Расчет горного давления на крепь вертикальных выработок

В связи с высокой ответственностью вертикальных стволов по своему предназначению, изучению влияния горного давления на крепь и состояние вертикальных стволов во всём мире уделяется большое внимание. В этой области работали многие крупные ученые, предложившие в разное время теории и методы расчетов параметров горного давления.

В настоящее время повсеместно законодательно на территории стран СНГ применяется метод научно – исследовательского института ВНИМИ, основанный на натурных замерах давления на крепь вертикальных выработок при помощи специальной динамометрической крепи и на физических и математических моделях. Исследованиями установлены значения средних нагрузок на крепь ствола диаметром в свету Dсв = 6 м, которые приведены в следующей таблице 16.

Таблица 16.

Значения средних нагрузок на крепь круглого ствола диаметром Dсв = 6 м для пересчета нагрузок при других диаметрах стволов:

  Глубина ствола, м Средняя нагрузка Qср, Т/м2
Монолитная бетонная или тюбинговая крепь при последовательной или параллельной схемах проходки ствола, при углах падения пород: Монолитная крепь из быстротвердеющего бетона при совмещенной схеме проходки ствола со створчатой опалубкой, при углах падения пород:
до 30° более 30° до 30° более 30°
До 400
400 – 800
800 - 1200

 

При проходке вертикальных стволов большего или меньшего диаметра, чем Dсв = 6 м, применяются следующие перерасчеты:

- средняя радиальная нагрузка Q для стволов больших или меньших диаметров в свету (Dсв ⋛ 6 м)соответственно увеличивается или уменьшается по сравнению с нагрузкой Qср на 5% на каждый метр приращения или уменьшения диаметра ствола, т.е.:

Q = [1 + 0,1( - 3)] Qср , Т/м2 .

В районах сопряжений ствола с другими выработками (до 20-ти м выше и ниже сопряжений) средняя нагрузка Qспр на крепь принимается в 1,5 раза больше, чем на протяженных участках, т.е.:

Qспр = 1,5 Q =1,5[1 + 0,1( - 3)] Qср, Т/м2.

При проходке ствола по водоносным породам, имеющим гидравлический напор воды qг, полная средняя нагрузка Qср будет равна:

Qсгр = Q + qг = (Q + qг) =, Т/м2,

а в тех же гидравлических условиях на сопряжениях:

Qспрг = 1,5(Q + qг)[1 + 0,1( - 3)] Qср + 1,5 qг.

где qг – гидравлический напор воды, равный глубине заложения места определения давления, а в районе сопряжений ствола;

Qср – табличные данные средней радиальной нагрузки на крепь ствола диаметром 6 м по таблице 16;

Qспр – средняя радиальная нагрузка на крепь ствола в районах воздействия сопрягаемых выработок;

Qсгр - средняя радиальная нагрузка на крепь ствола в районах воздействия гидравлического напора;

Qспрг - средняя радиальная нагрузка на крепь ствола в районах воздействия гидравлического напора на сопряжениях с другими выработками;

При тампонировании затюбингового пространства под давлением средняя нагрузка на крепь принимается равной максимальному давлению. Давление бетонного раствора не должно превышать несущую способность крепи.

При пересечении стволом трещиноватых и глинистых пород, омываемых водой до или после закрепления ствола, а также при пересечении угольных пластов, средние нагрузки удваиваются по сравнению с исходными нагрузками Qср и поправками.

Расчетные максимальные нагрузки Qmax на крепь вертикальной выработки определяются по средним нагрузкам Qсрс учетом коэффициента неравномерности распределения нагрузки q по контуру крепи:

Qmax = Q (1 + 3q), T/м2;

Значения коэффициента q принимается по следующей таблице:

Таблица 17.

Значения коэффициента неравномерности q в зависимости от угла падения пород и расстояний расчетного участка от сопряжений ствола с выработками околоствольных дворов:

  Угол падения , град. Значение q при расположении выработки от сопряжения с другими выработками, м
На расстоянии более 20 м На расстоянии менее 20 м
0° ≤ ≤ 10° 0,4 0,8
10° ≤ 30° 0,6 0,8
30° 0,7 0,9

 

При наличии напорных вод коэффициент неравномерности q умножается на величину . При тампонировании затюбингового пространства бетоном под давлением, коэффициент q уменьшается на 25%.


>