Обоснование формы поперечного сечения и расчет размеров (часть 1)

При разработке проекта проведения выработок вопросы формы и размеров поперечного сечения являются важнейшими. Для горизонтальных разведочных выработок, стандартом установлены прямоугольно-сводчатая и трапециевидная формы сечения.
Прямоугольно-сводчатое сечение горизонтальная разведочная выработка должна иметь в устойчивых породах, когда запасы прочности составляют не менее 4. Такую же форму имеет сечение выработки, пройденной в недостаточно устойчивых породах, когда запасы прочности породного массива по контуру сечения меньше 4, но недостаток устойчивости можно компенсировать возведением в выработке облегченной крепи — анкерной, набрызгбетонной или комбинированной (анкерная с металлической сеткой, анкерная с набрызгбетоном по металлической сетке).
Если же запасы прочности пород существенно ниже указанного значения, то грузонесущей способности облегченной крепи оказывается недостаточно. В таких условиях выработке придают трапециевидную форму сечения, в которой возводят рамную крепь, преимущественно из дерева.
Предварительно выбор крепи и, соответственно, формы поперечного сечения можно произвести на основании расчета параметра устойчивости Пу (табл. 20.3), который используется при проектировании выработок в рудной и угольной промышленности:

где ρ — средняя плотность вышележащей толщи горных пород; Н — глубина заложения выработки (максимальное расстояние до поверхности земли); σсж — предел прочности на одноосное сжатие горных пород, по которым проводится выработка.

Проверочный расчет запаса прочности пород производят, сравнивая максимальное из действующих напряжений с пределом прочности массива. Для боков горизонтальной выработки запас прочности nб можно рассчитать по формуле:

где Rсж — предел прочности породы в массиве на одноосное сжатие; σmах — максимальное сжимающее напряжение, действующее в массиве горных пород; σсж — предел прочности горных пород на одноосное сжатие, определяемый лабораторными методами; при известном значении коэффициента крепости пород f по шкале М. М. Протодьяконова σсж=10в7f; kс — коэффициент структурного ослабления пород, зависящий от степени трещиноватости породы (табл. 20.4); k∞ — коэффициент длительной прочности, учитывающий уменьшение прочности пород во времени; для пород, склонных к проявлению реологических свойств (ползучести, релаксации) k∞=0,5÷0,7; для хрупких, упругих пород k∞=0,8÷1,0; при использовании выработок сравнительно непродолжительное время (до 3 лет) k∞ принимается равным единице; ρ — средняя плотность горных пород вышележащей толщи; k1 — коэффициент концентрации напряжений в боках выработки (табл. 20.5).

---