(8)

(8)

3. Расчет параметров устойчивости

Под устойчивостью горных пород понимается их способность сохранять равновесие при обнажении. При проведении выработки равновесное состояние массива горных пород нарушается. Происходит перераспределение напряжений в массиве. Появляются области пониженных напряжений в кровле и почве выработки и области повышенных напряжений в боках. Соответственно максимальные вертикальные сжимающие напряжения в боках выработки определяются по формуле:

;(1)

где k1 – коэффициент концентрации максимальных напряжений;

g – объемный вес горных пород;

Н – глубина залегания выработки, м;

(1)

Минимальные горные напряжения в кровле находятся по следующей формуле:

; (2)

где k2 – коэффициент концентрации растягивающих напряжений;

λ1 – коэффициент бокового распора;

k1 при прямоугольно-сводчатой форме горной выработки равен 2. k2 при крепости пород меньше или равном 12 равен 0,3, если коэффициент крепости пород больше 12, то k2 равен 0,4.

l1 находится по формуле:

; (3)

где μ – коэффициент Пуассона, для горных пород берется равным 0,2…0,3;

(3)

(2)

Оценка устойчивости контура незакрепленной выработки обычно выполняется для одноосного напряженного состояния по величине максимальных напряжений в максимальной точке.

В качестве критерия оценки устойчивости применяем запас прочности (устойчивости) пород, который определяют для одноосного напряженного состояния. Так как предельные состояния для кровли и боков будут различны, то определяем запасы прочности как в боках, так и в кровле.

Запас прочности в бока определится по формуле:

; (4)

где Rсж – предел длительной прочности массива горных пород при сжатии;

Запас прочности в кровле находится по следующей формуле:

; (5)

где Rр – предел длительной прочности массива горных пород при растяжении;

Предел длительной прочности массива горных пород при сжатии по формуле:

; (6)

где δсж – предел прочности пород на одноосное сжатие;

kс – коэффициент структурного ослабления;

ξ – коэффициент длительной прочности;

Предел длительной прочности массива горных пород при растяжении по формуле:

; (7)

δр – предел прочности пород на растяжение;

Предел прочности пород на одноосное сжатие находится по формуле:

, Па; (8)

где f – коэффициент прочности горных пород;

; (8)

Предел прочности пород на одноосное растяжение определяется по формуле:

, Па; (9)

; (9)

Kc – коэффициент структурного ослабления, определяется графическим путем:

По горизонтальной оси откладываем отношение , а по вертикальной оси отложим Kc, который будет определен, для чего пусть ширина выработки в свету B = 2,7, а bб = 0,5, тогда

; (10)

где bб – размер структурного блока;

Данное отношение откладываем на горизонтальной оси и провели с горизонтальной оси вверх до пересечения кривой и провели горизонтальную линию по пересечении с вертикальной линией точка пересечения дала искомый Kc. Коэффициент длительной прочности для крепости пород, равном 10 равен 0,75

; (6)

; (7)

; (4)

; (5)

Исходя из расчета, я принимаю 1<n<4

4. Определение горного давления

Определяем высоту свода обрушения по формуле:

, (1)

где а – полупролет выработки;

tgφ – коэффициент внутреннего трения горных пород;

, (2)

; (2)

; (1)

Определяем величину горного давления по формуле:

, (3)

где h0 – высота свода;

γ – объемный вес ( исходные данные);

; (3)

Определяем интенсивность давления по формуле:

, (4)

; (4)

5. Выбор и расчет крепи

Выбор крепи осуществляется для горизонтальных и наклонных выработок, может быть выбрана по безразмерному коэффициенту

, (1)

; (1)

Расстояние выработок относительно напластования пород выбираем по простиранию, так как у нас штрек. Исходя из полученного значения (Пу), выбираем комбенированную крепь из анкеров и набрызкбетона