Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных выработок. Издание второе, переработанное и дополненное

(утв. Минуглепромом СССР 30.04.1991)

Протокол от 18 марта 1991 года

ИНСТРУКЦИЯ ПО ВЫБОРУ РАМНЫХ ПОДАТЛИВЫХ КРЕПЕЙ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Регламентирован порядок расчета и выбора крепей выработок угольных шахт, находящихся вне зоны влияния очистных работ при разработке одиночных и сближенных пологих, наклонных, крутонаклонных и крутых пластов.

В полном соответствии с настоящей Инструкцией во ВНИМИ разработана программа для ЭВМ. Входные параметры в программу для конкретных условий шахты или группы шахт должны быть согласованы техническим руководством предприятий с ВНИМИ. Пользование другими программами по данной Инструкции не разрешается.

Применение Инструкции обязательно на всех угольных шахтах. С введением ее в действие отменяется Инструкция по выбору рамной металлической податливой крепи горных выработок (Л.: ВНИМИ, 1986).

Составители:

Н.П. Бажин, В.Н. Рева, В.В. Райский, О.И. Мельников, Ю.М. Басинский, В.Ф. Богомолов, Л.К. Нейман, Е.А. Иванов, Е.Д. Жариков, Ю.Н. Кулаков, А.М. Обрезан, И.И. Сныткин, А.И. Субботин, В.С. Лудзиш, Э.Ш. Феликс, К.К. Элиманов, С.А. Толмачев, В.П. Дудукалов.

I. ОБЛАСТЬ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИНСТРУКЦИИ

1. Инструкция распространяется на горизонтальные и наклонные (с углом падения до 35°) выработки шириной в свету не более 6 м, сечением до 20 м2, с любым расположением относительно залегания пород, при обычных способах проходки и крепления выработок, на глубине до 1200 м, при различных бесцеликовых способах охраны выработок.

В условиях, отличающихся от указанных, и в частности, при ширине выработки от 6 до 8 м, сечении более 20 м2, глубине расположения свыше 1200 м и при слоевой выемке мощных пологих пластов, выбор крепи должен производиться на основании инструктивно-методических документов, а при их отсутствии — на основании рекомендаций ВНИМИ и бассейновых технологических НИИ.

2. По Инструкции крепь выбирают из расчета надежного поддержания кровли от обрушения. Мероприятия по борьбе с пучением пород в выработках следует принимать согласно разделу VIII и Приложениям 1.7; 3; 4, а также на основании действующих инструктивно-методических документов и рекомендаций специализированных организаций.

3. Инструкция распространяется на крепи, соответствующие утвержденным техническим условиям. Применение других, в том числе новых крепей до утверждения условий допускается по согласованию с ИГД им. А.А. Скочинского.

Примечание. Инструкция составлена на основании СНиП II-94-80 «Подземные горные выработки» (М.: Стройиздат, 1982); «Руководства по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи» (М.: Стройиздат, 1983); «Указаний по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР» (Л.: ВНИМИ, 1985) и «Прогрессивных паспортов крепления, охраны и поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой технологии отработки угольных пластов» (Л.: ВНИМИ, 1985).

При пользовании Инструкцией необходимо соблюдать требования по технологии возведения крепи выработок, изложенные в «Отраслевой инструкции по применению рамных и анкерных крепей в подготовительных выработках угольных и сланцевых шахт» (М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1985).

II. ОСНОВНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4. Порядок выбора размеров сечений и расчета параметров крепи для конкретной горной выработки следующий:

а) выбирают размеры расчетного поперечного сечения выработки в свету, учитывая требования по условиям транспорта, вентиляции, водоотлива и общие компоновочные решения;

б) приближенно определяют размеры поперечного сечения выработки в проходке с учетом толщины и податливости крепи и толщины забутовочного материала. Для этого увеличивают принятые размеры поперечного сечения выработки в свету на 0,6 м по ширине и на 0,5 м по высоте;

в) рассчитывают ожидаемые смещения пород дифференцированно в кровле, боках и почве выработки с учетом влияния геологических и горно-технических факторов. Методика расчета изложена далее;

г) по величине максимальных смещений пород на контуре выработки определяют нормативную и расчетную нагрузки на крепь, выбирают ее тип, конструкцию и с учетом сопротивления рамной крепи рассчитывают плотность установки;

д) если смещения породы почвы более допустимой величины по технологическим требованиям, то необходимы мероприятия по уменьшению смещений пород (подрывка, обратный свод, анкерование, упрочнение пород, разгрузка массива и т.п.);

е) с учетом расчетных смещений пород и плотности установки крепи, а также дополнительных мероприятий по уменьшению смещений пород определяют податливость крепи \Delta и окончательно устанавливают необходимые размеры сечения выработки в проходке путем увеличения размеров в свету на значение \Delta ;

ж) по типовым проектам выработок с учетом требуемых размеров в свету и в проходке выбирают наиболее близкое сечение выработки.

5. Глубину расположения выработки от поверхности H принимают равной фактическому значению. Для наклонных выработок параметр H принимают по участкам при изменении глубины на 50 м.

6. Расчетное сопротивление сжатию слоев пород в массиве определяют с учетом нарушенности массива по формуле:

R_{c} = Rk_{c} , (1)

где R — среднее значение сопротивления пород одноосному сжатию в образце, устанавливаемое по результатам испытаний при естественной влажности пород, а для обводненных пород — по результатам испытаний образцов во влажном состоянии. (При определении прочности пород с помощью коэффициента крепости по М.М. Протодьяконову f пересчет в МПа производят по формуле: R = 10f. Формула справедлива при f >= 3); K_{c} — коэффициент, учитывающий нарушенность массива пород.

Значения k_{c} определяют в зависимости от тектонической нарушенности места их расположения в соответствии с табл. 1.

Таблица 1

Тектоническая нарушенность места расположения выработки	k_{c}
Пликативные нарушения с радиусом более 300 м или дизъюнктивные — на расстоянии свыше 4N (N — нормальная амплитуда нарушений до 10 м), т.е. вне зоны влияния нарушений	0,9
Пликативные нарушения с радиусом от 300 до 100 м или в зоне влияния дизъюнктивного нарушения на расстояниях от него 4N ... 1N	0,6
Непосредственно в дизъюнктивных нарушениях на расстояниях от них менее 1N, в том числе в замках тектонических нарушений и на участках их пересечений	0,3

При определении R_{c} для выработок, расположенных в пластичных глинистых и в многолетнемерзлых породах, следует принимать k_{c} = 1 .

7. В случае длительной технологической обводненности сухих выработок (например, затопление) сопротивление пород сжатию снижают для песчаников, алевролитов и аргиллитов соответственно на 20, 40 и 50%.

8. Расчетное сопротивление пород сжатию R_{c} определяют с учетом вмещающих выработку слоев (пластов), залегающих на расстояниях от контура сечения выработки в кровле 1,5b, в почве 1b (b — ширина выработки, м), а в боках при пологом и наклонном падении по высоте выработки, при крутонаклонном и крутом — на расстоянии 1b (рис. 1).

Усредненное значение расчетного сопротивления пород сжатию определяют по формуле:

где R_{c_{1}} , ..., R_{c_{n}} — расчетное сопротивление слоев пород сжатию, МПа; m_{1} , ..., m_{n} — мощность слоев пород, м.

Для выработок, проведенных по напластованию в условиях пологих и наклонных пластов и вкрест напластования при любом залегании, R_{c.\text{ср}} определяют по формуле (2) для кровли с охватом пород по вертикальной линии 1-2, для почвы — по линии 3-4, для боков — с усреднением по линиям 5-6 и 7-8 (см. рис. 1, а).

Для выработок, проведенных по напластованию в условиях крутонаклонного и крутого падения пластов, R_{c.\text{ср}} определяют также по формуле (2) с охватом пород для кровли по линиям 1-2 и 1'-2', для почвы 3-4 и 3'-4', для боков по линиям 2-5 и 3-6 или 2'-5' и 3'-6' для каждой стороны выработки отдельно (см. рис. 1, б).

Примечания: а. Если в кровле или почве выработки залегает слой однородных пород мощностью 2 м и более, то расчет производят по фактической прочности этих слоев без учета пород, расположенных выше (в кровле) или ниже (в почве) этого слоя.

б. В случаях резкого изменения литологического состава пород кровли (в зонах размывов) необходимо расчет их смещений производить с учетом изменившейся прочности согласно п. 8.

в. При больших разбросах значений m и R_{c} приводимых в структурно-геологических колонках, необходимо принимать средние значения, если невозможно их уточнить.

9. Расчетное сопротивление пород сжатию по длине выработки определяют исходя из ее разделения на участки с учетом требований:

к одному участку относят все пересекаемые выработкой слои (пласты) мощностью более 0,5 м, значения R_{c} которых колеблются в пределах до 30%; для этого участка R_{c.\text{ср}} определяют по формуле (2);

при объединении смежных участков, значения R_{c.\text{ср}} которых отличаются более чем на 30%, R_{c.\text{ср}} объединенного участка следует принимать по наименьшему значению R_{c.\text{ср}} объединяемых участков.

10. Для выработок, находящихся в зоне влияния очистных работ, дополнительно определяют расчетное сопротивление пород сжатию R_{c.\text{ср}} как средневзвешенное из вычисленных значений R_{c} по формуле (2) для кровли и почвы (по линии 1-2-3-4 для условий пологого и наклонного падения — см. рис. 1, а и по линиям 1-2-3-4 и 1'-2'-3'-4' для условий крутонаклонного и крутого падения — см. рис. 1, б).

III. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАМНОЙ ПОДАТЛИВОЙ КРЕПИ В ВЫРАБОТКАХ ВНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

Полевые и пластовые выработки

11. Основную рамную податливую крепь незамкнутой формы в горных выработках выбирают по величинам расчетных смещений пород кровли U_{\text{о}.\text{кр}} , оцениваемых на основании расчетного сопротивления пород кровли сжатию R_{\text{с}.\text{кр}} . Выбор основной рамной податливой замкнутой крепи с обратным сводом производят по наибольшей величине смещений пород кровли, почвы или боков, U_{\text{кр}} , U_{\text{пч}} , U_{\text{б}} , оцениваемых по расчетному сопротивлению пород сжатию R_{\text{с}.\text{кр}} , R_{\text{с}.\text{пч}} или R_{\text{с}.\text{б}} .

Выбор средств усиления основной крепи производят по величинам максимальных смещений пород кровли и почвы за весь срок службы выработки на основании средневзвешенных значений расчетного сопротивления сжатию пород кровли и почвы R_{c.\text{ср}} (см. п. 10).

---

<*> Для горно-геологических и горно-технических условий, не учитываемых графиками U = f(R_{c},H) , оценивать смещения пород, скорости смещений пород и другие геомеханические параметры следует путем экстраполяции графиков по согласованию с ВНИМИ.

12. Смещения пород кровли, почвы или боков в горизонтальных и наклонных выработках, поддерживаемых вне влияния очистных работ (соответственно U_{\text{о}.\text{кр}} , U_{\text{о}.\text{пч}} , U_{\text{о}.\text{б}} ), рассчитывают по формулам:

где U_{\text{т}.\text{кр}} , U_{\text{т}.\text{пч}} , U_{\text{т}.\text{б}} — смещения пород, определяемые по графикам (рис. 2) в зависимости от расчетного значения R_{c} пород кровли, почвы или каждого из боков и глубины расположения выработки H <*>; k_{\alpha} — коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки относительно напластования пород, определяемый по табл. 2; k_{\theta} — коэффициент, характеризующий влияние направления смещения пород; для боковых смещений пород k_{\theta} принимают по табл. 2; k_{\text{ш}} — коэффициент влияния ширины выработки, определяемый для кровли и почвы по формулам (4), а для боков — (5).

---

<*> Общие смещения пород кровли и почвы U_{\text{общ}} = U_{\text{о}.\text{кр}} + U_{\text{о}.\text{пч}} .

где b, h — соответственно ширина и высота выработки в проходке (в метрах); k_{\text{в}} — коэффициент воздействия других выработок, для одиночных выработок принимают k_{\text{в}} = 1 ; для сопряжений с односторонним примыканием выработки — 1,4; для сложных сопряжений с примыканием выработок в виде двустороннего заезда или пересекающихся выработок — 1,6; для параллельных вскрывающих выработок k_{\text{в}} = 1 , если расстояние между параллельными выработками, определяемое по формуле (6), исключает их взаимное влияние.

где (b_{1} + b_{2}) — суммарная ширина взаимовлияющих выработок в проходке, м; k_{L} — коэффициент, определяемый по табл. 3.

Группа	Выработки	\alpha \leq 20°		\alpha = 21 - 30°		\alpha = 31 - 40°		\alpha = 41 - 50°		\alpha>50°
		k_{\alpha}	k_{\theta}	k_{\alpha}	k_{\theta}	k_{\alpha}	k_{\theta}	k_{\alpha}	k_{\theta}	k_{\alpha}	k_{\theta}
1	Пластовые горизонтальные и наклонные, полевые горизонтальные, проведенные по простиранию	1,0	0,35	0,95	0,55	0,8	0,8	0,65	1,2	0,6	1,5
2	Полевые, проведенные под углом 30 — 70° к напластованию (простиранию) пород	0,85	0,45	0,8	0,65	0,65	0,9	0,45	1,05	0,35	1,1
3	То же, под углом 70 — 90°	0,7	0,55	0,6	0,8	0,45	0,95	0,25	0,95	0,2	0,8

Глубина расположения выработки, м	k_{L} при расчетном сопротивлении R_{c.\text{ср}} , МПа
	до 30	60	90	более 120	до 30	60	90	более 120
	Группа 1				Группа 3
До 300	3,5/2	1,8/1,6	1,5/1,3	1,2/1	1,8	1,5	1,2	1
301 — 600	4/2,5	2/1,8	1,7/1,5	1,4/1,2	2,2	1,8	1,5	1,2
601 — 900	4,5/3	2,5/2,1	2/1,7	1,6/1,4	2,6	2,1	1,7	1,4
901 — 1200	5/3,5	3,5/3	2,5/2	1,8/1,6	3	2,5	2	1,5
Более 1201	5,5/4	4/3,5	3/2,3	2/1,8	3,4	2,9	2,4	1,7

Если фактическое расстояние между параллельными выработками L_{\text{ф}} менее L_{\text{д}} , то величину коэффициента k_{\text{в}} для параллельных выработок определяют по формуле:

k_{\text{в}} = L_{\text{д}}/L_{\text{ф}} , (7)

где L_{\text{д}} — расстояние между параллельными выработками, исключающее их взаимное влияние.

Формула (7) справедлива при L_{\text{ф}}>12\text{м} на глубинах до 600 м и L_{\text{ф}} \geq 20\text{м} глубже 600 м. Участок влияния сопрягающихся выработок в каждую сторону от сопряжения принимают равным L_{\text{д}}/2 , но не более 15 м.

Для подготавливающих выработок k_{\text{в}} = 1 .

Коэффициент влияния времени на смещения пород k_{t} для условий t < 15 лет при H/R_{c.\text{ср}} = 20 - 60 определяют по графику (рис. 3). При t >= 15 лет и других значениях H/R_{c.\text{ср}} коэффициент k_{t} = 1 .

Определение расчетной нагрузки на рамную податливую крепь

13. Расчетную нагрузку P на 1 м выработки со стороны кровли и почвы определяют по формуле (8), а со стороны боков — (9):

Расчетные смещения пород U, мм	P^{\text{н}},\text{кПа} , при ширине или высоте выработки, м
	3,0	3,2	3,4	3,6	4,0	4,2	4,4	5,0	5,4	5,6	6,0
50 и менее	20	22	24	26	30	32	34	40	44	46	50
75	26	28	30	33	37	39	42	47	52	54	57
100	32	34	37	40	45	47	49	55	59	61	65
150	41	44	53	56	57	60	62	68	72	73	78
200	50	54	58	62	70	72	74	80	84	86	90
250	61	64	68	71	78	81	83	90	94	96	100
300	72	75	78	80	86	89	91	100	104	106	110
400	80	84	88	92	100	102	105	112	118	122	128
500	90	94	98	102	110	113	116	125	132	134	140
600	100	104	108	112	120	123	126	135	142	144	150
700	110	114	117	120	128	131	134	143	149	153	159
800	120	123	127	130	136	139	142	152	158	162	168
900	124	128	132	136	143	146	150	159	165	169	175
1000	128	132	137	141	150	154	158	167	173	176	181
1100	134	138	143	148	155	159	163	173	180	184	190
1200	140	144	148	152	160	164	168	180	188	192	200
1300	142	147	151	156	165	170	174	186	194	198	207
1400	145	150	155	160	170	175	179	192	201	205	214
1500	150	155	160	165	175	180	185	199	208	212	222
1600	156	161	165	171	180	185	190	205	215	220	230
1700	158	163	168	173	182	189	195	211	222	233	238
1800	160	165	171	176	186	193	199	217	228	239	245
1900	161	167	173	180	192	199	205	223	235	247	253
2000	162	170	178	186	198	205	211	230	242	255	260

U, мм	k_{\text{п}}
До 50	1,4
Более 50, до 200	1,2
Более 200, до 500	1,15
Более 500	1,1

H/R_{c.\text{ср}}	До 16	Более 16, до 20	Более 20
k_{\text{пр}}	0,6	0,8	1,0

Выбор типа крепи и ее сопротивления

Выбор плотности установки крепи

15. Плотность n установки рам металлической податливой, железобетонной податливой, смешанной и деревянной крепей на 1 м длины выработки находят делением расчетной нагрузки P на сопротивление одной рамы крепи N_{s} :

Паспортную плотность установки крепи принимают по ближайшему значению n в ряду: 0,8; 1,0; 1,1; 1,25; 1,33; 1,43; 1,67; 2,0; 2,25; 2,5; 2,67; 3,0; 4,0.

16. Предельной плотностью металлической податливой рамной крепи рекомендуется считать 3 рамы/м, а деревянной, сборной железобетонной и смешанной крепей — 4 рамы/м. При n > 2 рам/м крепь необходимо выбирать с учетом снижения смещений пород за счет дополнительных мер по активному управлению горным давлением (установка средств усиления крепи, дополнительное анкерование кровли, тампонаж закрепного пространства, цементация вмещающих пород, отсечное торпедирование и др.).

Меры по активному управлению горным давлением допустимы при любой расчетной плотности установки крепи.

Выбор металлической крепи по податливости

17. Металлическую крепь выбирают по податливости в выработках пологих и наклонных пластов на основании расчетных смещений пород кровли:

где \Delta — конструктивная податливость крепи, мм (см. Прил. 1); U_{\text{кр}} — расчетные смещения пород кровли, мм (см. п. 12);

если плотность установки крепи, принятая по п. 15, превышает 1 раму/м, а также если используют дополнительные средства усиления, то податливость крепи принимают менее расчетных смещений пород кровли из условия \Delta \geq U_{\text{кр}}k_{\text{ос}} (при установке в выработке только основной крепи);

\Delta \geq U_{\text{кр}}k_{\text{ос}}k_{\text{ус}} (при установке в выработке основной крепи и средств ее усиления);

\Delta \geq U_{\text{кр}}k_{\text{ос}}k_{\text{анк}} (при одновременной установке рамной и анкерной крепи), где k_{\text{ос}} , k_{\text{ус}} , k_{\text{анк}} — коэффициенты (см. табл. 7, 8, 9), выбираемые в зависимости от плотности установки рамной крепи, средств усиления или анкерной крепи.

в. При проверке крепи на податливость допускаются отклонения в величинах смещений пород на 10%.

Таблица 7

P, кН/м	150 и менее	200	250	300	350	450	500	550	600	700	800 и более
k_{\text{ос}}	1,0	0,95	0,92	0,89	0,85	0,80	0,72	0,67	0,63	0,55	0,50

n_{1} , стоек/м	Менее 0,5	0,5	0,8	1,0	1,1	1,25	1,33	1,43	1,67	2,0	2,5	3,0
k_{\text{ус}}	1,0	0,90	0,80	0,70	0,68	0,65	0,64	0,63	0,62	0,60	0,55	0,50

n_{a} , анкер/м	-	0,3 — 0,5	0,8	1,0	1,25	1,33	1,50	1,75	2,0
k_{\text{анк}}	1,0	0,95	0,90	0,80	0,70	0,65	0,60	0,55	0,50

Выработки, проводимые по обрушенным породам выработанного пространства

IV. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАМНОЙ ПОДАТЛИВОЙ КРЕПИ ВЫРАБОТОК, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ НА ПОЛОГИХ И НАКЛОННЫХ ПЛАСТАХ

Выработки, погашаемые за очистным забоем

19. Порядок расчета параметров крепи для подготовительных выработок, погашаемых за очистным забоем, следующий:

U_{\text{кр}} = U_{\text{о}.\text{кр}} + U_{1}k_{\text{кр}}k_{s}k_{\text{к}} , (12)

где U_{\text{о}.\text{кр}} — смещения пород кровли выработки (мм) в период ее службы вне влияния очистных работ, определяемые по формуле (3); U_{1} — смещения пород (мм) в зоне временного опорного давления очистного забоя, определяемые по графику рис. 4.; k_{\text{кр}} — коэффициент влияния класса кровли по обрушаемости, указанный в табл. 10; k_{s} — коэффициент, учитывающий влияние площади сечения выработки в свету до осадки, определяемый по табл. 11; k_{\text{к}} — коэффициент, характеризующий долю смещений пород кровли в общих смещениях пород в выработках, определяемый по графикам рис. 5.

а — для пологого и наклонного

Рис. 5. Графики для определения коэффициента k_{\text{к}}

k_{\text{кр}} для кровли
легкообрушающейся	среднеобрушающейся	труднообрушающейся
0,8	1,0	1,2

S, м2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
k_{s}	0,65	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,25	1,35	1,45

Суммарную нагрузку на крепь за весь срок службы определяют (см. п. 13) по величине U_{\text{кр}} . Количество средств усиления на 1 м выработки n_{1} находят из выражения:

где P_{1} — суммарная нагрузка на крепь, кН/м; n и N_{s} — соответственно плотность установки и сопротивление одной рамы основной крепи; N_{s_{1}} — сопротивление средств усиления (крепей усиления, гидравлических стоек, металлических стоек трения, деревянных стоек, промежуточных рам основной крепи, рам стропильной крепи, анкерной крепи — см. Прил. 1, п. 6);

Глубина, м	Расстояние от очистного забоя при кровле, м
	легко- и среднеобрушающейся	труднообрушающейся
До 300	20	30
301 — 600	25	35
601 — 900	30	40
901 — 1200	35	45

Примечание. В благоприятных геологических условиях расстояние от очистного забоя, на котором устанавливают средства усиления крепи, может быть уменьшено но согласованию с ВНИМИ.

Выработки, проводимые вприсечку к выработанному пространству

20. Порядок расчета параметров крепи этих выработок следующий:

а) основную крепь при проведении присечной выработки выбирают на основании расчета смещений пород вне влияния подготавливаемой лавы, определяемых по формуле (15), и расчета нагрузки на основную крепь по величине U_{\text{о}}\prime_{.\text{кр}} в соответствии с п. 13.

где U_{\text{п}}\prime_{\text{р}} — смещения пород (мм) при проведении выработок вприсечку к выработанному пространству в типовых условиях (рис. 6); k_{s} , k_{\text{к}} — см. п. 19; \upsilon_{0}\prime — средняя скорость смещения пород (мм/мес) в течение двух месяцев после прохода забоя присечной выработки, при которой реализуются основные смещения пород кровли (рис. 7); k' — коэффициент, учитывающий влияние места расположения присечной выработки относительно границы выработанного пространства, принимаемый при определении смещений кровли равным 1,0 для полной присечки и 0,7 при оставлении полосы угля шириной 2 — 4 м, а при определении боковых смещений пород равным 1,0 для полной присечки и 1,5 при оставлении полосы угля шириной 2 — 4 м.

где U_{1}\prime — смещения пород (мм) в присечной выработке в зоне влияния временного опорного давления очистного забоя (рис. 8);

в) плотность средств усиления впереди забоя лавы рассчитывают по формуле (14);

г) металлическую рамную крепь по податливости выбирают в соответствии с п. 17 по величине U_{\text{к}}\prime_{\text{р}} ;

д) средства усиления крепи устанавливают впереди очистного забоя на расстоянии, указанном в табл. 13.

Глубина, м	Расстояние от очистного забоя, м, при кровле
	легко- и среднеобрушающейся	труднообрушающейся
До 300	25	35
301 — 600	30	40
601 — 900	35	45
Более 900	40	50

Выработки, сохраняемые для повторного использования

а) выбирают основную крепь при проведении повторно используемой выработки на основании расчета смещений пород кровли U_{\text{о}.\text{кр}} , определяемых по п. 12, и расчета нагрузки на основную крепь по величине U_{\text{о}.\text{кр}} в соответствии с п. 13. Сопротивление крепи и плотность установки рам основной крепи принимают по пп. 14 и 15;

Глубина, м	Расстояние от очистного забоя, м, при кровле
	легко- и среднеобрушающейся			труднообрушающейся
	l_{1}	l_{2}	l_{3}	l_{1}	l_{2}	l_{3}
До 300	20	60	30	30	100	50
301 — 600	25	65	35	35	110	55
601 — 900	30	65	40	40	120	60
Более 900	35	70	45	45	130	65

Время поддержания выработки между отработкой 1 и 2-й лав, t, год	0,5	1,0	1,5	2,0	3,0	4,0
k_{t_{1}}	0,6	0,75	0,9	1,0	1,1	1,15

г) выбор металлической рамной крепи по податливости производят в соответствии с п. 17 по величине U_{\text{кр}} , определяемой по формуле (17) с учетом плотности средств усиления, устанавливаемых перед второй лавой. В случае U_{\text{кр}}>\Delta необходимо принимать крепь с большей податливостью или увеличивать плотность средств усиления крепи.

Спаренные выработки, погашаемые с одновременным извлечением целика угля <*>

---

22. Порядок расчета параметров крепи для подготовительной спаренной выработки, погашаемой с одновременным извлечением целика угля, следующий:

а) основную крепь при проведении выработки выбирают на основании расчета смещений пород кровли, определяемых по п. 12, и расчета нагрузки на основную крепь по величине U_{\text{о}.\text{кр}} в соответствии с п. 13. Сопротивление крепи и плотность установки рам основной крепи выбирают по пп. 14 и 15.

U_{\text{кр}} = U_{\text{о}.\text{кр}} + [U_{1}^{\text{ц}}(1 + k_{\text{ц}}) + \Delta U_{1}^{\text{ц}}]k_{\text{кр}}k_{s}k_{\text{к}} , (19)

Сопротивление угля сжатию, МПа	Ширина, м, временных целиков угля на глубине, м
	менее 300	300 — 600	600 и более
Менее 20	20	30	40
20 и более	15	25	35

Таблица 17

Ширина целика, м	15	20	25	30	35	40
k_{\text{ц}}	1,35	1,30	1,25	1,2	1,18	1,15

Глубина, м	Расстояние от очистного забоя при кровле, м
	легко- и среднеобрушающейся	труднообрушающейся
300 — 600	20 — 25	30 — 35
601 — 900	25 — 30	35 — 40
Более 900	30 — 35	40 — 45

г) Металлическую крепь по податливости выбирают согласно п. 17 по общим смещениям пород, см. формулу (19).

Спаренные выработки, разделенные породной полосой, возводимой во время проходки, и используемые при отработке второй лавы

где U_{\text{о}.\text{кр}} — см. п. 12, U_{1} , k_{\text{к}} , k_{\text{кр}} , k_{s} — см. п. 19, m — см. п. 21.

Суммарную нагрузку на крепь и средства ее усиления рассчитывают по п. 13 по величине U_{\text{кр}} , см. формулы (20) или (21).

Количество средств усиления крепи на 1 м выработки определяют по формуле (14), см. п. 19;

в) расстояние между спаренными выработками, проводимыми одиночными забоями, и ширину разгрузочной полосы при проходке спаренных выработок общим забоем по пласту угля следует принимать равными не менее 20 м при глубине разработки H до 300 м, не менее 30 м при H = 300 — 600 м, не менее 40 м при глубине более 600 м;

при проведении спаренных выработок одиночными забоями

U_{\text{кр}} = U_{\text{о}.\text{кр}} + (0,2m + U_{1}k_{\text{к}}k_{\text{кр}})k_{s} — (24)

при проведении спаренных выработок одиночными забоями;

Выработки, проводимые (оформляемые) за очистным забоем

25. К проводимым (оформляемым) за очистным забоем относятся выработки, имеющие следующее расположение:

на границе с массивом угля;

в выработанном пространстве на расстоянии, равном ширине односторонней породной полосы;

вприсечку к выработанному пространству ранее отработанного смежного выемочного столба (с частичным использованием охраняемой выработки);

при сплошной присечке;

при оставлении полосы угля шириной 2 — 4 м;

Порядок расчета параметров крепи для выработок, оформляемых за очистным забоем в выработанном пространстве на расстояниях 5 м (при индивидуальной крепи в очистной выработке), 8 м (при механизированной крепи) и 11 м (при выемке угля стругами), следующий:

а) выбирают основную крепь при оформлении выработки за очистным забоем в общем случае на основании расчета смещений пород кровли по формуле:

U_{\text{кр}} = k_{\text{охр}}mk_{s} , (26)

а для случая охраны выработки двойными двусторонними бутовыми полосами

в) выбирают металлическую рамную крепь по податливости в соответствии с п. 17 по величине U_{\text{кр}} — см. формулы (26), (27).

---

<*> Для выработок, проводимых при сплошной системе с опережением очистного забоя на 50 — 100 м, параметры крепи находят как для сохраняемых с целью повторного использования, согласно п. 21.

26. Порядок расчета параметров крепи для выработок, проводимых (оформляемых) позади очистного забоя и в дальнейшем сохраняемых для повторного использования, следующий:

а) выбирают основную крепь на основании расчета U_{\text{кр}} по формуле (26) и расчета нагрузки на основную крепь по величине U_{\text{кр}} в соответствии с п. 13. Сопротивление крепи и плотность установки рам основной крепи выбирают по пп. 14 и 15;

б) выбирают средства усиления крепи (промежуточные рамы, стойки усиления) на основании расчета смещений пород кровли по формуле:

k_{\text{охр}} — см. п. 21; m — вынимаемая мощность пласта, м; k_{\text{кр}} — по табл. 10; k_{s} — по табл. 11; k_{\text{к}} — см. рис. 5; U_{2} = U_{1} — см. рис. 4.

Расчет суммарной нагрузки выполняют согласно п. 13 по величине U_{\text{кр}} — см. формулу (28). Плотность дополнительной крепи или средств усиления основной крепи определяют по формуле (14);

в) выбирают металлическую рамную крепь по податливости в соответствии с п. 17 по величине смещений пород U_{\text{кр}} — см. формулу (28).

V. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАМНОЙ ПОДАТЛИВОЙ КРЕПИ В ВЫРАБОТКАХ НА КРУТОНАКЛОННЫХ И КРУТЫХ ПЛАСТАХ

Основные исходные данные для расчета параметров крепи определяют в соответствии с разд. II.

Выработки, не подверженные влиянию очистных работ

27. Основную крепь, устанавливаемую при проведении выработки, выбирают на основании расчетных смещений пород в кровле, почве и боках выработки в соответствии с разд. III в следующем порядке:

а) по формулам (3) определяют смещения пород отдельно в кровле U_{\text{о}.\text{кр}} , почве U_{\text{о}.\text{пч}} и боках U_{\text{о}.\text{б}} выработки. Входящую в формулы (3) величину типового смещения пород U_{\text{т}.\text{кр}} , U_{\text{т}.\text{пч}} , U_{\text{т}.\text{б}} находят из графиков (см. рис. 2) по вычисленным ранее (см. разд. II, п. 8) значениям расчетного сопротивления пород сжатию R_{\text{с}.\text{кр}} , R_{\text{с}.\text{пч}} , R_{\text{с}.\text{б}} соответственно в кровле, почве и боках выработки (преимущественно висячего бока);

б) по табл. 4 находят нормативную нагрузку P^{\text{н}} . При этом расчетное смещение пород U, по которому определяют P^{\text{н}} , оценивают из выражения:

U = \sqrt{U_{\text{о}.\text{кр}}^{2} + U_{\text{о}.\text{вис}.\text{б}}^{2}} , (29)

где U_{\text{о}.\text{кр}} , U_{\text{о}.\text{вис}.\text{б}} — вычисляют по формулам (3), причем U_{\text{т}.\text{б}} принимают по графику (см. рис. 1) по величине R_{\text{с}.\text{б}} , вычисленной по формуле (2) применительно к висячему боку пласта;

в) по формуле (8) находят расчетную нагрузку P на 1 м выработки;

г) по найденному значению P и сопротивлению N_{s} крепи, выбранной по Прил. 1, по формуле (10) определяют расчетную плотность n установки рам крепи. Паспортную плотность принимают в соответствии с п. 15 по ближайшему расчетному значению n;

д) металлическую рамную крепь по податливости выбирают из условий (30):

где \Delta — конструктивная податливость крепи, мм; k_{\text{ос}} , k_{\text{ус}} , k_{\text{анк}} — коэффициенты влияния плотности крепи и средств ее усиления, определяемые по табл. 7, 8, 9.

Выработки, погашаемые за очистным забоем

28. Порядок расчета параметров крепи следующий:

а) выбирают тип и плотность основной крепи, устанавливаемой при проведении выработки, аналогично выбору крепи выработок, не подверженных влиянию очистных работ, т.е. в соответствии с п. 27;

где U_{\text{о}.\text{кр}} — см. п. 27, U_{1} — смещения пород в кровле и почве выработки в зоне влияния временного опорного давления впереди очистного забоя, мм (рис. 11), k_{\text{кр}} — см. табл. 10, k_{s} — см. табл. 11, k_{\alpha}\prime — коэффициент влияния угла падения, принимаемый равным 1 при \alpha>55^{\circ} и 1,2 — при \alpha<55^{\circ} , k_{\text{к}} — см. рис. 5, б.

Рис. 11. Смещения пород за период влияния временного

в) средства усиления крепи устанавливают впереди очистного забоя на расстояниях, приведенных в табл. 12 (см. п. 19);

г) выбирают металлическую рамную крепь по податливости в соответствии с условием (30) на основании расчета смещений пород кровли и почвы по формуле:

U_{\text{общ}} = U_{\text{о}.\text{кр}} + U_{\text{о}.\text{пч}} + U_{1}k_{\text{кр}}k_{s}k_{\alpha}\prime . (32)

Выработки, проводимые впереди очистного забоя и сохраняемые за ним на весь срок службы выемочного участка

29. Порядок расчета параметров крепи следующий:

а) определяют тип и плотность основной крепи, устанавливаемой при проведении выработки, и параметры средств усиления крепи впереди очистного забоя в соответствии с положениями пп. 27 и 28;

б) выбирают средства усиления крепи за очистным забоем на основании смещений пород U_{\text{кр}} , определяемых по формуле:

где U_{\text{о}.\text{кр}} , U_{1} — см. пп. 27, 28; m — вынимаемая мощность пласта, м; k_{\text{о}}\prime_{\text{хр}} — коэффициент влияния средств охраны, указанный в табл. 19.

Таблица 19

Костры		Бутовая полоса	Органная крепь	Закладка (пневматическая), литые полосы из быстротвердеющих материалов	Целик угля
из круглого леса	из шпального бруса
0,20	0,15	0,15	0,12	0,10	0,10

По величине U_{\text{кр}} формулы (33) согласно п. 13 определяют нормативную и расчетную нагрузки, а затем из формулы (18) по известным значениям n, N_{s} и выбранному N_{s_{2}} находят плотность n_{2} ;

в) расстояния, на которых устанавливают средства усиления крепи впереди l_{1} и позади l_{2} очистного забоя, выбирают согласно табл. 14;

г) выбирают металлическую рамную крепь по податливости в соответствии с п. 27 по формуле (30), причем U_{\text{общ}} принимают из выражения:

В формуле (35) U_{\text{о}.\text{кр}} , U_{\text{о}.\text{пч}} — смещения пород, определяемые согласно п. 27 по формулам (3), k_{\text{кр}} , k_{s} , k_{\alpha}\prime — см. п. 28; \upsilon_{1} — скорость смещения пород позади очистного забоя за зоной его интенсивного влияния, мм/мес (рис. 12); t_{1} — время поддержания выработки за очистным забоем до погашения, мес.

Выработки, проводимые впереди очистного забоя и сохраняемые за ним для повторного использования при отработке нижнего этажа (подэтажа)

30. Порядок расчета параметров крепи следующий:

а) выбирают тип и плотность основной крепи, устанавливаемой при проходке выработок, в соответствии с п. 27;

б) выбирают средства усиления крепи впереди и позади забоя первой лавы в соответствии с пп. 28, 29;

д) выбирают металлическую рамную крепь по податливости, пользуясь выражением (30), исходя из смещений пород U_{\text{общ}} , рассчитываемых по формуле:

U_{\text{общ}} = U_{\text{о}.\text{кр}} + U_{\text{о}.\text{пч}} + (2U_{1} + mk_{\text{о}}\prime_{\text{хр}} + \upsilon_{1}t_{1})k_{\text{кр}}k_{s}k_{\alpha}\prime , (36)

Выработки, проводимые вприсечку к выработанному пространству

а) выбирают тип и плотность установки основной крепи при проведении присечной выработки (на расстоянии не менее 100 м за забоем действующей лавы и спустя не менее 6 мес после ее прохода) на основании смещений пород кровли, рассчитываемых по формуле:

Рис. 14. Скорости смещений пород кровли в присечных выработках

По величине U_{\text{о}}\prime_{.\text{кр}} согласно п. 13 определяют нормативную и расчетную нагрузки на 1 м выработки. Затем в соответствии с пп. 14, 15 выбирают тип, сопротивление N_{s} и плотность установки n основной крепи;

б) выбирают средства усиления крепи согласно п. 19 на основании смещений пород U_{\text{к}}\prime_{\text{р}} кровли за весь срок службы выработки, рассчитываемых по формуле:

Количество средств усиления определяют по формуле (14) - см. п. 19;

Выработки, проводимые (оформляемые) за очистным забоем

32. Порядок расчета параметров крепи следующий:

а) выбирают основную крепь в выработках (вентиляционных штреках), проводимых за очистным забоем и поддерживаемых в выработанном пространстве бутовыми полосами или кострами, на основании смещений пород кровли, определяемых по формуле:

где k_{\text{о}}\prime_{\text{хр}} — для бутовых полос равен 0,15, для костров из круглого леса 0,2 (см. табл. 19); m' — высота выкладываемой бутовой полосы или костров, мм; k_{s} — см. табл. 11; k_{\alpha}\prime — см. п. 28.

По найденному значению U_{\text{кр}} из табл. 4 находят нормативную нагрузку P^{\text{н}} , по формуле (8) определяют расчетную нагрузку на 1 м выработки и в соответствии с пп. 14, 15 выбирают тип, сопротивление и паспортную плотность установки рам крепи;

б) выбирают металлическую рамную крепь по податливости по условию (30) на основании смещений пород, рассчитываемых по формуле:

где \upsilon_{2} — скорость смещения пород в выработанном пространстве, мм/мес (рис. 15); t — срок службы выработки, мес.

Если условие (30) не удовлетворяется, то необходимо применить крепь с большей податливостью или увеличить плотность основной крепи и средств ее усиления.

Выработки, проводимые по завалу впереди очистного забоя и поддерживаемые в выработанном пространстве

а) выбирают основную крепь в выработках (вентиляционных штреках), проводимых по обрушенным породам (завалу) в выработанном пространстве впереди очистного забоя, по смещениям пород U_{\text{о}.\text{кр}} и U_{\text{о}.\text{вис}.\text{б}} , получаемым из формулы (3), на основании которых из выражения (29) вычисляют расчетное смещение U. Расчетную нагрузку на крепь выработки определяют по формуле (8), при этом нормативную нагрузку P^{\text{н}} принимают согласно табл. 4 по величинам 1,5U. Дальнейший выбор типа и плотности основной крепи производят в соответствии с пп. 14 и 15;

Требования к крепи

34. Во всех перечисленных в пп. 27 - 33 случаях в качестве основной рекомендуется крепь, обладающая податливостью в вертикальном и горизонтальном направлениях. Этому требованию в наибольшей степени отвечают четырехзвенные крепи типа КМП-А4 (Прил. 1). При отсутствии указанной допускается применять другие крепи с направленной податливостью или трехзвенную крепь КМП-А3.

VI. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАМНОЙ ПОДАТЛИВОЙ КРЕПИ В ВЫРАБОТКАХ, ПРОВОДИМЫХ В РАЗГРУЖЕННЫХ ЗОНАХ, ПОД ИЛИ НАД КРАЕВЫМИ ЧАСТЯМИ И ЦЕЛИКАМИ УГЛЯ

---

<*> Для надрабатываемых или подрабатываемых выработок на одновременно разрабатываемых сближенных пластах крепи следует выбирать по согласованию с ВНИМИ.

35. Порядок расчета параметров крепи для подготовительных выработок, проводимых и поддерживаемых в зонах, разгруженных надработкой или подработкой смежными пластами, следующий:

б) выбирают средства усиления крепи в выработках и проверяют металлическую рамную крепь по податливости на основании смещений пород, рассчитываемых по соответствующим формулам разд. III - V и уменьшенных в 1,25 раза.

36. Порядок расчета параметров крепи для подготовительных выработок, проводимых и поддерживаемых под (над) краевыми частями вышележащих или нижележащих пластов, следующий:

сначала выбирают крепь, устанавливаемую в выработке при проходке вне зоны повышенного горного давления (ПГД), в соответствии с требованиями разд. III - V. Затем, получив характеристику податливости крепи, устанавливаемой при проходке вне зоны ПГД, приступают к определению коэффициента k_{\text{од}} , характеризующего увеличение смещений пород за счет концентрации напряжений в зонах повышенного горного давления (см. п. 38);

б) проверяют металлическую рамную крепь по податливости на основании смещений пород, рассчитываемых по формулам (см. разд. III - V) с учетом коэффициента k_{\text{од}} .

37. Основную крепь и средства ее усиления для подготовительных выработок, проводимых и поддерживаемых под (над) целиками угля, оставляемыми в вышележащих (нижележащих) пластах, выбирают также на основании расчета смещений пород по формулам, приведенным в разд. III - V с учетом коэффициента k_{\text{од}} .

38. Коэффициент k_{\text{од}} для условий отработки тонких и средней мощности сближенных пластов любого залегания определяют с использованием табл. 20 - 23.

Выработка находится под краевой частью пласта при h_{\text{н}}/h_{\text{б}.\text{н}} или над краевой частью пласта при h_{\text{п}}/h_{\text{б}.\text{п}}	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
k_{\text{од}}	1,8	1,6	1,4	1,2	1,0

Таблица 21

Выработка находится под целиком угля шириной b_{\text{ц}}<L_{0} при h_{\text{н}}/1,5h_{\text{б}.\text{н}}	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
k_{\text{од}}	3,0	2,5	2,0	1,5	1,0

Таблица 22

Выработка находится над целиком угля шириной b_{\text{ц}}<L_{0} при h_{\text{п}}/1,5h_{\text{б}.\text{п}} (для пологого и наклонного залегания пластов угля)	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
k_{\text{од}}	3,5	2,5	2,0	1,5	1,0

Выработка находится над целиком угля шириной b_{\text{ц}}<L_{0} при h_{\text{п}}/1,5h_{\text{б}.\text{п}} (для крутонаклонного и крутого залегания пластов угля)	0,07	0,21	0,39	0,63	1,0
k_{\text{од}}	3,0	2,5	2,0	1,5	10

Примечание. При L_{0}<b_{\text{ц}}<2L_{0} расчет k_{\text{од}} следует согласовать с ВНИМИ.

Для определения k_{\text{од}} необходимо знать параметры: L_{0} — размер зоны вредного влияния опорного давления от очистных работ (м), принимаемый по табл. 24, 25, h_{\text{н}} , h_{\text{п}} — соответственно расстояние по нормали от выработки до вышележащего (нижележащего) пласта, м; h_{\text{б}.\text{н}} — безопасную глубину надработки, м (табл. 26, 27); h_{\text{б}.\text{п}} — безопасную высоту подработки, м (табл. 28 и 29).

Значения h_{\text{б}.\text{п}.\text{табл}} принимают из табл. 29.

Таблица 24

Характеристика податливости крепи \Delta,\text{мм}	Величина зоны вредного влияния опорного давления L_{0} в долях от L_{0,\text{табл}} при углах падения, (...°)
	0 — 35	36 — 55	56 — 90
Менее 300	1,0	0,80	0,60
301 — 500	0,75	0,60	0,45
Более 500	0,65	0,52	0,39

Глубина расположения выработки H, м	Значения L_{0.\text{табл}},\text{м} , при расчетном сопротивлении пород сжатию R_{c},\text{МПа}
	до 20	30	40	50	60	80	100	120 и более
До 200	70	55	45	40	35	30	30	30
300	85	65	55	45	40	35	35	35
400	100	80	65	50	45	40	40	40
500	110	90	75	60	50	45	45	45
600	120	100	85	70	60	50	50	50
800	125	110	95	80	70	65	60	60
1000	130	120	105	90	80	70	65	60
1200	140	130	115	100	90	80	75	70
1500	150	140	130	115	100	90	80	70

Характеристика податливости крепи \Delta,\text{мм}	Безопасная глубина надработки h_{\text{б}.\text{н}} в долях h_{\text{б}.\text{н}.\text{табл}} при углах падения (...°)
	0 — 35	36 — 55	56 — 90
Менее 300	1,0	0,8	0,6
301 — 500	0,7	0,56	0,4
Более 500	0,5	0,4	0,3
При наличии в междупластье мощных слоев песчаника
Менее 300	0,8	0,64	0,48
301 — 500	0,56	0,45	0,34
Более 500	0,4	0,32	0,24

H, м	h_{\text{б}.\text{н}.\text{табл}},\text{м} при расчетном сопротивлении пород сжатию R_{c},\text{МПа}
	до 20	30	40	50	60	80	100	120 и более
До 200	70	60	50	45	40	40	35	30
300	80	70	60	55	50	45	40	35
400	90	80	70	65	60	55	45	40
500	100	90	80	75	65	55	50	40
600	110	100	90	80	70	60	55	45
800	115	105	95	85	75	65	60	50
1000	120	110	100	90	80	70	65	55
1200	125	115	105	95	85	75	65	60
1500	130	120	110	100	90	80	70	60

Мощность подрабатывающего пласта, м	h_{\text{н}} в долях h_{\text{б}.\text{н}.\text{табл}} при податливой крепи и углах падения, (...°)
	0 — 35	36 — 55	56 — 90
0,5	0,8	0,64	0,48
1,0	1,0	0,80	0,60
1,5	1,1	0,88	0,66
2,0	1,2	0,96	0,72
2,5	1,3	1,04	0,78
3,0	1,4	1,12	0,84
3,5	1,5	1,20	0,90

H, м	h_{\text{б}.\text{н}.\text{табл}},\text{м} при расчетном сопротивлении пород сжатию, МПа
	до 20	30	40	50	60	80	100	120 и более
До 200	90	80	75	70	65	60	55	50
300	100	90	80	75	70	65	60	55
400	110	100	90	85	75	70	65	60
500	120	110	100	95	80	75	70	65
600	135	120	110	105	90	80	75	70
800	145	135	125	115	100	85	80	70
1000	160	150	140	130	110	90	85	75
1200	170	160	150	135	120	100	85	80
1500	180	170	160	140	130	110	90	80

VII. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАМНОЙ ПОДАТЛИВОЙ КРЕПИ ВЫРАБОТОК, ПРОВОДИМЫХ В СЛАБЫХ НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОДАХ

Выработки вне влияния очистных работ

Рис. 18. Скорость смещения пород \upsilon буроугольных месторождений на глубине до 200 м

Для обводненных пород типа глин, каолинита и бурого угля скорость \upsilon , определенную по рис. 18, следует увеличить в два раза; t — срок службы выработки, лет; k_{s} — см. по табл. 11; k_{\text{б}} — по п. 12.

41. Смещения пород почвы U_{\text{о}.\text{пч}} и боков выработки U_{\text{о}.\text{б}} определяют аналогично смещению кровли по формуле (45).

42. Расчетную нагрузку на 1 м протяженности выработки со стороны кровли (почвы) и боков находят, соответственно, по формулам:

P = bP^{\text{н}} или P = hP^{\text{н}} , (46)

43. Тип и сопротивление крепи выбирают по Прил. 1, а плотность ее установки — в соответствии с п. 15.

44. Расчет параметров и выбор рамной крепи выработок, примыкающих к очистным забоям и охраняемых от очистных работ целиками угля размером не менее указанных в табл. 30 для каменноугольных месторождений и в табл. 31 для буроугольных, производят как для одиночных выработок, поддерживаемых в массиве угля вне влияния очистных работ (пп. 40 - 43).

Таблица 30

Выработки	Ширина целика, м, при отношении H/R_{c},\text{м}/\text{МПа}
	5	10	15	20	30	40	50 и более
Магистральные	5	10	20	40	80	120	150
Выемочные	5/25	10/30	15/35	20/40	25/50	35/55	45/65

Выработки	Ширина целика, м, при отношении H/R_{c},\text{м}/\text{МПа}
	50	100	150	200	250	300	350	400
Магистральные	10	20	30	40	50	55	60	65

Примечания: 1) в числителе — при естественной влажности пород, в знаменателе — в обводненных породах; 2) при труднообрушающейся кровле предельными следует считать размеры целиков, увеличенные на 20%; 3) при прочности угля, вдвое и более превышающей прочность вмещающих пород, и оставлении в кровле и почве выработок защитной пачки угля, в качестве предельных необходимо принимать размеры целиков, уменьшенные на 20%; 4) предусматривается, что при погашении выработок целики угля извлекают.

Выработки, погашаемые за очистным забоем

45. Параметры для выработок, погашаемых за очистным забоем, рассчитывают в следующем порядке:

Присечные выработки

46. Порядок расчета параметров крепи для присечных выработок следующий:

U_{\text{о}}\prime_{.\text{кр}} = [U_{\text{о}}\prime_{.\text{кр}_{1}} + 12\upsilon_{0}\prime(t_{0} - 1)]k_{s} , (48)

б — 200 — 700 м

Нагрузку на основную крепь рассчитывают по величине U_{\text{о}}\prime_{.\text{кр}} — см. (48) в соответствии с п. 13 и Прил. 1;

б) выбирают средства усиления основной крепи согласно п. 19, на основании смещений пород кровли, определяемых за весь срок службы выработок с учетом влияния очистных работ по формуле:

а — до 200 м

VIII. РАСЧЕТ СМЕЩЕНИЙ ПОРОД ПРИ АКТИВНОМ УПРАВЛЕНИИ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ В ВЫРАБОТКАХ

47. К способам активного управления горным давлением относятся: усиление основной крепи дополнительными крепежными конструкциями в зонах влияния очистных работ (в зонах l_{1} , l_{2} , l_{3} ), упрочнение пород кровли анкерами при одновременной установке основной крепи; скважинная разгрузка; щелевая или взрывощелевая разгрузка пород в боках или подошве горной выработки; активная разгрузка с последующим упрочнением пород (АРПУ); отсечное торпедирование или гидромикроторпедирование труднообрушающихся пород кровли вдоль выработки; химическое упрочнение пород, проведение выработок под защитой разгрузочных компенсационных полос или выработок.

Область применения указанных способов управления горным давлением в выработках приведена в Прил. 1, п. 7, а примеры расчета смещений пород и выбора крепи — в Прил. 4.

48. Расчет смещений пород в выработках при использовании в качестве средств усиления основной крепи стоек трения, гидростоек, крепей усиления, промежуточных рам крепи изложен в разд. IV - VII. Все средства усиления основной крепи используют в зонах влияния очистных работ, т.е. в зонах l_{1} , l_{2} , l_{3} , размеры которых применительно к конкретным выработкам приведены в разд. IV - VII. Значения сопротивления средств усиления крепи — см. Прил. 1, п. 6.

Выделяют два случая: если выработку поддерживают вплоть до погашения без установки средств усиления основной крепи в зонах l_{1} , l_{2} , l_{3} , то коэффициент k_{\text{акт}} умножают на всю величину расчетных смещений, по которой и выбирают основную крепь.

Если в выработке возможна установка дополнительных средств усиления в зонах l_{1} , l_{2} и l_{3} , то коэффициент k_{\text{акт}} умножают только на параметр U_{\text{о}.\text{кр}} , а выбор основной крепи в этом случае производят по величине (U_{\text{о}.\text{кр}}k_{\text{акт}}) . Значения k_{\text{акт}} принимают из табл. 32.

Ширина выработки, м	Значения k_{\text{акт}} при H/R_{c},\text{м}/\text{МПа}
	10 и менее	20	30	40	50 и более
2,0	0,72	0,76	0,82	0,85	0,88
3,0	0,67	0,71	0,77	0,83	0,86
4,0	0,63	0,69	0,74	0,80	0,85
5,0	0,59	0,65	0,70	0,77	0,83
5,5	0,57	0,63	0,68	0,75	0,82
6,0	0,55	0,62	0,66	0,74	0,81

Таблица 33

Выработка	Смещения пород	k_{\text{акт}}
Одиночная, вне зоны влияния очистных работ	U_{\text{кр}}	1,0
	U_{\text{пч}}	0,5
	U_{\text{б}}	0,25
Погашаемая за 1-м очистным забоем	U_{\text{кр}}	1,0
	U_{\text{пч}}	0,45
	U_{\text{б}}	0,25
Повторно используемая, погашаемая за 2-м очистным забоем	U_{\text{кр}}	1,0
	U_{\text{пч}}	0,45
	U_{\text{б}}	0,25

Выработка	Смешения пород	k_{\text{акт}}
Одиночная, вне зоны влияния очистных работ	U_{\text{кр}}	1,1
	U_{\text{пч}}	0,4
	U_{\text{общ}}	0,75
	U_{\text{б}}	0,3
Погашаемая за 1-м очистным забоем	U_{\text{кр}}	1,0
	U_{\text{пч}}	0,5
	U_{\text{общ}}	0,75
	U_{\text{б}}	0,3
Повторно используемая, погашаемая за 2-м очистным забоем	U_{\text{кр}}	0,9
	U_{\text{пч}}	0,6
	U_{\text{общ}}	0,75
	U_{\text{б}}	0,3

52. В случае применения в выработках взрывощелевой разгрузки при расчете смещений пород в расчетные формулы (см. разд. III - VII) следует вводить в качестве сомножителя коэффициент k_{\text{акт}} , принимаемый из табл. 35.

Таблица 35

Выработка	Смещения пород	k_{\text{акт}}
Одиночная, вне зоны влияния очистных работ	U_{\text{кр}}	1,05
	U_{\text{пч}}	0,35
	U_{\text{общ}}	0,7
	U_{\text{б}}	0,35
Погашаемая за 1-м очистным забоем	U_{\text{кр}}	1,0
	U_{\text{пч}}	0,4
	U_{\text{общ}}	0,7
	U_{\text{б}}	0,35
Повторно используемая, погашаемая за 2-м очистным забоем	U_{\text{кр}}	0,9
	U_{\text{пч}}	0,5
	U_{\text{общ}}	0,7
	U_{\text{б}}	0,35

54. Для выработок, в которых применяют отсечное торпедирование (ОТ) или гидромикроторпедирование (ГМТ), при расчете суммарных смещений пород кровли и почвы в расчетные формулы (см. разд. IV - V) следует вводить в качестве сомножителя коэффициент k_{\text{акт}} , равный 0,45 при диапазоне 0,1 — 0,5, при расчете смещений почвы — равный 0,35, а при расчете смещений кровли — 0,55.

Коэффициенты	Для расчета U_{\text{общ}}		Для расчета U_{\text{пч}}
H/R_{c}	Менее 5	5 — 20	Менее 5	5 — 20
K_{\text{акт}}	0,5	0,4	0,4	0,3

Порядок выбора способа активного управления горным давлением в подготовительных выработках

Таблица 37

Выработки	Область применения способов активного управления горным давлением
	по глубине, м	по прочности вмещающих пород, МПа
Одиночные, поддерживаемые вне зоны влияния очистных работ	900 — 1200	20 — 30
	1200 — 1500	20 — 40
Погашаемые за 1-м очистным забоем	800 — 900	до 20
	900 — 1000	20 — 30
	1000 — 1200	20 — 40
	1200 — 1500	20 — 50
Повторно используемые	800 — 1200	20
	1200 — 1500	20 — 40

Выработки	Область применения способов активного управления горным давлением						Применяемые способы активного управления горным давлением
	по глубине, м	по прочности пород почвы, МПа
Одиночные, поддерживаемые вне зоны влияния очистных работ	600	20 — 35					Скважинная, щелевая разгрузка, ВЩР, АРПУ
	900	30 — 45
	1200	40 — 60
	1500	50 — 70
Погашаемые за 1-м очистным забоем, а также повторно используемые		То же при мощности пласта, м					Скважинная, щелевая разгрузка, ВЩР
		1	1,2	1,5	1,8	2,0
	600	20 — 35	20 — 30	20 — 25	20	-
	900	30 — 50	25 — 50	20 — 45	20 — 30	20 — 25
	1200	40 — 70	30 — 60	30 — 50	30 — 40	20 — 30
	1500	50 — 90	40 — 70	30 — 60	30 — 40	30 — 40
Оформляемые позади очистного забоя	600 — 800	50 — 60					ВЩР

60. На пластах с труднообрушающейся кровлей и пучащей почвой наиболее эффективны способы отсечного торпедирования (ОТ) или гидромикроторпедирования (ГМТ).

Отсечное торпедирование эффективно при мощности основной кровли менее 12 м, а именно в следующих условиях: породы непосредственной кровли обрушаются вслед за подвиганием очистного забоя, их мощность вдвое меньше, чем пласта, а прочность менее 40 МПа. Породы основной кровли (мощностью более четырех мощностей пласта и прочностью более 80 МПа) зависают над выработанным пространством блоками с пролетом более 12 м.

породы непосредственной кровли мощностью до 1 м легко обрушаются и не склонны к размоканию. Породы основной кровли мощностью более четырех мощностей пласта и прочностью более 80 МПа зависают над выработанным пространством блоками с пролетом менее 12 м.

1. ПЕРЕЧЕНЬ РАМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КРЕПЕЙ

Крепь	Обозначения		Разработчик
	новое	старое
Металлическая податливая арочная трехзвенная	КМП-А3	АП, АП-3, АКП МПК-А3 М, МН АП-3П, АП-3Ум А	ДонУГИ ИГД им. А.А. Скочинского НИИОГР ПечорНИИпроект КузНИУИ
То же, четырехзвенная	КМП-А4	МПК-А4 МВ, МЗ, МВН МКА	ИГД им. А.А. Скочинского НИИОГР ДонУГИ
То же, пятизвенная	КМП-А5	АП-5 ИАК	ДонУГИ КузНИУИ
Металлическая податливая кольцевая четырехзвенная (шестизвенная)	КМП-К4 КМП-К6	КП КПК КПК-ПЛ МК, МКН	- Центрогипрошахт Тульский ПИ НИИОГР
Металлическая податливая трапециевидная (прямоугольная)	КМП-Т(П)	МПК-Т(П) МИК-4С КПС КВВ ТИК ИПК МТПШ	ИГД им. А. А. Скочинского - ДонУГИ КНИУИ ПНИУИ КузНИУИ ПечорНИИпроект

2. ПАРАМЕТРЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОДАТЛИВЫХ КРЕПЕЙ

Сечение выработки в свету до осадки, м	Ширина выработки в свету до осадки, м	Тип спецпрофиля	Сопротивление крепи в податливом режиме, кН, в зависимости от вида соединительных узлов			Конструктивная вертикальная податливость крепи, мм
			прямые планки и скобы с резьбой	ЗСД	ЗПК, ОЗШ, АП-ЗУм
Арочная КМП-А3
До 10,0	3,2 — 3,4	СВП-17	150	180	200	300/360
До 10,0	3,5 — 3,8	СВП-19	160	200	230	300/360
10,0 — 13,0	4,0 — 4,8	СВП-22	190	220	260	300/400
10,0 — 13,0	4,0 — 4,8	КГВ-21	-	-	260	-
10,0 — 13,0	4,0 — 4,8	СВП-27	210	250	290	300/400
13,0 — 18,0	5,2 — 5,5	СВП-27	-	250	290	300/400
13,0 — 18,0	5,2 — 5,5	СВП-33	-	310	320	300/400
18,0 — 20,0	5,5 — 6,0	СВП-33	-	310	320	-/400
Арочная КМП-А4
10,0 — 13,0	4,0 — 4,8	СВП-22	-	-	260	-/400
14,0 — 18,0	5,2 — 5,5	СВП-27	-	-	290	-/400
18,0 — 20,0	5,5 — 6,0	СВП-33	-	-	320	-/400
Арочная КМП-А5
До 10,0	3,2 — 3,4	СВП-17	150	180	200	600, 800, 1000
10,0 — 11,4	3,5 — 3,8	СВП-19	160	200	230	То же
11,6 — 14,3	4,0 — 4,8	СВП-22	190	220	260	«»
14,3 — 16,2	4,2 — 4,8	СВП-27	210	250	290	«»
16,4 — 19,0	5,2 — 5,5	СВП-27	-	250	290	«»
16,4 — 19,0	5,2 — 5,5	СВП-33	-	310	320	«»
19,0 — 20,0	5,5 — 6,0	СВП-33	-	310	320	«»
Кольцевая КМП-К4
До 8,0	До 3,0	СВП-17	-	-	200	300
8,0 — 10,0	3,0 — 3,8	СВП-22	-	-	260	300
10,0 — 14,0	3,8 — 4,8	СВП-27	-	-	290	300
Трапециевидная (прямоугольная) КМП-Т(П)
8,0 — 11,0	3,8 — 5,0	СВП-22	-	220	260	700
8,0 — 11,0	3,8 — 5,0	СВП-27	-	240	-	700
9,5 — 13,1	3,8 — 5,0	СВП-22	-	220	-	1300
9,5 — 13,1	3,8 — 5,0	СВП-27	-	240	290	1300
Трапециевидная (прямоугольная) КМПТ(П) с одной средней стойкой
8,0 — 11,0	3,8 — 5,0	СВП-22	-	420	500	700
8,0 — 11,0	3,8 — 5,0	СВП-27	-	490	570	700
9,5 — 13,1	3,8 — 5,0	СВП-22	-	420	500	1300
9,5 — 13,1	3,8 — 5,0	СВП-27	-	490	570	1300

Назначение и область применения металлических податливых крепей

3. ПАРАМЕТРЫ ПОДАТЛИВЫХ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КРЕПЕЙ (ПО ДАННЫМ ИГД ИМ. А.А. СКОЧИНСКОГО)

Сечение выработок в свету до осадки, м2	Ширина выработки в свету до осадки, м	Сопротивление крепи в податливом режиме, кН	Конструктивная вертикальная податливость крепи, мм	Крепь
6 — 8	2,4 — 2,8	144	250	Трапециевидная (типа КЖТ)
11,0 — 13,0	3,8 — 4,8	192	60	Арочная
10,5 — 12,8	5,0	240	150	Кольцевая (типа ЖК)

Назначение и область применения железобетонных податливых крепей

3.1. Арочная крепь ПНИУИ предназначена для выработок со сроком службы более двух лет при смещении боковых пород до 100 мм и при наличии устойчивых пород почвы.

3.2. Кольцевая крепь типа ЖК конструкции ПНИУИ предназначена для горизонтальных и наклонных выработок со сроком службы более трех лет, проводимых вне зоны влияния очистных работ в слабых породах со всесторонним горным давлением при наличии пучащих пород почвы.

3.3. Трапециевидная крепь КЖТ конструкции КНИУИ предназначена для крепления горизонтальных и наклонных (до 15°) выработок с площадью сечения в свету до 8 м2, проводимых в устойчивых и средней устойчивости породах при отсутствии значительного пучения пород почвы, со сроком службы более двух лет. При больших сечениях выработок железобетонный верхняк заменяется металлическим из спецпрофилей СВП-22 или СВП-27.

4. ПАРАМЕТРЫ СМЕШАННОЙ КРЕПИ (ПО ДАННЫМ КУЗНИУИ)

Сечение выработки в свету, м	Длина верхняка в свету, м	Сопротивление рамы смешанной крепи, кН, при профиле проката верхняка
		СВП-17	СВП-22	СВП-27	I № 18	I № 20
3,7 — 5,6	2,0	176	-	-	200	-
3,7 — 5,6	2,2	160	-	-	181	227
5,9 — 6,5	2,4	147	224	-	167	208
7,0	2,6	136	207	-	155	193
7,5 — 8,2	2,8	126	192	261	143	179
9,4	2,9	122	185	252	138	173
8,7	3,0	118	179	243	133	167
10,0	3,2	110	168	228	125	156
8,7 — 9,5	3,3	106	164	220	122	151
10,5	3,4	102	160	214	120	146

Назначение и область применения рамной смешанной и комбинированной крепей

5. ПАРАМЕТРЫ ДЕРЕВЯННОЙ КРЕПИ

Сечение выработки в свету до осадки, м	Длина верхняка, м	Сопротивление рамы деревянной крепи, кН, при диаметре верхняка, см
		16	18	20	22	24
3,7 — 5,6	2,0	64	91	125	-	-
3,7 — 5,5	2,2	58	83	114	-	-
4,2 — 6,5	2,4	54	76	105	-	-
4,8 — 6,5	2,6	-	70	97	-	-
5,2 — 7,2	2,8	-	65	90	119	-
5,8 — 7,2	3,0	-	61	84	111	-
6,4 — 7,4	3,2	-	57	78	104	-
6,4 — 8,0	3,4	-	54	74	98	-
6,4 — 9,4	3,6	-	-	70	93	-
7,4 — 9,8	3,9	-	-	64	86	-
7,6 — 10,3	4,1	--	-	61	81	106
7,9 — 11,1	4,5	-	-	56	74	97
9,5 — 12,0	4,8	-	-	-	70	90
10,4 — 12,5	4,9	-	-	-	-	89
10,4 — 12,5	5,0	-	-	-	-	87

Назначение и область применения деревянной крепи

6. ПАРАМЕТРЫ СРЕДСТВ УСИЛЕНИЯ КРЕПИ

Средства усиления основной крепи	N_{s},\text{кН}
Гидравлические стойки типа 2ГВС или 2ГСК	300
Стойки трения постоянного сопротивления типа Т	250
Стойки усиления типа КМП-4 с кулачковыми замками	250
Крепи усиления типа КУ	400
Деревянные стойки высотой 2,0 — 2,5 м при диаметре 20 см или, соответственно, 2,6 — 3,5 м при 24 см	200
Промежуточные рамы крепи	См. пп. 2, 3, 4, 5 Прил. 1
Металлическая крепь с приваренными упорными планками или дополнительными хомутами	1,3N_{s} (см. п. 2 Прил. 1)
Стропильная крепь	См. пп. 2, 5 Прил. 1

7. ПАРАМЕТРЫ СПОСОБОВ АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

7.1. Скважинная разгрузка

7.1.1. Разгрузку пород скважинами применяют в одиночных выработках вне зоны влияния очистных работ, а также в погашаемых за первым очистным забоем, присечных и повторно используемых выработках.

Разгрузочные скважины бурят по угольному пласту в одной горизонтальной плоскости длиной 8 — 10 м, диаметром 250 — 400 мм с расстоянием между ними 0,8 — 1,0 диаметра скважины.

7.1.2. Разгрузочные скважины на пластах мощностью свыше 1,2 м бурят по методу многорядного расположения скважин. Их диаметр 200 — 300 мм. Количество промежуточных рядов скважин зависит от мощности угольного пласта. Расстояние между скважинами двух соседних рядов в проекции на горизонтальную ось должно составлять 300 — 500 мм.

7.1.3. На гидрорудниках разгрузочные скважины бурят на расстоянии не более 10 м от забоя выработки. Параметры способа: диаметр скважин 500 мм, длина 4 — 5 м, расстояние между ними 0,6 — 1,0 м.

7.1.4. На газообильных шахтах разгрузочные скважины необходимо уплотнять мочевино-формальдегидной смолой-изопеной или тиксотропной заполняющей массой, состоящей из активированного бетонита, цемента и воды.

7.1.5. Для расширения области применения присечных выработок производят разгрузку массива угля впереди очистного забоя в погашаемой выработке по следующей схеме: разгрузочные скважины диаметром 200 — 300 мм бурят в боках погашаемой выработки по углю в обе стороны. При этом со стороны будущей присечной выработки глубину скважины принимают больше на величину ее ширины.

7.2. Щелевая разгрузка

7.2.1. Щелевую разгрузку применяют в одиночных выработках, находящихся вне зоны влияния очистных работ, а также в погашаемых за первым очистным забоем, присечных и повторно используемых выработках. В случае применения щелевой разгрузки в боках выработки целесообразно проводить щели с обеих ее сторон.

7.3. Взрывощелевая разгрузка (ВЩР)

7.3.2 Область применения для капитальных и подготовительных выработок, находящихся вне влияния очистных работ:

Параметры способа: l_{\text{щ}} = (0,5 - 0,75)b , расстояние между шпурами l = 0,2l_{\text{щ}} , заряд 0,2 — 0,6 кг, длина забойки не менее 1,5 м.

7.3.3 Область применения для выемочных выработок:

(0,4 \div 0,5)< \frac{\gamma H}{mR_{c}} <0,8 ,

где \gamma H — напряженное состояние пород, МПа; m — вынимаемая мощность пласта, м; R_{c} — сопротивление пород сжатию, МПа. Не рекомендуется применять ВЩР в породах обводненных или содержащих большое количество глинистых примесей.

ВЩР следует выполнять при проходке выработок в процессе формирования вокруг выработки зон неупругих деформаций (ЗНД). Эффективность ВЩР тем выше, чем меньше времени прошло с момента проходки выработок. В породах средней прочности формирование ЗНД длится 2 — 3 месяца, в прочных — 4 - 6 месяцев. ВЩР проводят не позднее указанного срока с момента проходки выработки. Шпуры бурят в боках на высоте 0,3 — 0,5 м, через 0,5 м, длина шпуров 2,3 — 2,5 м, длина забойки 1,0 — 1,2 м, угол наклона шпуров к горизонту \alpha_{\text{ш}} = 10 - 30° , к оси выработки — перпендикулярно.

7.3.4. Разновидность ВЩР и скважинной разгрузки: разгрузочные скважины бурят в обеих стенках выработки. Расстояние между скважинами 0,75 — 1,0 м. Диаметр скважин 150 мм, длина 2,5 — 6,0 м. Между ними размещают шпуры диаметром 40 мм, длиной, соответственно, 2,5 — 6,0 м. В шпурах производят взрывание зарядов, в результате происходит развитие трещин между шпурами и скважиной и создается зона пониженных напряжений.

7.3.5. Наиболее эффективен способ ВЩР в сочетании с применением в выработках средств усиления крепи. Шпуры бурят в забое проводимой выработки под углами 25 — 65° на глубину 1,0 — 1,8 м. Стойки трения постоянного сопротивления устанавливают под арку и на опорную плиту со стороны почвы в 30 м впереди очистного забоя и снимают в 30 м позади него. Область эффективного применения: выработки, поддерживаемые вне зоны влияния очистных работ, а также оформляемые позади очистного забоя в выработанном пространстве; породы антрацитовых пластов (высокометаморфизованные, малоразмокаемые).

7.4. Способ активной разгрузки с последующим упрочнением пород (АРПУ)

Способ АРПУ заключается в том, что в подошве горной выработки с помощью буровзрывных работ создается трещиноватая зона. В эту зону через пробуренные тампонажные скважины нагнетают вяжущий раствор. После схватывания раствора в подошве выработки создается монолитная конструкция из упрочненных пород. Параметры способа: проектная глубина зоны разгрузки 2,5 м, количество шпуров по ширине выработки 3 — 4, расстояние между рядами шпуров в продольном и поперечном направлениях 1,2 — 2 м, расход тампонажного раствора на 1 м выработки 0,6 — 0,9 м3. Диаметр шпуров 42 мм. Заряд в шпуре 0,3 — 0,6 кг. Тампонирование производится глубинным съемным инжектором типа КГМИ, насос с сопротивлением 0,5 МПа. Длина напорного трубопровода 20 — 40 м. Раствор В:Ц:П — от 2:1:1 до 1:1:2.

Качество упрочнения пород проверяют реометрическим методом до и после применения способа АРПУ. Сущность метода в изоляции опробываемого интервала шпура герметизирующим устройством и в измерении расхода нагнетаемого воздуха и скорости падения давления в аккумулирующей емкости.

7.5. Отсечное торпедирование

Отсечные скважины (шпуры) бурят диаметром 42 мм на такую высоту, чтобы их забои находились на отметке 0,7 мощности труднообрушающихся пород, но не далее 3,5 — 4 м от контура выработки. Угол наклона скважины в сторону выемочного столба принимают таким, чтобы породный козырек оставался не менее 1 м. При прочности труднообрушающихся пород до 80 МПа расстояние между скважинами должно быть 4 — 5 м, при большей прочности — 2 м.

Длина забойки должна быть не менее 30% длины скважины. Масса заряда определяется его длиной и массой ВВ на 1 м заряда. Мероприятия по технологии взрывания и обеспечению безопасности работ следует выполнять согласно Инструкции по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на выемочных участках (Л.: ВНИМИ, 1982).

Кратчайшее расстояние от очистного забоя до взрываемой скважины должно быть не менее 30 м.

7.6. Упрочнение пород скрепляющими растворами

Применяют три схемы упрочнения пород кровли скрепляющими растворами:

первая — непосредственно после проходки выработки вне зоны влияния очистных работ;

7.6.2. В качестве раствора для кратковременного упрочнения может быть применена мочевино-формальдегидная смола. Наиболее соответствуют требованиям по относительно малым срокам твердения и высокой адгезии магнезиальные суспензии.

Наибольший эффект достигается при двух- трехступенчатом упрочнении. На первой ступени раствор подают в шпур под давлением 1,0 — 2,0 МПа, на следующей — под давлением 100 — 120 МПа, в зависимости от типа насоса.

К примеру, основной рецепт магнезиальной смеси: в 30 л воды растворяют 75 — 80 кг MgCl_{2} , в этот раствор засыпают 100 кг MgO. Раствор смешивают в специальной мешалке в течение 8 — 10 мин. В рабочем текучем состоянии смесь остается около 30 мин (время, используемое для инъекции раствора в шпуры).

Фаза схватывания составляет около 2 ч, полное отвердевание происходит через 40 — 50 ч, при этом прочность магнезиальной смеси достигает 50 — 80 МПа.

Для выполнения подобных работ применяют комплекс необходимого оборудования НВУ-30М, УН-35, УГН-2 и насосы, обеспечивающие требуемую производительность и остальные технические и технологические параметры.

ПРИМЕРЫ ВЫБОРА ТИПА И ПАРАМЕТРОВ КРЕПЕЙ В ВЫРАБОТКАХ

1. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ВНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ ПОЛОГОГО ПАДЕНИЯ

Рис. 23. Расчетная схема к примеру 1

Решение: 1) определяем расчетную прочность пород. Для всех пород принимаем k_{\text{с}} = 0,9 (см. табл. 1). Тогда R_{c} = 91 \cdot 0,9 = 82\text{МПа} ; R_{c_{2}} = 60 \cdot 0,9 = 54\text{МПа} ; R_{c_{3}} = 40 \cdot 0,9 = 36\text{МПа} ; R_{c_{4}} = 18 \cdot 0,9 = 16,2\text{МПа} ; R_{c_{5}} = 38 \cdot 0,9 = 34,2\text{МПа} ; R_{c_{6}} = 65 \cdot 0,9 = 58,5\text{МПа} . Выработка сухая, поэтому прочность не снижается от воздействия влаги (см. п. 5).

Расчетное сопротивление пород кровли сжатию (согласно п. 8) составит

R_{c.\text{кр}} = \frac{82 \cdot 3,98 + 54 \cdot 1,3 + 36 \cdot 0,9}{3,98 + 1,3 + 0,9} = 69,4\text{МПа} ;

R_{c.\text{пч}} = \frac{34,2 \cdot 1,34 + 58,5 \cdot 2,78}{1,34 + 2,78} = 50,6\text{МПа} .

Расчетное сопротивление пород сжатию в боках выработки составит

R_{c.\text{б}} = \frac{36 \cdot 1,3 + 16,2 \cdot 1,2 + 34,2 \cdot 1,06}{1,3 + 1,2 + 1,06} = 28,8\text{МПа} .

Средневзвешенное сопротивление пород кровли и почвы сжатию

R_{c.\text{ср}} = \frac{82 \cdot 3,98 + 54 \cdot 1,3 + 36 \cdot 2,2 + 16,2 \cdot 1,2 + 34,2 \cdot 2,4 + 58,5 \cdot 2,78}{1,5 \cdot 4,12 + 3,56 + 4,12} = 53,4\text{МПа}

2. Смещения пород определяем по формулам (3):

U_{\text{о}.(\text{кр}.\text{пч})} = U_{\text{т }(\text{кр}.\text{пч})}k_{\alpha}k_{\text{ш}}k_{\text{в}}k_{t} ,

U_{\text{о}.\text{б}} = U_{\text{т}.\text{б}}k_{\alpha}k_{\theta}k_{\text{ш}}k_{\text{в}}k_{t} ,

где k_{\alpha} = 1 (см. табл. 2 при \alpha \leq 20^{\circ} ); k_{\theta} = 0,35 при определении боковых смещений; k_{\text{ш}} = 0,2(4,12 - 1) = 0,62 по формуле (4) для почвы и кровли и k_{\text{ш}} = 0,2(3,56 - 1) = 0,51 по формуле (5) для боковых смещений; k_{\text{в}} = 1 (см. п. 12); k_{t} = 1 ; U_{\text{т}.\text{кр}} = 50\text{мм} , U_{\text{т}.\text{пч}} = 160\text{мм} , U_{\text{т}.\text{б}} = 500\text{мм} (см. рис. 2 при H = 800 м и полученных значениях прочности пород кровли, почвы и боков).

3. Нагрузки на 1 м выработки определяем на основании смещений пород кровли по формуле (8):

4. Крепь выбираем согласно п. 14 по Прил. 1, исходя из ширины выработки: при b = 4,12 м принимаем арочную крепь из СВП-22 с планкой ЗСД с сопротивлением в податливом режиме N_{s} = 220\text{кН} ;

5. Плотность крепи выбираем согласно п. 15 по формуле (10): n = P/N_{s} = 77/220>0,3\text{рамы}/\text{м} . Принимаем n = 0,8 рамы/м;

Следовательно, трехзвенная арочная металлическая крепь КМП-А3 из СВП-22 с податливостью до 300 мм (см. Прил. 1) плотностью 0,8 рам/м обеспечит нормальную эксплуатацию рассматриваемой выработки.

H, м	Параметры крепи и плотность ее установки при значениях r_{c.\text{ср}},\text{МПа}
	20	40	60	80
300	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 — 1 рама/м	КМП-А3 из СВП-22, ЗПК, n = 0,8 рамы/м
600	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,33 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 — 1 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, ЗПК, n = 0,8 рамы/м
900	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 2 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 1 — 1,25 рамы/м	То же
1200	КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок ЗПК n = 2,5 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,67 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 1 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м
1500	КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 2 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 2 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,33 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 — 1 рамы/м

2. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ПО ОБРУШЕННЫМ ПОРОДАМ

P = P^{\text{н}}k_{\text{п}}k_{\text{пр}}b ,

где k_{\text{п}} = 1,0 ; b = 4,12 м (см. пример 1); k_{\text{пр}} = 1,0 (см. п. 13); P^{\text{н}} = 31\text{КПа} (см. табл. 4 при U_{\text{о}.\text{кр}} = 46\text{мм} ).

3. Тип и плотность крепи устанавливаем по пп. 14 и 15. При ширине выработки 4,12 м принимаем крепь из СВП-22 с замками ЗПК, сопротивление которой 260 кН. Плотность такой крепи

H, м	Параметры крепи и плотность ее установки при R_{c.\text{ср}},\text{МПа}
	20	40	60	80
300	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗСД, n = 0,8 рамы/м
600	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,67 рамы/м	То же
900	КМП-А5 с ножкой 700 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 2,25 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗСД,
		n = 1,5 рамы/м	n = 0,8 рамы/м
1200	КМП-А5 с ножкой 900 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 2,5 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК,		КМП-А3 из СВП-22, замок ЗСД, n = 0,8 рамы/м
		n = 2 рамы/м	n = 1,1 рамы/м
1500	КМП-А5 с ножкой 1200 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 3 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 700 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 2,5 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК,
			n = 1,67 рамы/м	n = 1 рамы/м

3. ВЫРАБОТКА, ПОГАШАЕМАЯ ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ ОДИНОЧНОЙ ЛАВЫ

а. Условия (рис. 24) аналогичны примеру 1, причем H = 800 м; R_{c.\text{кр}} = 69,4\text{МПа} ; R_{c.\text{пч}} = 50,6\text{МПа} ; R_{c.c\text{р}} = 53,4\text{МПа} ; S = 10,3 м2, основная кровля пласта — среднеобрушающаяся.

Окончательно плотность установки средств усиления выбираем по технологическим соображениям и принимаем n_{1} = 0,4\text{ст}/\text{м} , т.е. стойку усиления устанавливаем под каждую вторую раму крепи под прогон.

5. Выбираем крепь по податливости в соответствии с п. 14;

Принимаем трехзвенную крепь КМП-А3 из СВП-22 с податливостью 400 мм, плотностью 0,8 рамы/м. Последнюю в зоне влияния очистных работ на расстоянии 30 м впереди забоя лавы (см. табл. 12) необходимо усилить металлическими стойками трения под каждой второй рамой под прогон.

Примечание. В качестве примера в табл. 41 даны результаты выбора металлической податливой крепи для выработок, погашаемых позади забоя лавы, поддерживаемых на других глубинах и в других породах при прочих условиях, указанных в примере 3.

Таблица 41

H, м	Параметры основной крепи и средств усиления при R_{c.\text{ср}},\text{МПа}
	20	40	60	80
300	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 — 1 рамы/м;	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м
		Без усиления крепи
600	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК,		«»	«»
	n = 1,33 рамы/м	n = 1 рама/м;
	Металлические стойки трения, 0,75 ст/м	Без усиления крепи
900	КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 2 рамы/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК,		«»
		n = 1,25 рамы/м;	n = 0,8 рамы/м;
	Металлические стойки трения			Без усиления крепи
	n_{1} = 1\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,63\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,4\text{ст}/\text{м}
1200	КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 2,5 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП — 22, замок ЗПК,		КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК; n = 0,8 рамы/м
		n = 1,67 рамы/м	n = 1 рама/м
	Без усиления крепи	Металлические стойки трения
		n_{1} = 0,9\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,5\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}
1500	КМП-А5 с ножкой 1200 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 3,0 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 700 мм из замок ЗПК,		То же
		n = 2 рамы/м	n = 1,67 рамы/м
	Без усиления крепи	Металлические стойки трения
		n_{1} = 1\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,75\text{ст}/\text{м}

г. Условия: глубина горных работ 300 м, R_{c.\text{ср}} = 40\text{МПа} , ширина выработки 3,4 м при S = 10 м2, проходка буровзрывная.

Решение: 1) Выбираем основную крепь. Определяем U_{\text{о}.\text{кр}} по формуле (12), P^{\text{н}} из табл. 4, P по формуле (8), n по формуле (10): U_{\text{о}.\text{кр}} = 25\text{мм} , P^{\text{н}} = 24\text{кПа} , P = 81,6 кН/м. Принимаем смешанную крепь: деревянные стойки и металлический верхняк из СВП-22. Из Прил. 1 п. 4 имеем N_{s} = 160\text{кН} . Следовательно, n >= 81,6 / 160 >= 0,5, принимаем 0,8 рамы/м.

2. Проверяем необходимость усиления смешанной крепи в зоне влияния первой лавы. Определяем U_{\text{кр}} по формуле (12), \text{Р}_{1} по табл. 4, \text{Р}_{1} по формуле (8):

д. Условия аналогичны примеру г, но при R_{c.\text{ср}} = 20\text{МПа} .

Решение: 1) U_{\text{о}.\text{кр}} = 81,4\text{мм} , P^{\text{н}} = 32\text{кПа} , P = 108,8 кН/м, n = 108,8 / 160 = 0,8 рамы/м.

2. U_{\text{кр}} = 296\text{мм} , \text{Р}_{1}^{\text{н}} = 78\text{кПа} , \text{Р}_{1} = 265\text{кНм} , n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м} .

Решение: 1) Выбираем основную крепь. Определяем U_{\text{о}.\text{кр}} = U_{\text{т}.\text{кр}}k_{\alpha}k_{\text{ш}}k_{\text{б}}k_{t} , где U_{\text{т}.\text{кр}} = 100\text{мм} , k_{\alpha} = k_{\text{в}} = k_{t} = 1 , k_{\text{ш}} = 0,54 , U_{\text{о}.\text{кр}} = 54\text{мм} , P^{\text{н}} = 27\text{кПа} (из табл. 4). k_{\text{п}} = k_{\text{пр}} = 1 (см. п. 13), P = 27 · 1 · 1 · 3,7 = 100 кН/м.

Принимаем крепь КМП-А3, имеющую замки с плоскими планками. Из Прил. 1 (п. 2) следует: N_{s} = 190\text{кН} .

Определяем плотность установки крепи: n >= 100 / 190 >= 0,5.

Принимаем n = 0,8 рамы/м.

2. Проверяем необходимость усиления металлической крепи в зоне влияния первой лавы. Определяем U_{\text{кр}} по формуле (12), \text{Р}_{1}^{\text{н}} по табл. 4, \text{Р}_{1} по формуле (8): U_{\text{кр}} = 104\text{мм} , \text{Р}_{1}^{\text{н}} = 42\text{кПа} , \text{Р}_{1} = 155,4\text{кНм} , n_{1} \geq \frac{P_{1} - nN_{s}}{N_{s_{1}}} . Предусматриваем в качестве средства усиления деревянные стойки (N_{s_{1}} = 200\text{кН }) .

n_{1} \geq \frac{155,4 - 0,8 \cdot 190}{200} \approx 0 . Усиление крепи не требуется.

ж. Условия аналогичны примеру е, но в качестве основной принимаем деревянную крепь, N_{s} = 70\text{кН} при b = 3,4 м (см. Прил. 1 п. 6).

Решение: 1) По аналогии с примером е имеем U_{\text{о}.\text{кр}} = 54\text{мм} , P^{\text{н}} = 25\text{кПа} , P = 85 кН/м, n \geq P/N_{s} \geq 85/70 \geq 1,2\text{рамы}/\text{м} . Принимаем n = 1,25 деревянные рамы/м. 2) U_{\text{кр}} = 104\text{мм} , \text{Р}_{1}^{\text{н}} = 42\text{кПа} , \text{Р}_{1} = 142,8\text{кНм} , n_{1} \geq \frac{P_{1} - nN_{s}}{N_{s_{1}}} . Предусматриваем в качестве средств усиления крепи деревянные стойки:

4. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ВПРИСЕЧКУ БЕЗ ОСТАВЛЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ПОЛОСЫ

Условия: выработка (рис. 25) проводится по напластованию на глубине 500 м. Угол падения 10°. Вмещающие породы показаны на рис. 26. Характеристика слоев: 1 — песчано-глинистый сланец. R_{c} = 52\text{МПа} , m = 8 м, 2 — глинистый сланец, R_{c} = 30\text{МПа} , m = 1 м, 3 — уголь, R_{c} = 12\text{МПа} , m = 2,5 м; 4 — глинистый сланец, R_{c} = 28\text{МПа} , m = 1,5 м; 5 — песчаный сланец, R_{c} = 60\text{МПа} , m = 3 м. Расстояние от свода арки до пласта 0,5 м. Выработка пройдена комбайновым способом, сечение в свету до осадки 9 м2, ширина в проходке 3,5 м, высота 3 м. Срок службы выработки 2 года. Выработка сухая, вне тектонических нарушений. Кровля — среднеобрушающаяся.

Рис. 25. Схема проведения выработок вприсечку к выработанному пространству

Рис. 26. Расчетная схема к примеру 4

R_{c.\text{кр}} = \frac{46,8 \cdot 4,75 + 27 \cdot 0,5}{4,75 + 0,5} = \frac{235,8}{5,25} = 44,9\text{МПа} .

R_{c.\text{ср}} = \frac{4,75 \cdot 46,8 + 1,27 + 2,5 \cdot 10,8 + 1,5 \cdot 25,2 + 2 \cdot 54}{5,25 + 3,0 + 3,5} = \frac{422,1}{117,5} = 35,9\text{МПа} .

Плотность основной крепи n \geq P/N_{s} \geq 88,2/190 \geq 0,46\text{рамы}/\text{м} . Принимаем крепь типа КМП-А3 из СВП-22 (замки с прямыми планками и скобами с резьбой) с плотностью 0,8 рамы/м.

2. Средства усиления выбираем на основании расчета смещений пород кровли по формуле:

Определяем нагрузку \text{Р}_{1}^{\text{н}} . Из табл. 4 имеем \text{Р}_{1}^{\text{н}} = 80\text{кПа} .

По формуле (14), предусматривая в качестве средств усиления деревянные стойки, определяем их плотность:

3. Выбираем металлическую крепь по податливости в соответствии с п. 17:

Принимаем трехзвенную крепь КМП-А3 из СВП-22 с податливостью 400 мм плотностью 0,8 рамы/м. В зоне влияния очистных работ на расстоянии 30 м впереди очистного забоя (см. табл. 13) основную крепь усиливаем деревянными стойками под каждую вторую раму под прогон.

Примечание. В качестве примера в табл. 42 даны результаты выбора металлической податливой крепи для присечных выработок, поддерживаемых на других глубинах и в других породах при прочих условиях, указанных в примере 4.

H, м	Параметры основной крепи и средств усиления крепи присечных выработок при R_{c.\text{ср}},\text{МПа}
	20	40	60		80
300	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м Без усиления крепи
600	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м
	Металлические стойки трения, n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}	Без усиления крепи
900	КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 1 рама/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м
	Металлические стойки трения, n = 0,8 ст/м			Без усиления крепи
1200	КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок ЗПК,
	n = 1 рама/м	n = 0,8 рамы/м		n = 0,8 рамы/м		n = 0,8 рамы/м
	Металлические стойки трения					Без усиления крепи
	n = 1 ст/м	n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}		n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}
1500	КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок ЗПК,			КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м
	n = 1,1 рамы/м	n = 1 рама/м
	Металлические стойки трения
	n_{1} = 1,1\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 1,\text{ст}/\text{м}		n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}		n_{1} = 0,4\text{ст}/\text{м} , т.е. под подхват 1 стойка на 2 рамы

5. ВЫРАБОТКА, СОХРАНЯЕМАЯ ДЛЯ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

2. Выбираем основную крепь, устанавливаемую при проведении выработки. Для этого определяем смещения пород кровли по формуле (3), где k_{\alpha} = 1 (см. табл. 2 при \alpha \leq 20^{\circ} ); k_{\text{ш}} = 0,62 — см. формулу (4),

По величине U_{\text{о}.\text{кр}} определяем нагрузку P^{\text{н}} . Из табл. 4 имеем P^{\text{н}} = 38\text{кПа} . По формуле P = P^{\text{н}}k_{\text{п}}k_{\text{пр}}b , где P^{\text{н}} = 38\text{кПа} , \text{К}_{\text{п}} = 1 , k_{\text{пр}} = 1 , b = 4,1 м, имеем

где U_{\text{о}.\text{кр}} = 74,4\text{мм} , k_{\text{кр}} = 1 , k_{s} = 1,15 , k_{\text{к}} = 0,48 , U_{1} = 590\text{мм} .

По формуле (14), предусматривая в качестве средств усиления металлические стойки трения, определяем их плотность:

Протяженность участка усиления крепи равна 25 м (см. табл. 14).

3. Для определения средств усиления крепи позади забоя первой лавы и впереди второго очистного забоя рассчитываем смещения пород по формуле:

где U_{\text{о}.\text{кр}} = 74,4\text{мм} , U_{1} = 590\text{мм} , k_{\text{к}} = 0,48 , m = 1,8 м, k_{\text{охр}} = 0,2 (см. п. 21), k_{t_{1}} = 1 (см. табл. 15), k_{\text{кр}} = 1 , k_{s} = 1,15 .

U_{\text{кр}} = 74,4 + (2 \cdot 590 \cdot 0,48 + 1800 \cdot 0,2 \cdot 1) \cdot 1 \cdot 1,15 = 1139,8\text{мм} .

Определяем суммарную нагрузку на крепь выработки по величине U_{\text{кр}} = 1139,8\text{мм} :

где P_{2}^{\text{н}} = 158\text{кПа} (см. табл. 4), k_{\text{п}} = 1 , k_{\text{пр}} = 1 , b = 4,1 м.

Определяем количество средств усиления на 1 м выработки — см. формулу (18):

Принимаем n_{2} = 2\text{ст}/\text{м} . На участках усиления l_{2} и l_{3} (см. табл. 14) надо устанавливать по две металлические стойки трения на 1 м под прогон.

Примечание. В качестве примера в табл. 43 показаны результаты выбора металлической податливой крепи для выработок, сохраняемых и используемых повторно на других глубинах и в других породах, но при прочих равных условиях, указанных в примере 1.

Таблица 43

H, м	Крепь	Параметры основной крепи и средств усиления крепи при R_{c.\text{ср}},\text{МПа}
		20	40	60	80
300	Основная крепь при проходке	КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 1 рама/м	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК
			n = 1 рама/м		n = 0,8 рамы/м
	Средства усиления крепи впереди забоя первой лавы	Деревянные стойки или металлические стойки трения, n_{1} = 1\text{ст}/\text{м}	Металлические стойки трения
			n_{1} = 1\text{ст}/\text{м}		n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}
	Средства усиления крепи позади забоя первой и впереди забоя второй лавы	n_{2} = 1,6\text{ст}/\text{м} под прогон	Металлические стойки трения
			n_{2} = 1\text{ст}/\text{м}		n_{2} = 1\text{ст}/\text{м} под прогон
600	Основная крепь при проходке	КМП-А5 с ножкой 1200 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,33 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м		КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м
	Средства усиления крепи впереди забоя первой лавы	Металлические стойки трения
		n_{1} = 0,75\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}
	Средства усиления крени позади забоя первой и впереди забоя второй лавы	Металлические стойки трения
		n_{2} = 1,5\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{2} = 1,6\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{2} = 1,1\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{2} = 1\text{ст}/\text{м} под прогон
900	Основная крепь при проходке	КМП-А5 с ножкой 1200 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 2 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22, замок ЗПК,
			n = 1 рама/м	n = 0,8 рамы/м
	Средства усиления крепи впереди забоя первой лавы	Металлические стойки трения
		n_{1} = 1\text{ст}/\text{м} под прогон		n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}
	Средства усиления крепи позади забоя первой и впереди забоя второй лавы	Металлические стойки трения
		n_{2} = 1\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{2} = 1,75\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{2} = 1,6\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{2} = 1,25\text{ст}/\text{м} под прогон
1200	Основная крепь при проходке	КМП-А5 с ножкой 1200 мм из СВП-22, замок ЗПК			КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м
		n = 2,5 рамы/м	n = 1,67 рамы/м	n = 1 рама/м
	Средства усиления крепи впереди забоя первой лавы	Без усиления крепи	Металлические стойки трения
			n_{1} = 0,5\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} = 1\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}
	Средства усиления крепи позади забоя первой и впереди забоя второй лавы	Металлические стойки трения
		n_{2} = 1,75\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{2} = 1,25\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{2} = 1,75\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{2} = 1,6\text{ст}/\text{м} под прогон
1500	Основная крепь при проходке	Не рекомендуется	КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22, замок ЗПК
			n = 2 рамы/м	n = 1,33 рамы/м	n = 0,8 рамы/м
	Средства усиления крепи впереди забоя первой лавы	«»	Металлические стойки трения
			n_{1} = 0,5\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} = 0,6\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}
	То же, позади забоя первой лавы и впереди забоя второй	«»	То же
			n_{2} = 1,2\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{2} = 1,33\text{ст}/\text{м}	n_{2} = 1,6\text{ст}/\text{м}

6. СПАРЕННЫЕ ВЫРАБОТКИ, ПОГАШАЕМЫЕ С ОДНОВРЕМЕННЫМ ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ЦЕЛИКА УГЛЯ

Рис. 28. Схема поддержания спаренных выработок, которые разделяет целик угля, извлекаемый одновременно с очистным забоем

U_{\text{о}.\text{кр}} = 570 \cdot 1 \cdot 0,62 \cdot 0,9 = 318\text{мм} ;

U_{\text{кр}} = U_{\text{о}.\text{кр}} + [U_{1}^{\text{ц}}(1 + k_{\text{ц}}) + \Delta U_{1}^{\text{ц}}]k_{\text{кр}}k_{s}k_{\text{к}} ,

Определяем суммарную нагрузку на крепь выработки:

Плотность средств усиления крепи определяем по формуле (14)

n_{1} \geq \frac{P_{1} - nN_{s}}{N_{s_{1}}} \geq \frac{525 - 1,43 \cdot 260}{250} \geq 0,66\text{ст}/\text{м} .

Принимаем n = 0,71 ст/м, т.е. одна стойка на две рамы под прогон.

Следовательно, в спаренной выработке устанавливают крепь КМП-А5 с дополнительной ножкой 700 мм, из СВП-22, плотность 1,43 рамы/м с усилением в зоне влияния второй лавы металлическими стойками трения из расчета 0,71 ст/м, т.е. одна стойка на две рамы под прогон.

H, м	Крепь, размер целика	Параметры крепи и средств ее усиления, размеры целиков при R_{c.\text{ср}},\text{МПа}
		20	40	60
300	Основная крепь	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м
		b_{\text{ц}} = 30\text{м}	b_{\text{ц}} = 25\text{м}
	Средства усиления крепи	Металлические стойки трения, n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}	Металлические стойки, n = 0,8 ст/м
600	Основная крепь	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК,
		n = 1,25 рамы/м, b_{\text{ц}} = 40\text{м}	n = 1,25 рамы/м, b_{\text{ц}} = 35\text{м}
	Средства усиления крепи	Металлические стойки трения, n_{1} = 1,25\text{ст}/\text{м}	Металлические стойки, n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}
900	Основная крепь	КМП-А5 с ножкой 700 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,43 рамы/м, b_{\text{ц}} = 40\text{м}	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 1 рама/м, b_{\text{ц}} = 35\text{м}
	Средства усиления крепи	Металлические стойки трения
		n_{1} = 1,43\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 1\text{ст}/\text{м}
1200	Основная крепь	КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22, замок ЗПК, n = 2 рамы/м, b_{\text{ц}} = 40\text{м}	КМП-А5 с ножкой 700 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,33 рамы/м, b_{\text{ц}} = 40\text{м}	КМП-А3 из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,1 рамы/м, b_{\text{ц}} = 40\text{м}
	Средства усиления крепи	Металлические стойки трения
		n_{1} = 1\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,75\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,5\text{ст}/\text{м} под прогон
1500	Основная крепь	КМП-А5 с ножкой 1200 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 2 рамы/м, b_{\text{ц}} = 40\text{м}	КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок ЗПК,
			n = 1,67 рамы/м, b_{\text{ц}} = 40\text{м}	n = 1,33 рамы/м, b_{\text{ц}} = 40\text{м}
	Средства усиления крепи	Металлические стойки трения
		n_{1} = 1\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,875\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,75\text{ст}/\text{м} под прогон

7. СПАРЕННЫЕ ВЫРАБОТКИ, РАЗДЕЛЕННЫЕ ПОРОДНОЙ ПОЛОСОЙ, СОЗДАВАЕМОЙ ВО ВРЕМЯ ПРОВЕДЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ОТРАБОТКЕ ВТОРОЙ ЛАВЫ

а. Условия: R_{c.\text{кр}} = 33,3\text{МПа} , R_{c.\text{пч}} = 33,3\text{МПа} , R_{c.\text{ср}} = 30\text{МПа} , k_{\text{к}} = 0,5 ; глубина 900 мм, m = 1,2 м, S = 10,3 м2 (ширина выработки 4,1 м), \alpha = 10^{\circ} (рис. 29). Выработки проводятся спаренными одиночными забоями на расстоянии 40 м одна от другой. Общий срок службы выработки три года; один до влияния лавы I, два — в зоне влияния лавы I до погашения лавой II. Основная кровля пласта — среднеобрушающаяся. Проходка выработок — комбайновая.

Решение: 1) Выбираем основную крепь по аналогии с примером 6. U_{\text{о}.\text{кр}} = 318\text{мм} , P = 369 кН/м, крепь КМП-А5 из СВП-22 с замком ЗПК, n = 1,43 рамы/м.

2. Выбираем средства усиления крепи при отработке первой лавы на основании расчета смещений пород по формуле (20):

P_{1}^{\text{н}} = 140\text{кПа} , P = 1 · 1 · 4,1 · 140 = 574 кН/м;

3. Выбираем средства дополнительного усиления крепи впереди забоя второй лавы на основании расчета смещений пород по формуле (22):

U_{\text{кр}} = U_{\text{о}.\text{кр}} + (1,8U_{1}k_{\text{кр}}k_{\text{к}} + 0,36m)k_{s} .

n_{2} \geq \frac{738 - 1,43 \cdot 260}{250} \geq 1,46\text{ст}/\text{м} .

б. Условия: аналогичны, примеру а, но спаренные выработки проводят общим забоем по углю.

Решение: 1) Выбираем основную крепь в спаренных выработках на основании расчета смещений по формуле:

U_{\text{о}.\text{кр}} = 0,2 \cdot 1200 \cdot 1 = 240\text{мм} .

где m = 1200 мм, U_{1} = 810\text{мм} (см. рис. 4), k_{\text{к}} = 0,5 (см. рис. 5), k_{\text{кр}} = 1 (см. табл. 10), k_{s} = 1 ;

n_{1} \geq \frac{483,8 - 1,25 \cdot 260}{250} \geq 0,64\text{ст}/\text{м} .

U_{\text{кр}} = (1,8U_{1}k_{\text{кр}}k_{\text{к}} + 0,36m)k_{s} ,

H, м	Крепь	Параметры основной крепи и средств ее усиления при R_{c.\text{ср}},\text{МПа}
		20	40	60	80
600	Основная крепь	КМП-А5 с ножкой 1200 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,25 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 900 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 0,8 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, замок, n = 0,8 рамы/м
	Средства усиления крепи впереди забоя первой лавы	Металлические стойки трения			Без усиления крепи
		n_{1} = 1,25\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,4\text{ст}/\text{м} под прогон
	То же второй	То же, n_{2} = 1,5\text{ст}/\text{м} под прогон	То же, n_{2} = 0,8\text{ст}/\text{м} под прогон		Металлические стойки трения, n_{2} = 0,4\text{ст}/\text{м} под прогон
900	Основная крепь	КМП-А5 с ножкой 1200 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,33 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22, замок ЗПК,
			n = 1 рама/м	n = 0,8 рамы/м
	Средства усиления крепи впереди забоя первой лавы	Металлические стойки трения,
		n_{1} = 0,75\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} = 1\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,4\text{ст}/\text{м} под прогон
	То же, впереди забоя второй лавы	То же, n_{2} = 1,5\text{ст}/\text{м}	То же, n_{2} = 2\text{ст}/\text{м}	То же, n_{2} = 0,8\text{ст}/\text{м}
1200	Основная крепь	КМП-А5 с ножкой 1200 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 1,67 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 900 мм, из СВП-22, замок ЗПК
			n = 1,33 рамы/м	n = 0,8 рамы/м
	Средства усиления крепи впереди забоя первой лавы	Металлические стойки трения
		n_{1} = 0,875\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} = 0,75\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,4\text{ст}/\text{м} под прогон
	То же, впереди забоя второй лавы	То же, n_{2} = 1,75\text{ст}/\text{м}	То же, n_{2} = 1,33\text{ст}/\text{м}	То же, n_{2} = 1,5\text{ст}/\text{м}	То же, n_{2} = 0,8\text{ст}/\text{м}
1500	Основная крепь	КМП-А5 с ножкой 1200 мм, из СВП-22, замок ЗПК, n = 2,0 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 900 мм, из СВП-22, замок ЗПК
			n = 1,67 рамы/м	n = 1,25 рамы/м	n = 0,8 рамы/м
	Средства усиления крепи впереди забоя первой лавы	Металлические стойки трения
		n_{1} = 0,875\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} = 0,83\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} = 0,875\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} = 0,8\text{ст}/\text{м}
	То же, впереди забоя второй лавы	То же, n_{2} = 1,25\text{ст}/\text{м}			То же, n_{2} = 1\text{ст}/\text{м} под прогон
		под прогон	под прогон	под прогон

8. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ (ОФОРМЛЯЕМАЯ) ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Условия: R_{c.\text{кр}} = 33,3\text{МПа} , R_{c.\text{пч}} = 33,3\text{МПа} , R_{c.\text{ср}} = 30\text{МПа} , k_{\text{к}} = 0,5 , H = 900 м, m = 1,2 м, S = 10,3 м2, ширина выработки 4,1 м. Выработка охраняется породной полосой (рис. 30).

U_{\text{кр}} = 0,2 \cdot 1200 \cdot 1 = 240\text{мм} .

2. Расчетную нагрузку на крепь находим согласно п. 13 по величине U_{\text{кр}} = 240\text{мм} . Из табл. 4 имеем P^{\text{н}} = 78\text{кПа} .

3. Плотность установки рам крепи определяем по формуле (12), принимая КМП-А3 из СВП-22 с сопротивлением 260 кН (замок ЗПК):

4. Проверяем металлическую крепь по податливости: \Delta \geq U_{\text{кр}}k_{\text{ос}} \geq 240 \cdot 0,87 \geq 209\text{мм} . Крепь КМП-А3 по податливости подходит.

Далее, в табл. 46 показаны примеры выбора крепи в выработках, оформляемых позади очистного забоя, при m = 1 — 1,5 м и способах охраны выработки породной полосой, возводимой с помощью пневмозакладочных комплексов, двойными двусторонними породными полосами или одинарной полосой, выкладываемой вручную.

Таблица 46

m, м	n, рам/м, основной крепи (КМП-А3, СВП-22, ЗПК) при охране выработки полосами
	породной	двойными двусторонними	бутовой
1,0	1,0	1,33	1,33
1,2	1,25	1,67	1,67
1,5	1,33	1,67	2,0

9. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ (ОФОРМЛЯЕМАЯ) ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ И СОХРАНЯЕМАЯ ДЛЯ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

H, м	m, м	Параметры основной крепи и средств ее усиления при, R_{c.\text{ср}},\text{МПа}
		20	30	40	50
300	1,0	КМП-А3, СВП-22, ЗПК, n = 1,0 рамы/м
		Металлические стойки трения
		n_{1} \geq 0,65\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} \geq 0,4\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} \geq 0,3\text{ст}/\text{м} под прогон
600	1,0	КМП-А5 с ножкой 700 мм. СВП-22, ЗПК, n = 1,0 р./м	КМП-А3, СВП-22, ЗПК, n = 1,0 рамы/м
		Металлические стойки трения
n_{1} \geq 0,85\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} \geq 0,8\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} \geq \text{ст}/\text{м} под прогон
				900	1,0
КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 1,1 рамы/м	Металлические стойки трения	n_{1} \geq 1\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,85\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,8\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} \geq 0,7\text{ст}/\text{м} под прогон	1200	1,0
КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 1,25 рамы/м	Металлические стойки трения	n_{1} \geq 1\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,9\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,85\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} \geq 0,8\text{ст}/\text{м} под прогон	1500	1,0
КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 1,33 рамы/м	Металлические стойки трения	n_{1} \geq 1\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,9\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,85\text{ст}/\text{м} под прогон
		300	1,5
КМП-А3, СВП-22, ЗПК, n = 1,33 рамы/м	Металлические стойки трения	n_{1} \geq 0,5\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,2\text{ст}/\text{м} под прогон
				600	1,5
КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 1,33 рамы/м	Металлические стойки трения	n_{1} \geq 0,6\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,5\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,3\text{ст}/\text{м} под прогон
			900	1,5
КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 1,33 рамы/м	Металлические стойки трения	n_{1} \geq 0,65\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,6\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,5\text{ст}/\text{м} под прогон
				1200	1,5
КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 1,67 рамы/м	Металлические стойки трения	n_{1} \geq 0,7\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,6\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,5\text{ст}/\text{м} под прогон
		1500	1,5
КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 2,0 рамы/м	Металлические стойки трения	n_{1} \geq 0,8\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,7\text{ст}/\text{м} под прогон
		n_{1} \geq 0,6\text{ст}/\text{м} под прогон	n_{1} \geq 0,5\text{ст}/\text{м} под прогон		10. ВЫРАБОТКА ВНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ

Условия: откаточный штрек, b = 4 м, h = 3 м, S = 10 м2, пройден буровзрывным способом по пласту мощностью m = 2 м с углом падения \alpha = 60^{\circ} (рис. 32).

Рис. 32. Расчетная схема к примеру 10

В основной кровле залегает алевролит мощностью 5,5 м и прочностью R_{c} = 40\text{МПа} . Непосредственная кровля — аргиллит, R_{c} = 25\text{МПа} , m = 2,5 м. Прочность угля 10 МПа, В непосредственной почве залегает алевролит, R_{c} = 40\text{МПа} , m = 2 м. Ниже расположен мощный песчаник, R_{c} = 80\text{МПа} . Срок службы выработки 10 лет, глубина H = 800 м, тектоническая нарушенность незначительная, обводненность слабая.

Решение: 1) Определяем расчетное сопротивление сжатию пород в кровле, почве и боках в соответствии с п. 8. Коэффициент k_{c} (см. табл. 1) принимаем 0,9.

Согласно условию и рис. 32 по формуле (2) определяем

R_{c.\text{в}.\text{б}} = 0,9 \frac{3,4 \cdot 40 + 4,2 \cdot 25 + 0,4 \cdot 10}{8} = 27,6\text{МПа} ;

2. Находим расчетные смещения пород по формулам (3) при k_{\alpha} = 0,6 (см. табл. 2), k_{\theta} = 1,5 , k_{\text{ш}} = 0,6 (для кровли и почвы) и 0,4 — для боков — см. формулы (4) и (5), k_{\text{в}} = 1 , k_{t} = 1 , U_{\text{т}.\text{кр}} = 750\text{мм} , U_{\text{т}.\text{пч}} = 290\text{мм} , U_{\text{т}.\text{в}.\text{б}} = 550\text{мм} (см. рис. 2, при H = 800 м и соответствующих значениях R_{c.\text{кр}} , R_{c.\text{пч}} , R_{c.\text{б}} ):

U_{\text{о}.\text{в}.\text{б}} = 550 \cdot 0,6 \cdot 1,5 \cdot 0,4 \cdot 1 = 198\text{мм} ,

U = \sqrt{U_{\text{о}.\text{кр}}^{2} + U_{\text{о}.\text{в}.\text{б}}^{2}} = \sqrt{270^{2} + 198^{2}} = 335\text{мм} .

5. Проверяем выбранную крепь по податливости по формуле (30) при k_{\text{ос}} = 0,85 , k_{\text{ус}} = 1 (см. табл. 7, 8).

\Delta \geq 0,7 \cdot 374,4 \cdot 0,85 \cdot 1 \cdot 1 \geq 223\text{мм} .

11. ВЫРАБОТКА, ПОГАШАЕМАЯ ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ В УСЛОВИЯХ КРУТОГО ПАДЕНИЯ

Условия аналогичны примеру 10. Основная кровля пласта — среднеобрушающаяся.

Решение: 1) Основную крепь и плотность ее установки принимаем аналогично примеру 10: крепь КМП-А4 из СВП-22 с замком ЗПК ( \Delta = 400\text{мм} , N_{s} = 260\text{кН} ), n = 1,43 рамы/м.

2. Выбираем средства усиления крепи на основании расчета смещений пород кровли по формуле (31):

где U_{\text{о}.\text{кр}} = 270\text{мм} (см. пример 10), U_{1} = 420\text{мм} (см. рис. 11, при H = 800 м и R_{c.\text{ср}} = 28,2\text{МПа} ), k_{\text{к}} = 0,84 (при R_{c.\text{кр}} = 21,9\text{МПа} , R_{c.\text{пч}} = 38,2\text{МПа} ) — из рис. 5б, k_{\text{кр}} = 1 (см. табл. 10), k_{s} = 1 (см. табл. 11), k_{\alpha}\prime = 1 (см. п. 28).

По формуле (8) находим общую расчетную нагрузку на крепь при P_{1}^{\text{н}} = 122\text{кПа} (из табл. 4 при U_{\text{кр}} = 623\text{мм} ):

В качестве средств усиления выбираем деревянные стойки с N_{s_{1}} = 200\text{кН} (см. Прил. 1).

По формуле (14) определяем необходимую плотность установки средств усиления:

Принимаем n_{1} = 0,71\text{ст}/\text{м} , т.е. стойки усиления необходимо устанавливать под прогон на две рамы на длине не менее 30 м (см. табл. 12). Согласно табл. 8 имеем k_{\text{ус}} = 0,85 .

3. Проверяем основную крепь по податливости, пользуясь формулой (30), исходя из общих смещений, определяемых по формуле (32):

Таким образом, принимаем крепь КМП-А4 из СВП-22 с замком ЗПК, плотность установки 1,43 рамы/м. Не менее чем за 30 м перед забоем лавы принимаем средства усиления — деревянные стойки, устанавливаемые из расчета одной на две рамы под прогон.

12. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ВПЕРЕДИ ЗАБОЯ ЛАВЫ И СОХРАНЯЕМАЯ ЗА НИМ НА ВЕСЬ СРОК СЛУЖБЫ ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА В УСЛОВИЯХ КРУТОГО ПАДЕНИЯ

Условия аналогичны примеру 10. Основная кровля пласта — среднеобрушающаяся. Срок службы выработки после отхода очистного забоя t_{1} = 18\text{мес} . Со стороны выработанного пространства выработка охраняется бутовой полосой высотой m' = m, k_{\text{о}}\prime_{\text{хр}} = 0,15 .

U_{\text{кр}} = U_{\text{о}.\text{кр}} + (U_{1}k_{\text{к}} + mk_{\text{о}}\prime_{\text{хр}})k_{\text{кр}}k_{s}k_{\alpha}\prime ,

P_{2} = P_{2}^{\text{н}}k_{\text{п}}k_{\text{пр}}b = 151 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 4 = 604\text{кН}/\text{м} .

В качестве средств усиления крепи за очистным забоем принимаем металлические стойки (N_{s_{2}} = 250\text{кН }) . По формуле (18) находим плотность их установки:

4. Проверяем основную крепь по податливости, пользуясь выражением (30), исходя из общих смещений пород, определяемых по формуле (34):

U_{\text{общ}} = 270 + 104 + (420 + 2000 \cdot 0,15 + 37 \cdot 18) \cdot 1 \cdot 1 \cdot 1 = 1769\text{мм} .

\Delta \geq 0,7U_{\text{общ}}k_{\text{ос}}k_{\text{ус}} ,

13. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ВПЕРЕДИ ЗАБОЯ И СОХРАНЯЕМАЯ ЗА НИМ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ПОВТОРНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИ ОТРАБОТКЕ НИЖЕЛЕЖАЩЕГО ЭТАЖА (ПОДЭТАЖА) В УСЛОВИЯХ КРУТОГО ПАДЕНИЯ

Условия аналогичны примерам 10 — 12 (см. рис. 27). Откаточный штрек сохраняется за лавой с помощью деревянной органной крепи и используется в качестве вентиляционного при отработке нижележащей лавы. Срок службы выработки за верхней лавой (до погашения после прохода нижней) t = 12 мес.

Решение: 1) Принята крепь КМП-А4 (по аналогии в качестве основной, N_{s} = 260\text{кН} , \Delta = 400\text{мм} ), плотность 1,43 рамы/м. При этом U_{\text{о}.\text{кр}} = 270\text{мм} , U_{\text{о}.\text{пч}} = 104,4\text{мм} , U_{1} = 420\text{мм} , \upsilon_{1} = 11\text{мм}/\text{мес} , k_{\text{п}} = k_{\text{пр}} = k_{s} = k_{\text{кр}} = k_{\alpha}\prime = 1 , k_{\text{к}} = 0,84 , k_{\text{о}}\prime_{\text{хр}} = 0,12 ;

2. Средства усиления впереди забоя первой лавы выбираем на основании смещений пород кровли U_{\text{кр}} , определяемых по формуле (31):

\text{Р}_{1} = 121 \cdot 4 \cdot 1 \cdot 1 = 484\text{кН}/\text{м} .

Впереди первой (верхней) лавы средства усиления крепи принимаем 0,71 ст/м под прогон.

Проверяем основную крепь (по податливости) по формуле (30), на основании общих смещений пород, получаемых из выражения (32):

По формуле (31) находим: 0,7 \cdot 794 \cdot 0,85 \cdot 0,83 = 392\text{мм }<\Delta . Условие по податливости соблюдается.

3. Средства усиления крепи позади первой и впереди второй лавы выбираем на основании смещений пород кровли U_{\text{кр}} , определяемых по формуле (35):

P_{2} = P_{2}^{\text{н}}k_{\text{п}}k_{\text{пр}}b = 161 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 4 = 644\text{кН}/\text{м} .

Проверяем по податливости основную крепь по формуле (30), в которой U_{\text{общ}} находим из выражения (36):

Условие (30) не удовлетворяется. Увеличив плотность только средств усиления, в данном случае погасить смещение пород невозможно.

Следует увеличить плотность как средств усиления впереди второй лавы, так и основной крепи, сооружаемой в процессе проведения выработки. Тогда, приняв n = 2,5 рамы/м (P = 650 кН/м, k_{\text{ос}} = 0,59 ) и n_{2} = 2,5\text{ст}/\text{м} (k_{\text{ус}} = 0,55) по формуле (30), имеем:

14. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ВПРИСЕЧКУ К ВЫРАБОТАННОМУ ПРОСТРАНСТВУ В УСЛОВИЯХ КРУТОГО ПАДЕНИЯ

Решение: 1) Основную крепь выбираем на основании расчетных смещений пород кровли U_{\text{о}}\prime_{.\text{кр}} , определяемых по формуле (37):

U_{\text{о}}\prime_{.\text{кр}} = (170 + 2 \cdot 40) \cdot 0,7 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 0,84 = 147\text{мм} .

Выбираем крепь КМП-А4 ( N_{s} = 260\text{кН} , \Delta = 400\text{мм} ) и по формуле (11) находим n \geq P/N_{s} = 0,86\text{рам}/\text{м} . Принимаем n = 1 рама/м.

2. Выбираем средства усиления на основании смещений пород кровли U_{\text{к}}\prime_{\text{р}} , рассчитываемых по формуле (38):

U_{\text{к}}\prime_{\text{р}} = 147 + 420 \cdot 0,7 \cdot 0,84 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 1 = 394\text{мм} .

n_{1} \geq \frac{P_{1} - nN_{s}}{N_{s_{1}}} \geq \frac{400 - 1 \cdot 260}{200} \geq 0,7\text{ст}/\text{м}

Принимаем n_{1} = 1\text{ст}/\text{м} , k_{\text{ус}} = 0,7 ;

3. Проверяем по податливости основную крепь по формуле (30), в которой U_{\text{общ}} определяем по формуле:

U_{\text{общ}} = U_{\text{о}}\prime_{.\text{кр}} + U_{\text{о}}\prime_{.\text{пч}} + [\upsilon_{\text{о}}\prime(t - 2) + U_{1}\prime]k\prime k_{\text{кр}}k_{s}k_{\alpha}\prime

При K_{\text{ос}} = 0,94 , k_{\text{ус}} = 0,7 (см. ранее) имеем:

0,7 \cdot 908 \cdot 1 \cdot 0,7 \cdot 0,94 = 418\text{мм }>\Delta .

Условие не выполняется, следовательно, необходимо увеличить плотность основной крепи и средств усиления, например, до n = 1,25 рам/м и n_{1} = 1,25\text{ст}/\text{м} . При этом k_{\text{ос}} = 0,87 , k_{\text{ус}} = 0,65 , и тогда 0,7 \cdot 0,87 \cdot 0,65 \cdot 908 = 359\text{мм } \leq \Delta .

15. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ (ОФОРМЛЯЕМАЯ) ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ И ПОДДЕРЖИВАЕМАЯ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ В УСЛОВИЯХ КРУТОГО ПАДЕНИЯ

Решение: 1) Основную крепь выбираем по расчетным смещениям пород кровли, определяемым по формуле (41):

U_{\text{кр}} = 0,15 \cdot 2000 \cdot 1 \cdot 1 = 300\text{мм} .

Принимаем крепь КМП-А4 ( N_{s} = 260\text{кН} , \Delta = 400\text{мм} ) и по формуле (11) находим n \geq P/N_{s} = 344/260 = 1,32\text{рамы}/\text{м} . По табл. 7 принимаем n = 1,33 рамы/м (k_{\text{ос}} = 0,85) .

2. Проверяем по податливости металлическую крепь по формуле (30), в которой U_{\text{общ}} находим из выражения (42):

U_{\text{общ}} = 0,15 \cdot 200 + 51 \cdot 12 \cdot 1 \cdot 1 = 912\text{мм} .

16. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ВПЕРЕДИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ ПО ЗАВАЛУ (ОБРУШЕННЫМ ПОРОДАМ) И ПОДДЕРЖИВАЕМАЯ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ В УСЛОВИЯХ КРУТОГО ПАДЕНИЯ

Условия аналогичны примеру 10, вентиляционный штрек проводится по завалу (обрушенным породам) и поддерживается в выработанном пространстве до погашения лавой в течение 12 мес.

Решение: 1) Основную крепь выбираем на основании расчетных смещений U с учетом коэффициента 1,5. Из решения примера 10 имеем: U_{\text{о}.\text{кр}} = 270\text{мм} , U_{\text{о}.\text{пч}} = 104\text{мм} , U_{\text{о}.\text{в}.\text{б}} = 165,6\text{мм} . Расчетное смещение согласно формуле (29) U = 317 мм.

По значениям 1,5U = 1,5 · 317 = 475,5 м находим из табл. 4 значение P^{\text{н}} = 108\text{кПа} . По формуле (8) при k_{\text{п}} = k_{\text{пр}} = 1 , b = 4 м имеем P = 108 · 1 · 1 · 4 = 432 кН/м.

Принимаем крепь КМП-А4 ( N_{s} = 260\text{кН} , \Delta = 400\text{мм} ) и по формуле (10) находим:

Принимаем n = 1,67 рамы/м с k_{\text{ос}} = 0,81 .

2. Средства усиления крепи выбираем на основании расчетных смещений пород кровли, определяемых по формуле (43):

U_{\text{кр}} = 1,5U_{\text{о}.\text{кр}} + (U_{1} + \upsilon_{2}t)k_{\text{к}}k_{\text{кр}}k_{s}k_{\alpha}\prime,

Выбираем в качестве средств усиления деревянные стойки (N_{s_{1}} = 200\text{кН }) и по формуле (14) находим:

n_{1} \geq \frac{656 - 1,67 \cdot 260}{200} \geq 1,1\text{ст}/\text{м} .

.

0,7 \cdot 0,81 \cdot 0,68 \cdot 1489 = 574\text{мм }>\Delta .

Условие не удовлетворяется, необходима крепь с бульшей податливостью. Принимаем КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22, с замком ЗПК ( \Delta = 600\text{мм} , N_{s} = 260\text{кН} ), плотность 1,67 рамы/м. Впереди забоя лавы на расстоянии 35 м устанавливаем в качестве средств усиления крепи деревянные стойки под прогон (n_{1} = 1,1\text{ст}/\text{м}) .

17. ВЫРАБОТКА, ПРОЙДЕННАЯ В РАЗГРУЖЕННОЙ ЗОНЕ ОТ НАДРАБОТКИ И ПОГАШАЕМАЯ ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ ОДИНОЧНОЙ ЛАВЫ

Выработка проводится в разгруженной зоне под выработанным пространством пласта на расстоянии от него 20 м по нормали.

Решение аналогично примеру 3, но при расчете смещений пород по формулам (3) и (12) правую часть выражений умножаем на коэффициент, принимаемый равным 0,8.

18. ВЫРАБОТКА, ПРОЙДЕННАЯ В РАЗГРУЖЕННОЙ ЗОНЕ ОТ ПОДРАБОТКИ И ПОГАШАЕМАЯ ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ ОДИНОЧНОЙ ЛАВЫ

Условия аналогичны примеру 3. Выработка проводится в разгруженной зоне над выработанным пространством пласта на расстоянии 40 м по нормали.

Решение аналогично примеру 3, но при расчете смещений пород по формулам (3) и (12) правую часть выражений умножаем на коэффициент, принимаемый равным 0,8.

19. ВЫРАБОТКА, ПРОЙДЕННАЯ И ПОДДЕРЖИВАЕМАЯ ПОД КРАЕВОЙ ЧАСТЬЮ ВЫШЕЛЕЖАЩЕГО ПЛАСТА И ПОГАШАЕМАЯ ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ ОДИНОЧНОЙ ЛАВЫ

Условия: R_{c.\text{ср}} = 20\text{МПа} , H = 600 м, \alpha = 10^{\circ} , h_{\text{н}} = 20\text{м} . Выработка находится под кромкой надрабатывающего пласта, в толще междупластья нет мощных слоев песчаника, k_{\text{кр}} = 1 , k_{s} = 1 (S = 10,3 м2), проходка — комбайновая. Ширина выработки 4,1 м.

Решение: 1) Выбираем основную крепь и средства ее усиления для участка выработки, находящегося под кромкой надрабатывающего пласта. Для этого определим k_{\text{од}} , установив отношение h_{\text{н}}/h_{\text{б}.\text{н}} . Из табл. 26, задаваясь условием \Delta>500\text{мм} , найдем h_{\text{б}.\text{н}} = 0,5h_{\text{б}.\text{н}.\text{табл}} , где h_{\text{б}.\text{н}.\text{табл}} = 110\text{м} . Следовательно, h_{\text{б}.\text{н}} = 55\text{м} . По условию h_{\text{н}} = 20\text{м} . Отношение h_{\text{н}}/h_{\text{б}.\text{н}} = 20/55 = 0,36 . По табл. 20 определяем k_{\text{од}} = 1,6 .

2. Зная k_{\text{од}} , выбираем крепь и средства ее усиления на основании расчета смещений пород по формулам (3) и (12) с введением k_{\text{од}} :

U_{\text{о}.\text{кр}} = U_{\text{т}.\text{кр}}k_{\alpha}k_{\text{ш}}k_{\text{в}}k_{t}k_{\text{од}} ,

Принимаем крепь КМП-А5 из СВП-22 с замком ЗПК, тогда n = 435 / 260 = 1,67 рамы/м; принимаем n = 1,67 рамы/м;

где U_{\text{о}.\text{кр}} = 448\text{мм} , U_{1} = 810\text{мм} (рис. 4), k_{\text{кр}} = 1 (кровля среднеобрушающая), k_{s} = 1 (табл. 11), k_{\text{к}} = 0,5 , k_{\text{од}} = 1,6 , U_{\text{кр}} = 448 + 810 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 0,5 \cdot 1,6 = 1096\text{мм} ; P_{1}^{\text{н}} = 157\text{кПа} , \text{Р}_{1} = 644\text{кН}/\text{м} , n_{1} \geq \frac{644 - 1,67 \cdot 260}{250} \geq 0,83\text{ст}/\text{м} . Принимаем n_{1} = 0,835\text{ст}/\text{м} , т.е. одна стойка под прогон на две рамы;

где U_{\text{кр}} = 1096\text{мм} , k_{\text{ос}} = 0,81 , k_{\text{ус}} = 0,78 , \Delta \geq 1096 \cdot 0,81 \cdot 0,78 \geq 692\text{мм} .

Для участков выработки, попадающих в зону ПГД от кромки подрабатывающего пласта, принимаем крепь КМП-А5 с ножкой 900 мм, из СВП-22, с замком ЗПК, n = 1,67 рамы/м, с усилением в зоне временного опорного давления отрабатываемой лавы металлическими стойками трения из расчета одна стойка под прогон на две рамы.

20. ВЫРАБОТКА, ПРОЙДЕННАЯ И ПОДДЕРЖИВАЕМАЯ НАД ЦЕЛИКОМ УГЛЯ, ОСТАВЛЕННЫМ В НИЖЕЛЕЖАЩЕМ ПЛАСТЕ, И ПОГАШАЕМАЯ ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ ОДИНОЧНОЙ ЛАВЫ

Условия: R_{c.\text{ср}} = 20\text{МПа} , H = 600 м, угол падения 20°, мощность подрабатывающего пласта 1,5 м, пород междупластья — 40 м, выработка проводится комбайном, S = 10,3 м2, b = 4,1 м, основная кровля — среднеобрушающаяся.

Решение: 1) Определяем k_{\text{од}} по табл. 22 на основании отношения h_{\text{п}}/1,5h_{\text{б}.\text{п}} . Из табл. 28 находим h_{\text{б}.\text{п}} = 0,88h_{\text{б}.\text{п}.\text{табл}} , где h_{\text{б}.\text{п}.\text{табл}} = 135\text{м} (см. табл. 29). Следовательно, h_{\text{б}.\text{п}} = 0,88 \times 135 = 119\text{м} .

где U_{\text{т}.\text{кр}} = 500\text{мм} (см. рис. 2), k_{\alpha} = 1 , k_{\text{ш}} = 0,62 , k_{\text{в}} = 1 , k_{t} = 0,9 (см. рис. 3), k_{\text{од}} = 3,5 .

U_{\text{о}.\text{кр}} = 500 \cdot 1 \cdot 0,62 \cdot 1 \cdot 0,9 \cdot 3,5 = 976,5\text{мм} .

U_{\text{кр}} = U_{\text{о}.\text{кр}} + U_{1}k_{\text{кр}}k_{s}k_{\text{к}}k_{\text{од}} ,

\Delta \geq U_{\text{кр}}k_{\text{ос}}k_{\text{ус}} ,

Принимаем крепь КМП-А5 с ножкой 1200 мм, имеющую податливость 1000 мм (см. Прил. 1), из СВП-22, с замком ЗПК. Плотность установки крепи при проходке в зоне ПГД 2,5 рамы/м. В зоне временного опорного давления собственной лавы плотность установки средств усиления (металлических стоек трения) — одна стойка под прогон на 2,5 рамы.

21. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ВНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ В СЛАБЫХ НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОДАХ (НА БУРОУГОЛЬНЫХ ШАХТАХ ДНЕПРОВСКОГО БАССЕЙНА)

Условия: бортовой штрек проводится на глубине 80 м по углю ( R_{c.\text{ср}} = 0,4\text{МПа} , k_{c} = 1 ), в кровле и почве оставляются защитные пачки угля толщиной 0,5 м. Залегание пласта горизонтальное, \alpha = 1 - 2^{\circ} . Выше пласта залегает слой глин мощностью 5 м, в почве обводненные пески (m = 3 м). В результате дренажных работ напор подземных вод отсутствует, выработка обводнена. Бортовой штрек проводится вне влияния смежных выработок, тектонические нарушения отсутствуют. Срок службы выработки — три года.

4. Проверку крепи по податливости производим по формуле (11) из условия \Delta \geq U_{\text{кр}}k_{\text{ос}} , где U_{\text{кр}} = 408,0\text{мм} , k_{\text{ос}} = 0,85 , \Delta \geq 408 \cdot 0,85 \geq 347\text{мм} . Конструктивная податливость принятой крепи выше (\Delta = 700\text{мм}) . Следовательно, крепь отвечает условиям поддержания выработки. Далее в табл. 48 показаны примеры выбора основной крепи, устанавливаемой при проходке в выработке, проводимой в слабых неустойчивых необводненных породах при остальных условиях, соответствующих примеру 21.

H, м	Параметры крепи и средств ее усиления при R_{c.\text{ср}},\text{МПа}
	0,25	0,32	0,4
50	КМП-Т (П) из СВП-22, замок ЗПК, \Delta = 700\text{мм}
	n = 1,0 рамы/м	n = 0,8 рамы/м	n = 0,8 рамы/м
80	То же, n = 1,43 рамы/м	То же, n = 1,25 рамы/м	То же, n = 1,1 рамы/м
120	То же, n = 2 рамы/м		То же, n = 1,67 рамы/м

22. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ В СЛАБЫХ НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОДАХ И ПОГАШАЕМАЯ ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ ОДИНОЧНОЙ ЛАВЫ НА ШАХТАХ ЗАПАДНОГО ДОНБАССА

Условия: выемочная выработка производится по напластованию пород на глубине 370 м. Угол падения пород 2 — 5°. Вмещающие породы обладают естественной влажностью. Литологический состав показан на рис. 33. Характеристика слоев пород: 1 — алевролит, m > 5 м, R_{c} = 15\text{МПа} ; 2 — аргиллит, m = 2 м, R_{c} = 12\text{МПа} ; 3 — уголь, m = 1,2 м, R_{c} = 30\text{МПа} ; 4 — аргиллит, R_{c} = 10\text{МПа} , m = 3 м; 5 — алевролит, m > 6 м, R_{c} = 17\text{МПа} .

Выработка проводится комбайновым способом, S_{\text{св}} до осадки 9,2 м2, ширина в проходке 4,1 м, высота 3,5 м, срок службы 5 лет.

3. Нагрузки на крепь определяем по формуле (46): P = P^{\text{н}}b , где b = 4,1 м, P^{\text{н}} = 110\text{кПа} , P = 4,1 · 110 = 451,5 кН/м.

Далее, в табл. 49 показаны примеры выбора основной крепи и средств ее усиления в выработке, проведенной в слабых неустойчивых породах и погашаемой за очистным забоем, при других породах на различных глубинах, но при прочих условиях, соответствующих примеру 22.

H, м	Параметры крепи и средств ее усиления при R_{c.\text{ср}},\text{МПа}
	2	6	10	20
100	КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 2,5 рамы/м	КМП-А3, СВП-22, ЗПК
		n = 1,1 рамы/м	n = 0,8 рамы/м
	Без усиления крепи
300	Не рекомендуется	КМП-А5 с ножкой 1200 мм, СВП-22, ЗПК, n = 2,5 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 1,67 рамы/м	КМП-А3, СВП-22, ЗПК, n = 1,1 рамы/м
		Металлические стойки под прогон и на лежан, n_{1} = 0,5\text{ст}/\text{м}
500	Не рекомендуется		КМП-А5 с ножкой 1200 мм, СВП-27, ЗПК, n = 2,5 рамы/м	КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-27, ЗПК, n = 2 рамы/м
			Металлические стойки под прогон и на лежан, n_{1} = 0,5\text{ст}/\text{м}

23. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ В СЛАБЫХ НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОДАХ ВПРИСЕЧКУ К ВЫРАБОТАННОМУ ПРОСТРАНСТВУ НА ШАХТАХ ЗАПАДНОГО ДОНБАССА

Условия аналогичны примеру 22. Присечная выработка поддерживается два года до начала влияния очистных работ.

Решение: 1) Выбираем основную крепь в присечной выработке на основании расчета смещений пород кровли по формуле:

где U_{\text{о}}\prime_{.\text{кр}} = 160\text{мм} (см. рис. 20, б, при H = 370 м и R_{c.\text{ср}} = 13,75\text{МПа} ), \upsilon_{o}\prime = 5,5\text{мм}/\text{мес} (см. рис. 21, б), k_{s} = 0,95 (см. табл. 11), t_{o} = 2\text{года} .

Крепь КМП-А3 по этому параметру подходит.

В итоге принимаем в присечной выработке крепь КМП-А3 из СВП-22, с замком ЗПК, плотностью 1,43 рамы/м, с ее усилением впереди очистного забоя деревянными стойками, устанавливаемыми на лежан и под прогон, из расчета одна стойка под две рамы.

Далее, в табл. 50 показаны примеры выбора основной крепи и средств ее усиления в присечной выработке, проводимой в слабых неустойчивых породах, при других породах, на различных глубинах, но при прочих условиях, соответствующих примеру 23.

Таблица 50

H, м	Параметры крепи и средств ее усиления при R_{c.\text{ср}},\text{МПа}
	2	6	10	20
100	КМП-А3 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 1,43 рамы/м	КМП-А3, СВП-22, ЗПК
		n = 1 рама/м	n = 0,8 рамы/м
	Металлические стойки трения под прогон и на лежан
	n_{1} = 0,715\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,5\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,4\text{ст}/\text{м}	Без усиления крепи
300	КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22,		КМП-А3, СВП-22, ЗПК
	n = 1,67 рамы/м	n = 1,43 рамы/м	n = 1,1 рамы/м	n = 0,8 рамы/м
	Металлические стойки трения под прогон и на лежан,
	n_{1} = 0,835\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,715\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 1,1\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,4\text{ст}/\text{м}
500	КМП-А5 с ножкой 900 мм, СВП-22, ЗПК		КМП-А5 с ножкой 700 мм, СВП-22, ЗПК, n = 1,43 рамы/м	КМП-А3, СВП-22, ЗПК, n = 1,1 рамы/м
	n = 2,5 рамы/м	n = 1,67 рамы/м
	Металлические стойки трения под прогон и на лежан,
	n_{1} = 1,25\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,835\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 0,715\text{ст}/\text{м}	n_{1} = 1,1\text{ст}/\text{м}

Приложение 3

1. ВЫРАБОТКИ ВНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

1.1 Смещения пород определяют по формуле:

При U_{\text{о}.\text{пч}} более 200 мм в рельсовых выработках и более 500 мм в вентиляционных (без транспорта) и конвейерных выработках необходимо применять активные способы борьбы с пучением пород почвы.

1.2. Область наиболее эффективного применения скважинной (СР), щелевой (ЩР), взрывощелевой (ВЩР) разгрузки и способа АРПУ в выработках вне влияния очистных работ:

H, м	600	800	1000	1500
R_{c}	20 — 35	30 — 40	40 — 60	50 — 70

2. ВЫРАБОТКИ, ПОГАШАЕМЫЕ ЗА 1-М ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ

2.1 Смещения пород почвы для выработки одиночной лавы определяют по формуле:

а для средней выработки спаренных лав при отставании второго очистного забоя от первого не более 20 м — по формуле:

2.2. Если в выработке применяются активные способы борьбы с пучением пород почвы (скважинной, щелевой или взрывощелевой разгрузки), то расчет смещений пород почвы ведут по формулам:

где k_{\text{акт}} равен для СР — 0,65, для ЩР — 0,5, для ВЩР — 0,4.

2.3. Область наиболее эффективного применения СР, ЩР и ВЩР в выработках, погашаемых за 1-м очистным забоем, приведена в табл. 38.

3. ВЫРАБОТКИ, ПОВТОРНО ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ И ПОГАШАЕМЫЕ ЗА 2-М ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ

3.1 Смещения пород почвы в повторно используемой выработке определяют по формуле:

Условные обозначения — см. пп. 12, 19, 21; \upsilon_{1} — средняя скорость смещения пород (мм/мес) в зоне остаточного опорного давления, определяемая по графику рис. 34, t_{1} — время поддержания выработки в зоне остаточного опорного давления, мес.

3.2. Если в выработках применяют способы борьбы с пучением пород почвы (скважинной, щелевой, взрывощелевой разгрузки, отсечного торпедирования), то расчет смещений пород почвы ведут по формулам:

3.3. Область наиболее эффективного применения СР, ЩР, ВЩР в повторно используемых выработках приведена в табл. 38.

4. ВЫРАБОТКИ, ПРОВОДИМЫЕ ВПРИСЕЧКУ К ВЫРАБОТАННОМУ ПРОСТРАНСТВУ

4.1 Смещения пород почвы в присечной выработке определяют по формуле:

Условные обозначения — см. пп. 19, 20.

4.2. Если в присечных выработках для борьбы с пучением применяют отсечное торпедирование, то расчет смещений пород почвы производят по формуле:

5. ВЫРАБОТКИ, ПРОВОДИМЫЕ (ОФОРМЛЯЕМЫЕ) ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ

5.1 Смещения пород почвы в оформляемых выработках определяют по формуле:

очистного забоя и охраняемых породными полосами

5.2. Наиболее эффективная область применения взрывощелевой разгрузки в оформляемых выработках: глубины 600 — 800 м и R_{c} = 50 - 60\text{МПа} .

Расчет смещений пород почвы при применении ВЩР производят соответственно по формулам:

U_{\text{пч}} = 0,24k_{s}(U_{\text{оф}} - k_{\text{охр}}m) . (62)

Приложение 4

1. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ВНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ ПОЛОГОГО ПАДЕНИЯ

Согласно табл. 38 способы активного управления механическим состоянием пород, вмещающих выработки, целесообразны для пород прочностью 20 — 30 МПа на глубинах 900 — 1200 м и 20 — 40 МПа на глубинах 1200 — 1500 м.

Условия: выработка проводится по напластованию на глубине 1200 м, угол падения пород 15°. Средняя прочность пород кровли 20 МПа.

Выработка пройдена комбайновым способом, сечение в свету 10,3 м2, ширина выработки 4,12 м. Срок службы выработки 10 лет, выработка сухая, вне тектонических нарушений. Производится упрочнение пород кровли.

Решение: 1) Смещение пород определяем по формуле:

U_{\text{о}.\text{кр}} = 1600 \cdot 1 \cdot 0,62 \cdot 1 \cdot 0,8 \cdot 0,7 = 555\text{мм} .

2. Нагрузку на 1 м выработки определяем на основании U_{\text{о}.\text{кр}} по формуле:

3. Принимаем крепь согласно п. 14 по Прил. 1, исходя из ширины выработки. При b = 4,12 м принимаем КМП-А3 из СВП-22 с замком типа ЗПК с сопротивлением в податливом режиме N_{s} = 260\text{кН} .

2. ВЫРАБОТКА, ПОГАШАЕМАЯ ЗА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ ОДИНОЧНОЙ ЛАВЫ

Согласно табл. 38 способы активного управления горным давлением в погашаемых выработках целесообразны в зависимости от мощности пласта при глубинах порядка 600 м в породах прочностью 20 — 35 МПа, при H = 900 м — в породах, R_{c} = 20 - 50\text{МПа} ; при H = 1200 м — в породах, R_{c} = 20 - 70\text{МПа} ; при H = 1500 м — в породах, R_{c} = 30 - 90\text{МПа} .

Условия аналогичны примеру 1 данного Приложения, H = 1200 м, R_{c.\text{ср}} = 20\text{МПа} , S = 10,3 м2, кровля среднеобрушающаяся.

Решение: 1) По аналогии с примером 1 сначала выбираем основную крепь. Для этого определяем смещения U_{\text{о}.\text{кр}} и U_{\text{о}.\text{пч}} , предусматривая при проходке проведение ВЩР.

Имеем U_{\text{т}.\text{кр}} = U_{\text{т}.\text{пч}} = 1600\text{мм} , k_{\alpha} = 1 , k_{\text{ш}} = 0,62 , k_{\text{в}} = 1 , k_{t} = 0,4 (при H/R_{c} — 60 по графику рис. 3), k_{\text{акт}} = 1 (для кровли), k_{\text{акт}} = 0,4 (для почвы).

2. По величине U_{\text{о}.\text{кр}} = 397\text{мм} определяем нагрузку на крепь: P = P^{\text{н}}k_{\text{п}}k_{\text{пр}}b = 101 \cdot 1,15 \cdot 1 \cdot 4,12 = 478\text{кН}/\text{м} . Принимаем КМП-А3 из СВП-22 с замком ЗПК (N_{s} = 260\text{кН }) .

3. Определяем плотность установки основной крепи: n \geq P/N_{s} \geq 478/280 \geq 1,8\text{рамы}/\text{м} . Принимаем n = 2 рамы/м.

где U_{\text{о}.\text{кр}} = 397\text{мм} , U_{1} = 100\text{мм} , k_{\text{кр}} = 1 , k_{s} = 1 , k_{\text{к}} = 0,5 ; k_{\text{акт}} = 1 .

5. Суммарную расчетную нагрузку на крепь выработки определяем за весь срок службы согласно п. 10 по величине U_{\text{кр}} = 897\text{мм} , P_{1} = P_{1}^{\text{н}}k_{\text{п}}k_{\text{пр}}b ; P_{1} = 144 \cdot 1,1 \cdot 1 \cdot 4,12 = 653\text{кН}/\text{м} .

6. Плотность n_{1} установки средств усиления основной крепи (металлические стойки, N_{s_{1}} = 250\text{кН} ) определяем из выражения:

7. Проверяем КМП-А3 по податливости:

8. Смещения пород почвы в погашаемой выработке (в случае применения ВЩР) определяют по формуле:

U_{\text{пч}} = U_{\text{о}.\text{пч}} + U_{1}k_{\text{кр}}k_{s}(1 - k_{\text{к}})k_{\text{акт}} ,

U_{\text{пч}} = 159 + 1000 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 0,5 \cdot 0,4 = 359\text{мм} .

Проведенное техническое мероприятие обеспечивает сохранение выработки в эксплуатационном состоянии, параметры крепи — 2 рамы КМП-А5 из СВП-22 с ножкой 700 мм и с замком ЗПК, средства усиления — металлические стойки из расчета 0,5 ст/м под прогон.

9. Сопоставляя табл. 34 и данные рассматриваемого примера, видим, что применение ВЩР позволяет вместо крепи КМП-А5 с ножкой 900 мм из СВП-22 с замком ЗПК и n = 2,5 рамы/м применять КМП-А5 с ножкой 700 мм (n = 2 рамы/м), но со стойками усиления из расчета 0,5 ст/м под прогон.

3. ВЫРАБОТКА, СОХРАНЯЕМАЯ ДЛЯ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Условия: H = 1200 м, мощность пласта 1,8 м, кровля пласта представлена слоем породы прочностью 22 МПа (R_{c} = k_{c}R = 0,9 \cdot 22 = 20\text{МПа}) , его мощность над выработкой 2,7 м. Выработка шириной 4,12 м, высотой 3,6 м эксплуатируется один год до влияния 1-го очистного забоя и один год до погашения 2-м очистным забоем. За 1-м очистным забоем выработка охраняется органной крепью. Основная кровля труднообрушающаяся. Для улучшения условий поддержания выработки вдоль нее проводят отсечное торпедирование кровли.

Решение: 1) Выбор основной крепи проводят на основании смещений пород кровли. По аналогии с примером 2 имеем: КМП-А5 из СВП-22 с ножкой 700 мм, замок ЗПК, n = 2 рамы/м.

2. Выбор средств усиления производят на основании смещений пород по формуле:

3. Суммарную нагрузку на крепь выработки определяем за весь срок службы согласно п. 10 по величине U_{\text{кр}} = 804\text{мм} , P_{1} = P_{1}^{\text{н}}k_{\text{п}}k_{\text{пр}}b , P_{1} = 138 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 4,12 = 568\text{кН}/\text{м} .

4. Плотность установки средств усиления основной крепи (металлические стойки, N_{s_{1}} = 250\text{кН} ) определяем из выражения:

Принимаем n_{1} = 0,5\text{ст}/\text{м} .

7. Определяем количество средств усиления на 1 м выработки

Следовательно, в рассматриваемых условиях при H = 1200 м и R_{c} = 20\text{МПа} эксплуатационное состояние повторно используемой выработки при отсечном торпедировании обеспечивается следующими техническими решениями: основная крепь — КМП-А5 из СВП-22 с ножкой 700 мм, замок ЗПК, n = 2 рамы/м, средства усиления — впереди 1-го очистного забоя — металлические стойки, n_{1} = 0,5\text{ст}/\text{м} , позади 1-го и впереди 2-го очистного забоя — металлические стойки, n_{2} = 1\text{ст}/\text{м} .

8. Проверяем принятые средства крепления по податливости.

9. Сопоставляя табл. 36 для H = 1200 м, R_{c} = 20\text{МПа} при среднеобрушающейся кровле и полученные в примере данные (для труднообрушающейся кровли), видно, что применение отсечного торпедирования позволяет вместо 2,5 рамы КМП-А5 с ножкой 1200 мм устанавливать КМП-А5 с ножкой 700 мм плотностью 2 рамы/м, но с усилением в зоне l_{1} стойками из расчета 0,5 ст/м. В зонах l_{2} и l_{3} вместо 1,75 ст/м плотность установки металлических стоек уменьшилась до 1 ст/м.

11. Первоначальная высота выработки с 3,6 м уменьшилась на 1,4 + 0,65 = 2,05 м. Требуемая ПБ высота выработки (не менее 1,8 м) может быть соблюдена при подрывке почвы на 250 мм.

4. ВЫРАБОТКА, ПРОВОДИМАЯ ВПРИСЕЧКУ К ВЫРАБОТАННОМУ ПРОСТРАНСТВУ

Условия: H = 1200 м, мощность пласта 1,8 м, кровля пласта представлена слоем породы ( R_{c} = 20\text{МПа} , m = 2,7 м над выработкой). Основная кровля — труднообрушающаяся (m = 10 м, R_{c} = 80\text{МПа} ). Ширина выработки 4,1 м, высота 3,6 м. Выработка пройдена с оставлением целика угля шириной 2 м. В выработке производят отсечное торпедирование.

Решение: 1) Выбор основной крепи производят на основании смещений пород кровли. Поскольку в кровле залегает слой слабых пород мощностью более 2 м, то расчет ведут по R_{c} = 20\text{МПа} .

U_{o}\prime_{.\text{кр}} = (U_{\text{п}}\prime_{\text{р}} + 2\upsilon_{\text{о}}\prime)k\prime k_{s}k_{\text{к}} .

3. По формуле U_{\text{к}}\prime_{\text{р}} = U_{\text{о}}\prime_{.\text{кр}} + U_{1}\prime k_{\text{кр}}k_{s}k\prime k_{\text{акт}} определяем U_{\text{к}}\prime_{\text{р}} = 297 + 1080 \cdot 1,2 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 0,5 \cdot 0,55 = 653,4\text{мм} . По U_{\text{к}}\prime_{\text{р}} = 653\text{мм} определяем суммарную расчетную нагрузку на основную крепь и средства ее усиления. Имеем P_{1} = 125 \cdot 1,0 \cdot 4,1 = 513\text{кН}/\text{м} .

Определяем плотность средств усиления крепи:

4. Проверяем крепь по податливости: \Delta = 400 \geq 653 \cdot 0,84 \cdot 0,83 = 455\text{мм} . Крепь не удовлетворяет требованиям. Необходимо принимать КМП-А5 с ножкой 700 мм из СВП-22.

5. Определяем смещения пород почвы

U_{\text{п}}\prime_{\text{ч}} = U_{\text{о}}\prime_{.\text{пч}} + U_{1}\prime k_{\text{кр}}k_{s}(1 - k_{\text{к}})k\prime k_{\text{акт}} ,

где U_{\text{о}}\prime_{.\text{пч}} = 297\text{мм} , U_{1}\prime = 1080\text{мм} , k_{\text{кр}} = 1,2 , k_{s} = 1 ; k_{\text{к}} = 0,5 , k' = 1, k_{\text{акт}} = 0,35 .

---