус выработки в свету, м;

- коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,17;

- коэффициент надежности по ответственности, равный 1,2;

- коэффициент условий работы, принимаемый по таблице Б.2.

- коэффициент приведения к расчетному (максимальному) давлению при неравномерной эпюре нагрузок, принимаемый по таблице Б.3.

Таблица Б.2

Тип крепи	Коэффициент условий работы
Набрызгбетонная	0,50
Сборная	0,75
Монолитная	0,80

Таблица Б.3

Угол залегания пород , град	Коэффициент
	при последовательной и параллельной схемах проходки	при совмещенной схеме проходки
До 10	2,00	1,75
От 10 до 35	2,50	2,00
Свыше 35	2,75	2,25

- нормативное давление на крепь, МПа (), определяемое для пород категории устойчивости I, II и III по формулам

при ; (Б.4)

при , (Б.5)

где С - критерий устойчивости пород вертикальной выработки, рассчитываемый по формуле (Б.1);

- параметр, учитывающий технологию проходческих работ, принимаемый равным: при последовательной и параллельной технологических схемах - нулю, при совмещенной технологической схеме проходки с передвижной опалубкой при равный 2 и при равный 3.

Нормативное давление на крепь для пород категории устойчивости IV определяется по методикам специализированных организаций.

Примечание - В формулах (Б.4) и (Б.5) множитель 0,01 вводится при единицах системы СИ.

Б.3 Расчет давления горных пород на крепь вертикального ствола в районе сопряжения

Расчетное горизонтальное давление пород на крепь вертикальной выработки в районе сопряжения на протяжении 20 м вверх и 20 м вниз от сопряжения следует определять по формуле (Б.3), принимая в ней вместо величин и величины и , рассчитываемые по формулами

; (Б.6)

, (Б.7)

где z - расстояния от узла сопряжения до рассматриваемого сечения в районе сопряжения 20 м;

х - коэффициент перехода от протяженного участка к району сопряжения, принимаемый по таблице Б.4.

Таблица Б.4

Угол залегания пород , град	Коэффициент х
	при последовательной и параллельной схемах проходки	при совмещенной схеме проходки
До 10	0,050	0,037
Свыше 10	0,025	0,025

Б.4 Расчет давления горных пород на крепь вертикального шахтного ствола на пересечении выработанного пространства

В местах пересечения ранее выработанных пространств на удалении до 6 m в кровлю и до 6 m в почву (где m - мощность пласта) значение нормативного давления , МПа, на крепь определяют по формуле

МПа, (Б.8)

где - нормативное давление, определяемое по формулам (Б.4) или (Б.5).

Б.5 Давление подземных вод

Давления подземных вод , МПа (), на крепь выработки в коренных породах без их тампонажа следует определять по формуле (Б.9), а при наличии тампонажа пород - по формуле (Б.10).

, (Б.9)

, (Б.10)

где - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным 1,1;

- удельная масса воды, ();

- естественный или сниженный общим водопонижением напор в данном водоносном горизонте, определяемый по результатам гидрогеологических исследований, м;

- коэффициент фильтрации крепи (для бетонной крепи = 0,00158 м/сут);

, - соответственно коэффициенты фильтрации породы и затампонированной зоны, определяемые по данным гидрогеологических исследований, м/сут;

, , - внешний радиус, внутренний радиус крепи и радиус затампонированной зоны, соответственно м; при неизвестном в расчете следует принимать для первого приближения толщину бетонной крепи , равной 0,5 м с последующим уточнением толщины крепи;

R(t) - радиус влияния дренажа выработки, определяемый по данным гидрогеологических изысканий из выражения

,

где а - коэффициент пьезопроводности водоносного горизонта, ;

t - время от начала дренирования, сут.

В тех случаях, когда по расчетам более , в формулах (Б.9) и (Б.10) необходимо учитывать корректировку времени, принимая t соответствующим моменту на 2 мес после введения крепи в работу.

Если менее 4, то в формуле (Б.9) равно 0, а при, более 100 - определяется из выражения

.

При расчете горизонтального давления обводненных пород в формуле (Б.3) вместо коэффициента следует принимать коэффициент , определяемый по формуле

. (Б.11)