Расчет величины смещения пород кровли и почвы в выработках различных типов

Величины смещений пород в выработках определяют по методике ВНИМИ [4] по эмпирическим формулам, в которых основными влияющими факторами являются глубина расположения выработки H (м) и расчетное сопротивление пород массива сжатию R_c (МПа). Последняя величина определяется по формуле:

где R – среднее значение сопротивления породы какого-либо слоя в образце одноосному сжатию, МПа; при задании величины коэффициента крепости пород f по проф. Протодьяконову пересчет в МПа производят по формуле R=10f; k_c – коэффициент, учитывающий дополнительную нарушенность породного слоя поверхностями без сцепления либо с малой связностью (зеркала скольжения, трещины, глинистые прослойки и т.п.); для породного слоя с R³30 МПа значение величины k_c принимают по размеру кусков, на которые происходит естественное разделение (разлом) керна при его выбуривании (табл. 16.3).

Таблица 16.3 – Значения коэффициента влияния
нарушенности породных слоев k_c

Для пород, подвергшихся длительной обводненности (затопление выработок, перепуск по ним воды), расчетное сопротивление слоев R уменьшается: для песчаников на 20%, для алевролитов — на 40% и для аргиллитов — на 50%.

Расчетное сопротивление породного массива сжатию R_c определяется с учетом свойств породных слоев мощностью более 0,5 м, удаленных от контура выработки в кровле на величину 1,5В, в почве и боках выработки — на величину 1В, где В – ширина выработки, м.

Среднее значение расчетного сопротивления слоистого породного массива в кровле или почве на сжатие определяется по формуле:

(16.21)

где – расчетное сопротивление слоев пород сжатию, МПа; m₁, m₂, ... , m_n – мощность слоев, м.

Остальные факторы (помимо H и R_c), оказывающие влияние на величину смещения пород кровли и почвы, учитываются путем введения в формулы констант и коэффициентов в зависимости от типа выработки, ее расположения относительно плоскости пласта и границ выработанного пространства, способа охраны, параметров и жесткости охранных элементов, а также наличия влияния на выработку надработки или подработки сближенными пластами.

Величина ожидаемых смещений пород кровли и почвы рассчитывается по формулам, приведенным в табл. 16.4. Там же указаны источники, где необходимо находить значения, входящих в формулы величин.

Величину податливости крепи выбирают из условия

где D – величина конструктивной податливости крепи, мм; U_кр – величина смещения пород кровли в выработке, мм.

Выбор типоразмера крепи производится по данным табл. 16.5.

Если расчетные смещения пород кровли превышают конструктивную податливость серийно выпускаемых крепей, то рекомендуется применять мероприятия по уменьшению величин смещений. Набор мероприятий зависит, в основном, от типа выработки.