Определение параметров арочной крепи

Наблюдения в 130 выемочных штреках показали, что деформация контура поперечного сечения при их поддержании в условиях одностороннего выработанного пространства в два раза меньше, чем в штреках с двусторонним выработанным пространством. В последних степень деформирования элементов крепи увеличивается более чем вдвое, так как примерно в 70% всех штреков податливость арочных рам полностью исчерпывается уже после отработки пласта с одной стороны. В обследовавшихся штреках применялись арки из спецпрофиля линейной плотностью от 26 до 36 кг/м.

Исследования в одном из штреков, пройденном с оставлением околоштрекового целика шириной от 1 до 7 м при мощности пласта 2,7 м, позволили сделать вывод о влиянии ширины целика на величину сближения боковых стенок и деформирование крепи. Наблюдения показали, что оптимальной является ширина целика около 2 м. При такой ширине целика сближение боков штрека относительно невелико, а крепь не подвергается значительным деформациям, как и при поддержании штрека без оставления целика. Если ширина целика составляет в зависимости от мощности пласта 50—70 м, то смещение боков штрека и деформация крепи бывают примерно такими же, как при поддержании штрека в условиях одностороннего выработанного пространства.

В результате анализа большого числа данных наблюдений и измерений лабораторией рудничной крепи и механики горных пород были сделаны следующие выводы:

- для того чтобы правильно установить требуемые параметры штрековой крепи, необходимо еще при проектировании штрека установить ожидаемую конвергенцию;

- линейная плотность спецпрофиля рам арочной крепи не оказывает ощутимого влияния на конвергенцию в штреке (при применяемых в настоящее время типах спецпрофиля);

- конвергенция оказывает влияние на деформацию рам арочной крепи.

Различные типы штрековых крепей оправдывают себя лишь до определенной величины конвергенции. Жесткие арочные рамы с заполнением закрепного пространства вручную можно применять, если ожидаемая конвергенция не превышает 15% начальной высоты штрека. При конвергенции больше 15% следует использовать податливую арочную крепь.

Удельный расход стали, SА, кг/м3, требуемой для крепления, наряду с конвергенцией К зависит от условного показателя прочности пород почвы и определяется уравнением

Удельный расход стали на крепление зависит от длины арочных рам BL, линейной плотности спецпрофиля PG, площади поперечного сечения выработки в свету Q и расстояния между рамами BA. Длина BL рам обычных типов арочной крепи находится в следующей зависимости от площади поперечного сечения штрека Q:

Следовательно, имеется возможность определять параметры податливой арочной крепи с заполнением закрепного пространства вручную.

Для приближенного определения параметров арочной крепи может использоваться номограмма (рис. 7.4), которая позволяет по заданной конвергенции и известному условному показателю прочности пород почвы получать необходимый удельный расход металла и другие параметры.

В обследованных штреках заполнение закрепного пространства осуществлялось вручную, что обусловливало в какой-то степени точечные нагрузки на арки. При механизированном заполнении пустот твердеющими смесями нагрузка распределяется равномерно, что способствует снижению конвергенции в выработке на одну треть. Благодаря уменьшению конвергенции расход металла на крепление может быть также соответственно сокращен. При механизированном заполнении закрепного пространства, обеспечивающем значительно лучший контакт крепи с приконтурным породным массивом, вероятно вполне возможно еще более уменьшить расход металла. Однако это предположение следует еще подтвердить дальнейшими наблюдениями.