Расчет горного давления в горизонтальных выработках (часть 1)

Расчет горного давления производят с целью определения нагрузок на крепь и расчета ее прочностных размеров. При расчете горного давления учитывают три возможных режима взаимодействия крепи и породного массива: режим заданной нагрузки (крепь не влияет на величину нагрузки), режим совместного деформирования массива и крепи и режим заданной деформации (величина нагрузки определяется по деформации без учета сопротивления крепи по СНиП II-94—80).
Поскольку большинство разведочных выработок проводится: на относительно небольшой глубине (H≤600 м) в скальных породах f≥6, то для расчета нагрузок на крепь воспользуемся методами, которые базируются на сводообразовании, т. е. будем применять режим заданной нагрузки, когда крепь не препятствует сводообразованию. Под сводообразованием понимают вывалы пород со стороны кровли с образованием полости, которую, с некоторым приближением, можно уподобить своду. Сводообразование в скальных породах возможно, когда в кровле Rр<σmin. Различают свод обрушения (видимая полость) и свод естественного равновесия — воображаемый свод параболического очертания над кровлей выработки, на границах которого действуют в основном только сжимающие напряжения, что способствует его устойчивости. Своды обрушения и естественного равновесия могут совпадать по контуру, если породы кровли, например, сложены слабосцементированным песчаником.
Нагрузка (горное давление) на крепь Q, если она определяется по теоретическим или эмпирическим формулам, принимается в качестве нормативной. В этом случае расчетная нагрузка Qр определяется путем умножения нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки nп по формуле Qp=Qnп (где nп=1,2 — для горизонтальных выработок и nп=1,5 — для камер).
С целью разделения метода расчета по заданной нагрузке введем градацию устойчивости пород по коэффициенту запаса прочности n на контуре выработки:
кровля и бока устойчивы (n≥4).
кровля и бока относительно устойчивы (1

Крепь будет нести полную нагрузку со стороны свода. Со стороны боков нагрузка будет отсутствовать (породы в боках устойчивы). Для определения нагрузки на крепь со стороны свода пользуются расчетным методом М. М. Протодьяконова. Высота свода обрушения b=a/tg φ, где а — полупролет выработки по кровле, м; φ — угол внутреннего трения пород.
При трапециевидной форме сечения выработки нагрузка на единицу ее длины со стороны кровли (рис. 17.3, а)

где γ — удельный вес пород, Н/м3 (γ=ρg, здесь ρ — плотность, кг/м3).
Интенсивность максимального нормативного давления со стороны кровли

---