Расчет горного давления в вертикальных и наклонных выработках

Гипотезы для расчета горного давления в вертикальных выработках подразделяют на две группы: гипотезы сил и гипотезы деформаций. К первой относятся, например, гипотезы М. М. Протодьяконова и П. М. Цимбаревича, основанные на том, что в сыпучих или условно сыпучих породах (трещиноватых с малым сцеплением) давление на крепь может быть определено согласно теории давления грунта на вертикальную (бесконечной длины) подпорную стенку высотой Н.
По гипотезе проф. М. М. Протодьяконова в результате образования призм сползания давление

Величина горного давления на квадратную единицу стенки

При пересечении стволом неоднородных пород подсчитывается средневзвешенное значение угла φ по средневзвешенному коэффициенту крепости пород fср, т. е.

где h1, h2, h3, ..., hn — мощность отдельных неоднородных пересекаемых пород; f1, f2, f3,..., fn — коэффициент крепости соответствующих пород.
Аналогично находится средневзвешенная плотность пересекаемых пород.
Формула проф. М. М. Протодьяконова для расчета величины горного давления на крепь вертикального ствола, проведенного в неоднородных породах, в соответствии с изложенным запишется так:

По гипотезе проф. П. М. Цимбаревича величина горного давления на рассматриваемом участке (в отдельном, пересекаемом стволом слое) определяется по формулам (рис. 52):

в кровле слоя

в почве слоя

где ρn, hn — соответственно плотность породы и мощность пласта (участка), на котором подсчитывается горное давление; ρn-1, ρ2, ρ1 — плотность породы вышележащих слоев; hn-1, h2, h1 — мощность вышележащих слоев породы; An — коэффициент горизонтального распора данной породы.
ВНИМИ предложено нагрузку на крепь ствола в коренных породах средней устойчивости и неустойчивых определять по формуле

где R — радиус ствола в свету, м; Rн=(5÷23)∙10в4 Н/м2 — нормативная нагрузка; n — коэффициент перегрузки; nу — коэффициент условий работы крепи; nн — коэффициент неравномерности распределения нагрузки.
Рекомендовано принимать: при бетонной, тюбинговой и блочной крепях n=1,5 и nу=0,67; для набрызгбетонной крепи n=1,25 и nу=0,5.
Величина nн принимается при последовательной и параллельной схемах проходки стволов равной от 2 до 2,75, а при совмещенной от 1,75 до 2,25 в зависимости от угла падения пород (0—30°). К указанной расчетной нагрузке на крепь от давления пород прибавляют в обводненных породах гидростатическую нагрузку Р2.
Горное давление со стороны кровли на крепь наклонной выработки (рис. 53) можно разложить на две составляющие:
нормальную к плоскости кровли выработки

и тангенциальную

где α — угол наклона выработки к горизонту.

В наклонной выработке крепь устанавливают перпендикулярно к продольной оси выработки, поэтому за расчетное давление принимается сила N, величина которой возрастает с уменьшением угла α.
Тангенциальная составляющая Т, усилия которой сравнительно невелики, стремится сдвинуть крепь по палению, чему противодействует конструкция крепи.
Величина силы Q определяется аналогично определению горного давления в горизонтальной выработке Р.

---