Определение нагрузки на крепь в вертикальных выработках

Стволы шахт и шурфы могут пересекать разнородные по своим механическим свойствам породы — от водоносных или сыпучих песков до весьма крепких разностей. Крепь вертикальных выработок не должна иметь нарушений, что обеспечивается необходимым запасом ее прочности. Среди известных методов расчета нагрузки на крепь вертикальных выработок наибольшее практическое применение нашел эмпирический метод, который базируется на данных производственных экспериментов.
В этом параграфе приведен расчет устойчивости пород и нагрузок на крепь для вертикальных выработок вне водоносных горизонтов и воздействия очистных работ.
Расчет ведут в следующей последовательности.
1. Определяют критерий устойчивости пород

где kс6 — коэффициент воздействия на вертикальную выработку других выработок (для протяженных участков kс6=1, для сопряжений kсб=1,5); Hр — расчетная глубина рассматриваемого участка от поверхности (Hр=Нk; здесь Н — глубина выработки, м; k=1,5 для районов, подверженных движениям земной коры и в зонах тектонических нарушений; в других случаях k=1); Rcж — предел прочности массива при сжатии, МПа; kα — коэффициент влияния угла залегания пород; для горизонтально залегающих пород kα=1, в остальных случаях

где α — угол залегания пород, град.
2. По критерию устойчивости С оценивают состояние устойчивости пород и принимают категорию устойчивости (табл. 12.1).

3. Вычисляют нормативное горизонтальное (радиальное) давление рн (кПа) на крепь по формулам:

где С — критерий устойчивости, рассчитываемый по формуле (12.13); Δ — параметр, учитывающий технологию проходческих работ (при последовательной и параллельной технологических схемах Δ=0; при совмещенной схеме проходки при С≤6 Δ=2 и при 10≥С>6 Δ=3).
4. Рассчитывают радиальное расчетное давление пород по формуле

где n=1,3 — коэффициент перегрузки; mу — коэффициент условий работы крепи (mу=0,5 для набрызгбетонной крепи, mу=0,75 для сборной и mу=0,8 для монолитной бетонной крепи); r0 — радиус (или приведенный радиус) выработки в свету, м; nп — коэффициент приведения к расчетному (максимальному) давлению при неравномерной эпюре нагрузок.
Шурфы проходят часто в наносных малосвязанных песчано-глинистых отложениях. В этом случае расчетное горизонтальное (радиальное) давление на крепь определяют по формуле

где n=1,3 — коэффициент перегрузки; k — коэффициент (k=1,7 — если нет проемов в крепи, k=3 — если есть проемы); ψ — безразмерный коэффициент, определяемый из выражения

здесь φ — угол внутреннего трения, град.

---