ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СПОСОБА ПОДДЕРЖАНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК 'КРЕПЬ-ОХРАНА'

РД 12.18.072-88

Донецк - Харьков 1988

ШНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОШШЛШНОС1И СССР

УТВЕНЩЮ:

Первый заместитель Министра Минуглепрома СССР

КОРКИН А.Г.

" 26 " мая 1988 г.

BFElEHHAfl ИНСТРУЩЦЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СПОСОБА ПОДЦЕШНИЯ ГОРНИХ ВЫРАБОТОК -КРЕПЬ-ОХРАНА"

РД 12.18.072-88

Донепк-Харькав

1.17.    Соединения (сростки) проводов должны быть тщательно защищены, плотно сращены и изолированы при помощи специальных зажимов.

1.18.    Взрывание зарядов ВВ в анкерах, расположенных в одном ряду по контуру выработки, производится в один прием

с различными сериями замедления. Каждый ряд зарядов в анкерах взрывается отдельным приемом.

1.19.    Если при осмотре места взрыва обнаружены отказы или есть подозрение, что произошел отказ (обнаружены провода электродетонаторов, выходящие из трубчатого анкера и др.), то отказавшие заряды должны быть ликвидированы следующим образом. Концы проводов электродетонатора должны быть немедленно накоротко замкнуты. После этого из шцура, снаряженного анкером,

с помощью деревянного лотка-счищалки полностью удаляется забоечный материал, в шпур вводится дополнительный патрон-боевик и производится повторное взрывание в обыодом порядке.

1.20.    Шпуры под трубчатые анкера являются составной частью паспорта ЕБР на проведение выработки.

Величина заряда ВВ, помещаемого в трубчатый анкер, количество и длина шпуров (анкеров) в одном ряду выбираются из условия образования на заданном удалении от контура выработки зоны пониженных напряжений без нарушения сплошности прикон-турного массива и прочного раскрепления трубчатого анкера в шпуре.

1.21.    Количество воздуха, необходимого для проветривания забоя выработкиопределяется в соответствии с требованиями Правил безопасности, с учетом зарядов в трубчатых анкерах.

1.22.    Применение способа поддержания "крепь-охрана" не снижает темпы проведения выработки, так как работы по разгрузке массива совмещаются с раскреплением анкеров.

10

1.23. Трудоемкость работ по реализации способа "крепь-охрана" определялась на базе хронометражных наблюдений и с использованием "Норм выработки", приведенных в ЕНИР, сборник № 36, М., 1982 г. Ориентировочно, исходя из принятого бурового оборудования и количества рабочих, занятых на бурении шпуров под трубчатые анкеры, трудозатраты, отнесенные к I шпурометру, можно определить по данным табл. I.

Таблица I

Трудозатраты на бурение шпуров и установку анкеров

1.24.    Организация работ по реализации способа поддержания "крепь-охрана" включает: разметку шпуров под трубчатые анкеры, бурение шпуров, установку трубчатых анкеров в шпуры, заряжание и взрывание зарядов ВБ.

1.25.    Схема размещения в выработке оборудования и обменно-транспортных устройств в забое выбирается в соответствии с проектом производства работ.

II

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПОСОБА "КРЕПЬ^ОХРАНА¹

2.1.    Исходными данными для проектирования способа поддержания выработок "крепь-охрана" являются тип и физико-механические свойства вмещающих пород, структурные особенности массива, глубина заложения выработки, форма ее поперечного сечения и размеры.

Указанные данные определяются из инженерно-геологических изысканий с учетом особенностей подземного строительства, предусмотренных пп. I.8+1.13 СНиП - П-94-80.

2.2.    В качестве основных расчетных данных для определения параметров способа "крепь-охрана" должны приниматься:

Ир- расчетная глубина заложения выработки, определяемая согласно п.2.14 СНиП-П-94-80;

2а - ширина выработки в проходке, м;

2 tl - высота выработки в проходке, м;

*2 - радиус выработки в проходке, м (для выработок круглой формы поперечного сечения);

Rp- расчетное сопротивление пород сжатию, определяемое по формуле

- R_e = R-K_e,

где R -среднее значение сопротивления пород в образце одноосному сжатию, устанавливаемое экспериментально, по результатам испытаний образцов пород (МПа) или определяемое по коэффициенту крепости пород J- по шкале М.М. Протодьяконова;

R =10 / (МПа);

Кр- коэффициент, учитывающий дополнительную нарушен-ность массива пород, принимаемый по табл. I. СНиП-94-80;

12

^ - объемная масса горных пород, МН/м³, дхя сшьшх осадочных пород равная 0,025 МН/м⁸;

Ер- расчетное значение модуля упругости массива, принимается по табл. 3 "руководства по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи" (М., Стройиздат, 1983 г);

- коэффициент, показывающий отношение прочности на одноосное сжатие Rc к остаточной прочности R₀ » принимается по результатам экспериментальных данных. При отсутствии-принимать дхя условий Донбасса: аргиллиты 3,5-4,0; алевролиты - 6,0-8,0; песчаники 7,0-9,0.

2.3.    К параметрам способа поддержания выработок "крепь-охрана" относятся:

-    глубина анкерования;

-    расстояние между анкерами;

-    величина заряда ВВ в анкерах.

2.4.    Основные параметры способа получены с использованием следующих методов:

-    научно-технического обобщения и анализа статистических данных с обработкой их методами математической статистики;

-    аналитико-экспериментальных и лабораторных исследований;

-    шахтных исследований и опытно-промышленных испытаний.

2.5.    Порядок определения параметров способа "крепь-охрана" следующий. Вначале определяется местополсмение и размеры участков породного контура выработки, в пределах которых будут устанавливаться трубчатые анкеры. Затем определяется глубина анкерования, величина заряда ВВ в анкерах и расстояние между анкерами.

13

2.6.    Для определения местоположения и размеров участков породного контура выработки используется графоаналитический метод, разработанный в Коммунарском горно-металлургическом институте (Литвинский Г.Г. "Расчет устойчивости породной поверхности горных выработок", в сб. "Устойчивость и крепление горных выработок", Л., ЛГИ, 1976, вып.2) и основанный на наложении эпюр прочности вмещающих пород на эпюры действующих напряжений.

2.7.    Исходными данными для построения паспорта прочности являются геометрические размеры выработки, прочность вмещающих пород на сжатие и растяжение и действующие на контуре выработки напряжения.

2.8.    Построение паспорта прочности осуществляется в следующей последовательности:

В определенном геометрическом масштабе вычерчивается контур выработки (рис.З). Оси координат X У размещаются в сечении выработки соответственно на расстоянии,равном половине ее высоты и ширины. Затем на ее контуре намечаются восемь характерных точек и производится их нумерация. Положение точек 2,4 определяется углом

и OL - соответственно половина высоты и ширины

выработки, м.

Напряжения в характерных точках контура определяются для выработки эллиптической формы (эллипс сравнения), эквивалентной по площади рассматриваемой выработки; полуоси такой эллиптической выработки определяются выражениями:

Ж ; i-ii- ,

Для каждой из 8 точек контура находятся радиусы кривизны эллипса сравнения: для точек I» 5

#’Л ;

н а₃

дхя точек 3, 7

2

гЛ я* •

^R' h_b

для точек 2, 4» 6, 8

Затем гра4нческим путем в каждой^точке заданной выработки находятся радиусы кривизны контура • Относительная кривизна в I -й точке контура характеризуется параметром Эе • , который определяется из выражения

к )^2/з

Для угловых точек Э6 «6» для прямолинейного участка

эе « о.

Учитывая» что на больших глубинах распределение напряжений стремится к гидростатическому» напряжения в каждой точке контура определяются следующим образом:

16

<oi '⁵- <jj[°'³⁵&i)⁺ №+1-⁷&i);

0^’ = ty[0,55(j- ee_L)+ (0.3 + J.Fde_L)A]; ^_г,4,е.в    _    .    .    &*■+    n³-    i

<3_i    =    J    ,

После определения напряжений» действующих в характерных точках, на развертке контура выработки в осях (51=6 строится эпюра напряжений (рис* 4). При построении эпюры необходимо учитывать следующие рекомендации:

-    на гладких участках контура напряжения изменяются плавно;

-    скорость изменения напряжений по углу 0 пропорциональна изменению приведенной кривизны;

-    в угловых точках контура напряжения претерпевают местные возмущения (всплески в виде пиков);

-    размер участка влияния угловой точки на контуре пропорционален отклонению реального контура от контура эллипса сравнения*

Затем на данный график в том же масштабе наносится эпюра прочности пород на контуре выработки*

Участки, на которых напряжения О} превышают прочность пород,определяют места расположения трубчатых анкеров для реализации способа "крепь-охрана". Размеры этих участков определяются графически.

2.9* Глубина анкерования может быть определена из следующего выражения:

17

Рис. 4. Паспорт прочности контура выработки

УДК 622,016.3.112.3

Настояцая "Временная инструкция-•включает основные сведения по определению параметров способа поддержания "крепь-охрана" и его реализации в горных выработках.

Инструкция предназначена для проектных и производственных организаций, осуществляющих проектирование и сооружение горизонтальных горных выработок.

В инструкции использованы результаты научно-исследовательских работ, выполненных в ДЛИ в 1984-1988 гг, а также разработки института ^,*ВНИИ0ШС^м и действующие нормативные документы.

"Временная инструкция..." разработана в Донецком политехническом институте. В работе принимали участие: от ДЛИ - проф., докт.техн.наук К.В.Кошелев, канд.техк.наук Ю.А.Петренко, кавд. техн.наук А.0.Новиков, канд.техн.наук А.А.Олейников, инж. В.В.Тара съев;

от ВНИИОМИСа докт.техн.наук И.Г.Косков, канд.техн.наук З.П.Друцко, инж. Б.В.Алферов, инж. А.Ю.Шевцов.

где К_Мп коэффициент запаса прочности,    = 4J5+£_fO ]

Р₀ - отпор крепи, МПа;

$ - расстояние между анкерами, м.

Для определения tаик ^по выше изложенным зависимостям разработана программа на языке ФОРТРАН-1У в ДОС ЕС ЭВМ, с помощью которой произведены расчеты    для    различных    горно-геологи

ческих условий расположения выработки и построена номограмма (ряс. 5).

Расчетную массу заряда ВБ в одном анкере определяют по следующей формуле:    ₂

2=4»^ кр.

где (J_n- диаметр патронов ВВ, ы;

О

р - плотность ВВ в патронах, кг/м (табл. 2);

К - коэффициент заряжания. Значение К зависит от прочности пород на одноосное сжатие, глубины анкерования, определяется по табл. 3.

Таблица 2

Значение коэффициента заряжания

jЗначение К при глубине анкерования,

|     £анк    ,м    __

!    £    1.5    *    3.0^    £анк*.5^! В<т>ЪЛ

ВВЕДЕНИЕ

Развитие угольной промышленности в СССР сопровождается увеличением глубины горных работ, сечений и общей протяженности поддерживаемых выработок. Только за последние Ю лет объем добычи угля на шахтах с глубиной более 700 м возрос в 2 раза. Увеличение глубины горных работ на шахтах Донбасса за этот же период привело к росту средней величины несущей способности крепи в 2,5 раза, увеличению стоимости крепления в 2,3 раза, а трудоемкости -в 3,7 раза. Однако попытки обеспечить безремонтное поддержание выработок за счет увеличения несущей способности крепи положительных результатов не дали. Окегодно протяженность выработок, находящихся в неудовлетворительном состоянии, увеличивается на шахтах Донбасса на 2-3%.

С переходом на большие глубины применяются все более металлоемкие, трудоемкие и дорогостоящие крепи. Стоимость крепи составляет 30-35% от общей стоимости сооружения выработки, трудоемкость возведения крепи - до 50% от общей трудоемкости сооружения выработки.

В настоящее время 91,3% выработок на строящихся шахтах Донбасса крепится металлической арочной податливой крепью, которая практически исчерпала свои возможности, а такие прогрессивные конструкции крепей, как монолитно-бетонная, набрызгбетонная, анкерная имеют ограниченный объем применения, так как не соответствуют реальным условиям нагружения и часто деформируются.

Опыт поддержания выработок показывает, что обеспечить их нормальное эксплуатационное состояние в течение всего срока службы можно лишь путем использования несущей способности породного массива, вмещающего выработки.

Все это требует применения нетрадиционных видов крепи, кото-

рые бы обладали значительной несущей способностью, низкой материалоемкостью и трудоемкостью возведения, поддавались бы высокой степени механизации, а также активно воздействовали на напряженно-деформированное состояние вмещающего массива с целью вовлечения его в совместную работу.

Перечисленным требованиям отвечает способ поддержания выработок "крепь-охрана", предназначенный для повышения устойчивости горных выработок, находящихся вне зоны непосредственного влияния очистных работ, и позволяющий одновременно с процессом возведения крепи осуществлять разгрузку вмещающего массива от повышенных напряжений.

Временная инструкция по применению способа поддержания горных выработок "крепь-охрана" разработана в соответствии с тематическим планом института ВНИИОМШС на основании исследований, проведенных Донецким политехническим институтом и ВНИИОМШС ом.

При разработке "Временной инструкции..." использованы следующие нормативные документы: "Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах" (М.,Недра,1986 г),"Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт" (М.,Недра,1976 г),"Единые правила безопасности при взрывных работах" (М.,Недра,1972 г), "Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи" (М., Стройиздат, 1983 г),"Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных тахтах СССР" (Л., 1966 г).

Внедрение способа поддержания "крепь-охрана" будет способствовать повышению темпов сооружения выработок, снижению затрат на поддержание и улучшению условий труда*

Ч

I. ОБЩЕ 1ЮЛОЖШЯ

1.1.    Способ поддержания "крепь-охрана" обеспечивает ^ повышение устойчивости горных выработок за счет использования несущей способности породного массива. Это достигается путем ускоренного образования вокруг выработки на заданном удалении от ее контура зоны разгрузки с минимальными деформациями, что обеспечивает перенос повышенных напряжений с контура выработки вглубь массива. При этом ненарушенный приконтурный массив, усиленный анкерами, выполняет роль крепи.

1.2.    Идея способа заключается в совмещении разгрузки вмещающего выработку массива от повышенных напряжений с процессом крепления. Это позволяет использовать несущую способность породного массива и снизить материальные и трудовые затраты на проведение и поддержание горных выработок.

1.3.    Сущность способа (рис. I) заключается в образовании вокруг выработки, на заданном удалении от ее контура, зоны пониженных напряжений путем взрывания камуфлетных зарядов БВ в трубчатых анкерах. При этом энергия взрыва расходуется на образование зоны разгрузки и развадьцовывание анкеров в шпурах. Ненарушенный приконтурный массив, усиленный анкерами, выполняет роль крепи.

1.4.    Временная инструкция по применению способа поддержания горных выработок "крепь-охрана" разработана применительно к буровзрывному способу проведения выработок с использованием контурного взрывания, находящихся вне зоны непосредственного влияния очистных работ, для следующих горно-геологических условий:

Категория шахт по газу - 1,Д,Ш и сверхкатегорные Пласты угля и вмещающие

5

- не опасные по внезапным выбросам газа, угля и породы Угод наклона выработки,град - до 26 Угод падения пород,град - до 35 Категория устойчивости выработок:

-    при поддержании выработок - выработки, отнесенные к I и П ка-

только способом "крепь- тегории устойчивости по СНИД-Д-охрана"    94-80 в породах 1,П,Ш класса на

рушенное™ по СНИП-Д-94-80

-    при поддержании выработок - выработки, отнесенные к 1-1У ка-

способом "крепь-охрана" в тегории устойчивости по СНИП-Д-сочетании с другими конст- 94-80 в породах I-Ш класса нару-рукциями крепи    шенности по СНИД-Л-94-80

-    Приток воды в забой,м³/ч - до 3

1.5.    Поперечные сечения выработок приняты типовыми. Форма и площадь поперечного сечения выработок не ограничивают применения способа поддержания "крепь-охрана".

1.6.    Способ поддержания "крепь-охрана" может применяться в комбинации с другими конструкциями крепи, которые технически и технологически сочетаются со способом.

1.7» В случае принятия решений, отличных от регламентируемых настоящей ^мВременной инструкцией"...,они должны быть соответствующим образом обоснованы и согласованы с ДШ.

1.8.    Во всех случаях область применения способа "крепь-охрана" ограничивается условиями выполнения Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах и технологических требований по ведению горно-строительных работ.

1.9.    Конструкция трубчатого анкера для реализации способа

7

"крепь-охрана* приведена в приложении I.

1.10.    Для бурения шпуров под анкеры используется существующее проходческое оборудование.

1.11.    Установку анкера в шпур производят 2 проходчика, один из которых направляет оголовок анкера в устье шпура, а другой, придерживая сакер, досылает анкер,опорную плиту, шайбу, гайку и затягивают гайку до прочного раскрепления пахера в шпуре.

1.12.    Заряжание шпура, снаряженного анкером, выполняется

в следующем порядке. Вначале запыжовывается донная часть анкера (на величину 50-60 мм), затем в трубчатый анкер вводится патрон-боевик таким образом, чтобы дно гильзы электродетонатора было направлено к устью шпура. После этого в анкер досылают патроны ВВ и производится запыжовка анкера на полную длину (рис. 2).

1.13.    Все электродетонаторы перед выдачей их в работу должны быть проверены на соответствие их сопротивлений пределам, указанным на этикетках упаковочной тары, и качество изоляции проводов.

Провода электродетонаторов после проверки их сопротивления должны быть замкнуты накоротко и в таком положении находиться все время до момента присоединения их к взрывной сети.

1.14.    Забойники, применяемые при заряжании шпуров, снаряженных трубчатыми анкерами, должны быть изготовлены из дерева.

1.15.    Работы по заряжанию на высоте более 2 м должны выполняться со специальных подмостей.

I-16. Для магистральных проводов должны применяться провода с резиновой или пластиковой изоляцией. Магистральные провода взрывной электросети должны быть исправными (жила и изоляция) .