рефераты бесплатно
 

МЕНЮ


Шахта Интинская. Расчеты параметров устойчивости пород и крепления выработки

как отношение объема пор к объему скелета, определяемый по данным

гидрогеологических изысканий;

[pic]высота толщи пород от рассматриваемого сечения до земной

поверхности, м;

[pic]давление подземных вод с учетом водопонижения, кПа (тс/м2), при

[pic]

[pic]коэффициент воздействия на ствол других выработок: для протяженных

участков ствола равен 1,0, для сопряжений- 1,5;

[pic]коэффициент воздействия на ствол очистных работ, для участков, не

испытывающих воздействий, 1,0;

[pic]коэффициент влияния времени эксплуатации проектируемой выработки,

для шахтных стволов 1,0;

[pic]коэффициент влияния угла залегания пород (, град;

[pic]проектная глубина размещения выработки, м;

[pic]расчетное сопротивление пород, Мпа.

2.3 Давление на крепь ствола

2.3.1 Расчетное горизонтальное (радиальное) давление пород устья ствола

Расчет крепи устьев ствола следует производить на действие вертикальных

и горизонтальных давлений (нагрузок).

Вертикальные нагрузки.

Вертикальные нагрузки следует определять как сумму давлений от

собственного веса крепи, веса оборудования и сооружений, опирающихся на

крепь.

Расчетную вертикальную нагрузку [pic], кН (тс), действующая на крепь

устья, следует определять по формуле

[pic]

(2.4)

[pic]коэффициент перегрузки, 1,4;

[pic]сумма вертикальных нагрузок, передаваемых опорами горнотехнических

сооружений, расположенных на поверхности вблизи ствола, на крепь

устья ствола, кН (тс);

[pic]собственный вес крепи ствола, кН (тс).

При расчете крепи устьев стволов на вертикальную нагрузку [pic]

рекомендуется пользоваться методикой, изложенной в работе Е.П. Калмыкова

«Сооружение устьев вертикальных стволов». М., Госгортехиздат, 1960, с. 35-

80.

Расчетное горизонтальное (радиальное) давление пород.

Горизонтальная нагрузка [pic] действующая на крепь устья, складывается

из нагрузок от пород, пригрузки от поверхностных фундаментов, зданий и

сооружений [pic] и в обводненном массиве, гидростатического давления [pic],

т.е. [pic].

Расчетное горизонтальное (радиальное) давление пород [pic], кПа

(тс/м2), на крепь устья ствола в малосвязных и глинистых породах наносов

[pic] (2.5)

[pic]коэффициент перегрузки, 1,3;

[pic]коэффициент, 1,7- при расстоянии от проемов в крепи более 20м, 2,9-

при расстоянии менее 20м;

[pic]радиус ствола в свету, м;

[pic]угол внутреннего трения в наносах, град;

[pic]безразмерный коэффициент

[pic]

(2.6)

[pic]глубина рассматриваемого участка от поверхности, 20м;

[pic]наибольшая суммарная дополнительная нагрузка от зданий и

сооружений, расположенных на поверхности вблизи ствола, кПа (тс/м2);

[pic]удельный вес породы (грунта), кН/м3 (тс/м3)

[pic]

(2.8)

[pic]средняя плотность пород (грунта), т/м3;

[pic]ускорение силы тяжести, м/с2

2.3.2 Расчетное горизонтальное (радиальное) давление пород

протяженной части ствола

Расчетное горизонтальное (радиальное) давление пород [pic], кПа

(тс/м2), на крепь протяженной части вертикальной выработки при отсутствии

влияния горизонтальных деформаций от воздействия очистных работ следует

определять по формуле

[pic]

(2.9)

[pic]радиус выработки в свету, м;

[pic]коэффициент перегрузки, 1,3;

[pic]коэффициент условий работы, 0,8;

[pic]коэффициент приведения к расчетному (максимальному) давлению при

неравномерной эпюре нагрузок, 2,0 –при совмещенной схеме проходки

ствола;

[pic]нормативное давление на крепь, кПа (тс/м2)

[pic]

(2.10)

[pic]критерий устойчивости вертикальной выработки;

[pic]параметр, учитывающий технологию проходческих работ. При

совмещенной технологической схеме проходки с передвижной опалубкой

[pic]

При расчете горизонтального давления обводненных пород вместо

коэффициента [pic]следует принимать коэффициент [pic]

[pic]

(2.11)

2.3.3. Расчет горизонтального давления пород на крепь ствола в зоне

сопряжения

Расчетное горизонтальное давление пород [pic] на крепь вертикальной

выработки в районе сопряжения на протяжении 20м вверх и 20м вниз от

сопряжения следует определять по формуле

[pic]

(2.12)

[pic]радиус выработки в свету, 3,0м;

[pic]коэффициент перегрузки, 1,3;

[pic]коэффициент условий работы, 0,8;

[pic]коэффициент приведения к расчетному (максимальному) давлению при

неравномерной эпюре нагрузок

при [pic] [pic]

(2.13)

при [pic] [pic]

(2.14)

[pic]расстояние от узла сопряжения до рассматриваемого сечения в районе

20м;

[pic]коэффициент перехода от протяженного участка к району сопряжения,

0,025

[pic]нормативное давление на крепь, кПа (тс/м2)

[pic]

(2.15)

[pic]

(2.16)

[pic]критерий устойчивости вертикальной выработки в районе сопряжения;

[pic]параметр, учитывающий технологию проходческих работ.

2.3.4. Давление подземных вод

Давление подземных вод [pic], кПа (тс/м2), на крепь выработки в

коренных породах без их тампонажа следует определять поформуле

[pic]

(2.17)

[pic]коэффициент перегрузки, 1,1;

[pic]естественный или сниженный общим водопонижением напор в данном

водоносном горизонте, м;

[pic]коэффициент фильтрации крепи, для бетонной крепи 0,00158м/сут;

[pic]коэффициент фильтрации породы, м/сут;

[pic]соответственно внешний и внутренний радиус крепи;

[pic]радиус влияния дренажа выработки, определяемый по данным

гидрогеологических изысканий из выражения [pic]

[pic]коэффициент пьезопроводности водоносного горизонта, м2/сут;

[pic]время от начала дренирования, сут;

[pic]удельный вес воды, кН/м3 (тс/м3).

При проектировании горных выработок сумма остаточных водопритоков с

водоносных горизонтов не должна превышать допустимого водопритока в ствол,

установленного по правилам производства и приемки работ подземных горных

выработок.

Остаточный водоприток в ствол [pic], м3/сут, в результате фильтрации

воды через крепь следует определять по формуле

[pic]

[pic]мощность водоносного горизонта, м;

[pic]фильтрационный расход воды на единицу длины ствола, м2/сут

[pic]

2.4. Расчет толщины крепи по участкам ствола

Расчет толщины монолитной бетонной и набрызг-бетонной крепи

вертикальной выработки [pic],мм, следует производить по формуле

[pic] (2.18)

[pic]радиус вертикальной выработки в свету, 3.0м;

[pic]коэффициент условий работы крепи, 1,25;

[pic]коэффициенты, учитывающие длительную нагрузку, условие для

нарастания прочности и температурные колебания, принимаемые в

соответствии с главой СниП по проектированию бетонных и

железобетонных конструкций;

[pic]расчетное сопротивление бетона сжатию, принимаемое в соответствии

с главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных

конструкций, кПа (тс/м2);

[pic]коэффициент концентрации напряжений в конструкции крепи,

принимаемый равным 1,0- на протяженных участках ствола, [pic]в

районе сопряжения, где[pic]расстояние от узла сопряжения до

рассматриваемого сечения, м;

[pic]горизонтальное давление в кПа (тс/м2), определяемое как суммарное

от давления пород [pic] и подземных вод [pic];

[pic]толщина породобетонной оболочки, образующейся за счет

проникновения бетона в окружающие нарушенные породы: для

набрызгбетона принимается равной 50мм, для остальных типов крепи

–равной нулю.

2.5 Пример расчета

Исходные данные:

1. Абсолютная отметка устья ствола 70,2м

2. Абсолютная отметка горизонта -70,0м

3. Глубина ствола от поверхности 140,2м

4. Глубина зумпфа 7,0м

5. Полная глубина ствола, включая зумпф 147,2м

6. Диаметр ствола в свету 6,0м

7. Площадь ствола в свету 23,8м2

8. Вид крепи ствола бетон

9. Мощность наносов 20м

10. Угол залегания пород 330

Ствол охраняется по всем Правилам охраны. Предусматривается совмещенная

схема проходки.

При проходке ствола встречаются следующие породы:

Наносы-20м-суглинки, супеси, глины.

Коренные породы. Ствол пересекает слаботрещиноватую толщу пород с углом

падения 330, состоящую из переслаивающихся алевролитов, аргиллитов,

песчаников мощностью от 0,3 до 5,3 метра. Физико-механические свойства

пород сведены в таблицу 2.1. Преобладающими являются слои аргиллитов [pic]

и [pic].

До глубины Н=75м ствол пересекает три угольных платса 11,10, 9. На

глубине Н=95м ствол в алевролитах встречает водоносный горизонт с напором

[pic]. Мощность водоносной толщи 12м с коэффициентом пьезопроводности

[pic], [pic] коэффициент фильтрации пород [pic], [pic], [pic], [pic]. На

глубине Н=110м ствол пересекает угольный пласт 8. На глубине Н=140,2м

закладывается сопряжение с околоствольным двором. Песчаник, [pic].

Таблица 2.1

Физико-механическая характеристика вмещающих пород и угля.

|Показатели |Ед. |Исходные данные |

| |Изм. | |

| | |Аргиллит|Алевролит |Песчаник |Уголь |

|Прочность на |кг/см2|76-380 |60-530 |150-560 |17,8-25,3|

|сжатие | |201 |277 |368 | |

| | | | | |20 |

|Прочность на |кг/см2|8-79 |11-59 |27-137 | |

|разрыв | |35 |41 |55 | |

|Коэффициент | |2.0-9.4 |2.2-8.9 |2.1-3.5 |1.5-1.8 |

|крепости *** | |3.5 |5.8 |4.7 |1.6 |

|Влажность |% |5.3 |4.3 |3.8 |1.5 |

|Пористость |% |12.6 |13.2 |12,7 |10,0 |

|Объемный вес |т/м3 |2,35 |2,35 |2,37 |1,49 |

|Водопоглощение | |9,4 |8,0 |9,9 |1,53 |

*** -коэффициент крепости по шкале М.М. Протодьяконова

Решение.

Согласно анализу геологической, гидрогеологической и горнотехнической

обстановки, проектируемый шахтный ствол не испытывает воздействия очистных

работ, поэтому ствол считается вне зоны вредного воздействия работ и

расчеты ожидаемых деформаций не производятся.

1. Расчет толщины крепи устья ствола.

Определяем расчетное горизонтальное (радиальное) давление пород [pic], кПа

(тс/м2), на крепь устья ствола в малосвязных и глинистых породах наносов

при [pic]1,3; [pic]2,9; [pic]3,0м; [pic]8о; [pic]20м; [pic] кН/м3. Породы

наносов насыщены водой. Коэффициент пористости наносов [pic]. Вместо [pic]

рассчитываем поправку в формулу

[pic]

[pic]

На поверхности отсутствует дополнительная пригрузка от зданий и

сооружений [pic], так как они отстоят от контура ствола на расстоянии более

[pic].

[pic]

Части устьев стволов, расположенные в сезонно оттаивающих породах и

подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию в водонасыщенном

состоянии должны крепиться минимальной проектной маркой бетона М300.

Расчетная толщина крепи из монолитного бетона марки М300 равна

[pic]

Принимаем толщину крепи в наносах равную 300мм.

2. Расчет толщины крепи ствола на участке [pic]

. По формуле (7) [1] осуществляется расчет устойчивости обнажений пород

на этом участке ствола. Ствол пересекает на этом участке три угольных

пласта 11, 10 и 9. Преобладающие породы на участке аргиллиты.[pic].

Согласно формуле (2)[1]

[pic]

Входящие в формулу (7) коэффициенты имеют для данного участка следующие

значения: [pic] [pic] [pic]

[pic]

[pic][pic]

Породы устойчивые и относятся к I категории устойчивости пород. В

породах I категории устойчивости толщина бетонной крепи назначается без

расчета по табл.3[1] [pic].

Произведем дополнительный расчет участка по угольным пластам

[pic]

Входящие в формулу (7) коэффициенты имеют для данного участка следующие

значения: [pic] [pic] [pic]

[pic][pic]

Породы устойчивые и относятся к I категории устойчивости пород. В

породах I категории устойчивости толщина бетонной крепи назначается без

расчета по табл.3[1] [pic].

3. Расчет толщины крепи ствола на обводненном участке [pic]

[pic]

[pic] [pic] [pic][pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

Так как [pic] необходим расчет давления подземных вод [pic]

[pic]

При расчете горизонтального давления обводненных пород вместо

коэффициента [pic]следует принимать коэффициент [pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Толщина бетонной крепи из марки М200 равна

[pic]

Принимаем [pic]. Произведем проверку остаточного водопритока в ствол

[pic] в результате возможной фильтрации воды через крепь

[pic]

[pic], что не превышает допустимого водопритока в ствол

4. Расчет толщины крепи ствола на участке [pic]Ствол на этом участке

пересекает угольный пласт 8, [pic].

[pic]

Входящие в формулу (7) коэффициенты имеют для данного участка следующие

значения: [pic] [pic] [pic]

[pic][pic]

Породы устойчивые и относятся к I категории устойчивости пород. В

породах I категории устойчивости толщина бетонной крепи назначается без

расчета по табл.3[1] [pic].

5. Расчет толщины крепи ствола на участке сопряжения [pic]

Проектом предусмотрено, что на глубине 140,2м закладывается сопряжение

с околоствольными выработками. [pic]

[pic][pic]

при [pic] [pic]

при [pic] [pic]

[pic]

[pic]при [pic] [pic]

[pic]

[pic]при [pic] [pic]

[pic]

Расчетная толщина крепи из монолитного бетона марки М200 по формуле

(18) [1] равна для [pic]

[pic]

Толщина крепи из бетона марки М200 по формуле (18) [1] равна для [pic]

[pic]

Расчетная толщина крепи должна быть не менее величин, указанных в

таблице 3[1]. Окончательно принимаем толщину крепи ствола на сопряжении

[pic]

2.6 Выбор толщины крепи для ствола

Выбор толщины крепи для проектируемого ствола сведены в таблицу 2.2

Таблица 2.2

|Глубина заложения, м |Марка бетона|Толщина крепи, |

| | |мм |

|Наносы-20м |М300 |300 |

|От наносов до 83 |М200 |200 |

| 83 - 95(водоносный горизонт 12м) |М200 |350 |

| 95 - 120 |М200 |200 |

| 120 – 140,2 (сопряжение) |М200 |250 |

|Зумпф |М200 |250 |

2.7 Камера сопряжения околоствольного двора с клетевым стволом

Околоствольный двор в месте его сопряжения с клетевым стволом должен

обеспечивать безопасность, удобство работ по замене груженых вагонеток на

порожние, по спуску и подъему людей, приемке материалов и оборудования, а

также пропуск воздуха для проветривания горных работ с минимальным его

сопротивлением.

Высота сопряжения принимается в зависимости от размеров доставляемых в

шахту различных материалов и оборудования (длинномерных материалов- рельсов

и труб и т.п.). Высоту сопряжения околоствольного двора со стволом можно

определить

[pic] [pic]

[pic]диаметр ствола в свету, 6,0м;

[pic]максимальная длина спускаемого в шахту материала, рельсы 8,0м

[pic]высота сопряжения околоствольного двора со стволом, м

Угол [pic], при котором предмет длиной[pic] может пройти из ствола в

околоствольный двор при минимальной высоте сопряжения, будет равен 45(,

тогда [pic]. В стволах круглого сечения длинная ось клети не совпадает с

диаметром, а проходит по некоторой хорде, длину которой с достаточной для

расчетов точностью можно принять равной [pic]. Окончательно высота

сопряжения

[pic]

Высота сопряжения околоствольного двора со стволом принимается не менее

4500мм от головок рельсов. Ширина выработки, сопрягающейся со стволом

принимается равной диаметру ствола. Ширину между путья в сопряжении

околоствольного двора с клетевым стволом следует принимать равной растоянию

между осями клетей, а проходы с каждой стороны по 1000мм п.3.16, 3.17(((.

Страницы: 1, 2, 3


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.