Материал: Engineering Geology of MD

ш

Учитывая, что горные породы могут осыпаться, сползать и обрушаться не только из кровли горных выработок, но и с боков, при определеини горного давления часто принимают расчетную схему, показанную на рис. V-9, б. В этом случае полулролет свода обрушения будет равен

где 45°+<р/2 — угол наклона плоскости обрушения к горизонту; ф — угол внутреннего трения пород.

Тогда высота свода обрушения будет ^1= ll^fup,

откуда давление на единицу длины выработки приближенно составит

Из приведенного видно, что при расчете горного давления по методу М. М. Протодьяконова высота свода обрушения действительно зависит только от ширины пролета выработки и свойств горных пород и не зависит от глубины ее расположения. Однако, как показывает практика, этот метод применим в тех случаях, когда свод естественного равновесия не достигает поверхности земли, т. е. формируется на какой-то глубине. Если он достигает поверхности земли или расстояние от кровли выработки до нее меньше двойного размера свода обрушения, давление на крепь горной выработки принимается равным весу всего вышележащего столба пород. При этом давление на крепь в зависимости от физического состояния и свойств горных пород может быть или только вертикальным, или вертикальным и боковым (рис. V-14).

Если свод естественного равновесия формируется значительно ниже поверхности земли в однородных породах без выраженной ориентировки структурно-петрографических и струк-

1 47

Рис. V-16. Нагрузка на крепь при образовании вывалов в твердых и относительно твердых породах (по П. М. Цим-

баревичу).

турно-тектонических элементов, он обычно приобретает симметричное очертание и в зависимости от физического состояния и свойств горных пород давление может быть только вер-

горное давление определяется с учетом развития упругих, упруговязких и вязкопластических видов деформаций горных пород и хрупкого, хрупкопластического и пластического характера их разрушения.

В зависимости от особенностей рельефа поверхности земли, условий залегания горных пород и глубины расположения горных выработок давление на них может быть неравномерно распределенным и косонаправленным (рис. V-15). В этих случаях необходимо учитывать действие тангенциальной составляющей силы тяжести по азимутам падения поверхностей и зон ослабления, особенно если углы их падения более 45°.

В горных породах скальных и полускальных свод обрушения, как уже было отмечено выше, обычно имеет неправильные очертания, его форм'а определяется главным образом структурно-тектоническими элементами рудного или шахтного поля: трещинами, системами трещин, тектоническими нарушениями и их расположением в пространстве. Поэтому метод М. М. Протодьяконова для определения высоты свода обрушения и соответственно горного давления в таких геологических условиях малоприемлем, так как дает грубо приближенные значения, особенно если пролеты выработок значительные, более 5—6 м.

Этот метод целесообразно применять в условиях, когда

ных случаях при определении высоты свода обрушения и количественной оценке горного давления целесообразно исходить из возможных размеров вывалов или мощности зоны нарушенных пород в кровле выработок. Объемы вывалов определяют по данным изучения пространственного расположения сетки вывалообразующих трещин. В соответствии с этим П. М. Цимбаревич предложил определять давление на крепь на единицу

148

Р иа V-17. Расчетная схема для определения давления на крепь при образовании вывала (по Е. М. Пашкину).

Рис. V-18. Схема распределения давления на крелъ ствола шахты (по П. М. Цимбаревичу).

В породах с коэффициентом крепости 2—4, значение коэффициента Кн в зависимости от глубины расположения выработок следует умножать на поправочный коэффициент, определяемый по таблице.

Для расчета горного давления в вертикальных горных выработках в ряде случаев использовался метод П. М. Цимбаре-

максимальное давление на крепь вертикальной выработки ре-

контуру крепи, принимаемый по таблице СНиП.

В СНиП рекомендуется расчет горного давления на крепь вертикальных выработок производить при глубинах, больше

150

Рис. V-19. Схема к рас-

V- V

1

предельных Нир, на которых породы приходят в неустойчивое состояние. Эта глубина определяется по формуле

/^пр = КЯсЖ T]V

где Япр—предельная глубина, с которой горные породы вдоль

пород в условиях естественного залегания, принимается по

напряжений по контуру выработки, равный на протяженном

горное давление не рассчитывают, а мощность крепи определяют по нормам.

Боковое давление на крепь выработки П. М. Цимбаревич рекомендует определять исходя из предположения, что давление создается призмой сползающих боковых пород, пригруженных породами свода обрушения (рис. V-19). В этом случае горизонтальное давление на крепь на уровне кровли выработки равно

а на уровне подошвы выработки

Общее боковое давление на крепь выработки на единицу ее длины равно площади трапеции, характеризующей его распределение:

1SI