в каком случае разрешается частичное извлечение стоечной крепи

В каком случае разрешается частичное извлечение стоечной крепи

Об актуальных изменениях в КС узнаете, став участником программы, разработанной совместно с АО «Сбербанк-АСТ». Слушателям, успешно освоившим программу выдаются удостоверения установленного образца.

Программа разработана совместно с АО «Сбербанк-АСТ». Слушателям, успешно освоившим программу, выдаются удостоверения установленного образца.

Обзор документа

Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 19 ноября 2020 г. № 448 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах»

В соответствии с подпунктом 5.2.2.16(1) пункта 5 Положения о Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору, утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 30 июля 2004 г. № 401 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, № 32, ст. 3348; 2020, № 27, ст. 4248), приказываю:

1. Утвердить прилагаемые Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах».

2. Настоящий приказ вступает в силу с 1 января 2021 г. и действует до 1 января 2027 г.

Зарегистрировано в Минюсте РФ 30 декабря 2020 г.
Регистрационный № 61961

УТВЕРЖДЕНЫ
приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Фед еральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах»

3. Инструкция содержит порядок:

расчета параметров анкерной крепи при разработке документации крепления;

выбора конструкций анкерной крепи и средств ее усиления;

обеспечения безопасности работ при установке анкерной крепи;

выбора методов и средств контроля надежности и работоспособности анкерной крепи.

4. В Инструкции приведен порядок расчета параметров анкерной крепи для:

Расчеты анкерной крепи для крепления оборудования и технических устройств к почве выработки, крепления оборудования и технических устройств к кровле выработки за дополнительные анкеры, крепления монорельсовой подвесной дороги анкерами на бесконечный подхват из специального взаимозаменяемого профиля, крепления выработок анкерной крепью ранее пройденных и закрепленных различными видами крепи должны быть разработаны угледобывающей организацией (шахтой) и содержаться в эксплуатационной документации.

5. Значения коэффициентов, приведенных в приложениях № 3-13 к настоящей Инструкции, уточняются по результатам научно-исследовательских работ (согласно пункту 23 Инструкции) и в процессе контрольных мероприятий (согласно пункту 18 Инструкции).

6. При разработке документации крепления и поддержания горных выработок предусматривается применение следующих способов крепления:

анкерной крепью, применяемой в качестве основной, рассчитываемой на весь срок службы горной выработки;

анкерной крепью, усиливаемой поддерживающей рамной или стоечной крепью;

анкерной крепью в пластовых горных выработках, поддерживаемых на границе с выработанным пространством;

анкерной крепью не только на вновь пройденные выработки, но и в качестве усиления крепи на выработки, ранее закрепленные различными видами крепи;

анкерной крепью в выработках для крепления технических устройств к почве.

7. Документация крепления разрабатывается с учетом обеспечения сохранности горной выработки в продолжение всего срока ее службы и для создания безопасных условий работ по креплению горных выработок.

При наличии в кровле горной выработки неустойчивых пород, обрушающихся в проходческом забое до установки анкерной крепи, горные выработки проходят с присечкой этих пород. Форма горной выработки, проводимой с присечкой пород, определяется документацией крепления, утвержденной главным инженером шахты.

9. В технической документации на применение анкерной крепи указываются условия ее применения, технические характеристики, технология установки и эксплуатации.

10. Инструкция содержит порядок расчета анкерной крепи для горизонтальных и наклонных (до 35°) подземных горных выработок и их сопряжений при следующих горно-геологических и горнотехнических условиях шахт:

поддерживаемые в ненадработанном и неподработанном, а также полностью надработанном и подработанном массивах на расстояниях, соответственно, больше ширины выработки и двенадцати мощностей пласта;

11. Инструкция не содержит порядка расчета анкерной крепи при проведении горных выработок в сложных горно-геологических условиях:

в зонах разрывных геологических нарушений;

при наличии выветренных, пластичных и мерзлых вмещающих пород.

12. Технология проведения и крепления горных выработок должна обеспечивать надежную установку анкерной крепи и устойчивое состояние пород кровли. При наличии в кровле горной выработки неустойчивых пород, обрушающихся в проходческом забое до установки анкерной крепи, горные выработки проходят с присечкой этих пород, либо в документации крепления необходимо предусматривать проведение мероприятий по предупреждению обрушений кровли (применение опережающей крепи, упрочнения пород, комбинированной подхват-затяжки, сводчатой формы кровли), а установка анкерной крепи проводится на расстоянии не более 1 м от забоя горной выработки.

13. Хранение и транспортировку к месту установки элементов анкерной крепи (замков, стержней и ампул) необходимо осуществлять в соответствии с требованиями технической документации завода-изготовителя. Не допускается использование ампул с истекшим сроком годности и ампул с поврежденной оболочкой.

14. Работники, занятые установкой анкерной крепи, должны быть ознакомлены с документацией крепления, методику контроля состояния анкерной крепи горной выработки и пройти соответствующее обучение и инструктаж по безопасному производству работ при бурении скважин (шпуров) и установки анкерной крепи.

15. Не допускается проводить затяжку гаек анкера до окончания процесса твердения состава ампул. Время твердения состава ампул устанавливается заводом-изготовителем.

16. Не допускается подвеска к анкерной крепи горно-шахтного оборудования, не предусмотренного документацией крепления или специальным проектом.

17. В документации крепления должны предусматриваться организационные и технические мероприятия по оценке состояния и работоспособности анкерной крепи.

18. Главный инженер шахты определяет периодичность контроля и перечень инженерно-технических работников шахты, осуществляющих визуальный контроль состояния анкерной крепи. При изменениях состояния анкерной крепи, связанных с проявлением горного давления, расслоения пород кровли и другими горно-геологическими и горно-технологическими условиями, принимаются меры по усилению крепи проводимой и действующей горной выработки.

19. При отсутствии геологических данных о свойствах вмещающих пород документация крепления разрабатывается на основе данных, полученных при бурении разведочных скважин (шпуров) в кровлю горной выработки и отбора керна для определения типа ее кровли, прочности, мощности, слоистости и трещиноватости пород. Разведочные скважины (шпуры) бурятся до начала проведения горной выработки в месте ее заложения (непосредственно перед засечкой горной выработки).

20. При бурении скважин (шпуров) проводится оценка прочностных свойств пород и обводненности кровли горной выработки по скорости бурения и выходу буровой мелочи. При изменении прочностных свойств пород и обводненности кровли горной выработки проводится бурение разведочных скважин (шпуров) с отбором керна. Данные, полученные при бурении разведочных скважин (шпуров) вносятся в расчет крепления. На основе полученных данных главный инженер шахты принимает решение о внесении изменений в действующую документацию крепления.

21. В месте заложения (засечки) горной выработки проводится оценка несущей способности используемых при креплении горной выработки анкеров. Оценка несущей способности применяемых анкеров определяется по несущей способности не менее трех контрольных анкеров, установленных в месте засечки горной выработки. Если несущая способность контрольных анкеров меньше принятой в документации крепления, проводится корректировка документации крепления по минимальному значению несущей способности контрольных анкеров. Оценку несущей способности применяемых анкеров при проведении (восстановлении) выработок проводят при помощи штанговыдергивателя не реже одного раза в месяц через каждые 200 м длины горной выработки, при изменении прочностных свойств и обводненности пород кровли горной выработки, при изменениях конструкции анкерной крепи, применении новых видов или составов ампул, а также технологии установки анкерной крепи.

23. По истечении пяти лет эксплуатации анкерной крепи в горных выработках главный инженер шахты должен организовать исследовательские работы самостоятельно или с привлечением научно-исследовательской организации с целью определения работоспособности анкерной крепи с использованием:

приборов для оценки прочности закрепления анкерной крепи в шахтных условиях (типа ПКА-1, ПКА-3, ВШГ-20 или аналогичных по назначению);

инструментов или приборов для оценки коррозионного износа анкерной крепи;

станков и керноотборников для взятия образцов вмещающих пород горных выработок на глубину до 10 метров, переносного и лабораторного оборудования для определения крепости образцов пород (при недостоверности геологической информации;

видеоэндоскопов для определения зон расслоения и трещиноватости пород кровли и боков.

По результатам обследования составляется акт о состоянии выработки и назначается дата следующего обследования.

25. На участках действующих и проводимых горных выработок с нарушенной анкерной крепью (разорванные или вырванные анкеры, разрывы подхватов и затяжки, полное смятие демпфирующих податливых элементов), расслоениями и отслоениями пород кровли более 50 мм от вышележащей породы, анкерная крепь усиливается дополнительной крепью с внесением соответствующих изменений в действующую документацию крепления.

26. Результаты контроля состояния анкерной крепи фиксируются инженерно-техническими работниками шахты в производственно-технической документации, рекомендуемый образец которой приведен в приложении № 21 к Инструкции:

в зоне опорного давления не реже 1 раза в сутки;

вне зоны опорного давления не реже 1 раза в месяц.

Приложение № 1
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция
по расчету и применению анкерной крепи
на угольных шахтах», утвержденным приказом
Федеральной службы по экологическому,
технологическому и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет параметров крепи для кровли горных выработок

I. Исходные данные для расчета крепи

1. Для расчета сопротивления анкерной крепи, длины анкеров и их податливости, количества анкеров в ряду и расстояния между рядами, дополнительных средств усиления используются исходные данные:

условия проходки, охраны и поддержания горных выработок;

расчетная ширина В, м, и высота h, м, горных выработок и сопряжений в проходке;

расчетная глубина расположения горных выработок от поверхности Н, м;

тип строения пород кровли горных выработок;

класс устойчивости пород непосредственной кровли горных выработок;

расчетная несущая способность анкеров, усиливающих стоек, рам, посадочно-защитных крепей N, кН.

2. По условиям проходки, охраны и поддержания при расчете параметров крепи рассматриваются следующие горные выработки и сопряжения:

капитальные околоствольные и магистральные горные выработки и их сопряжения, проводимые и поддерживаемые в ненарушенные очистные работы в массиве за пределами зон опорного давления, при ширине целиков больше 0,1 H, но не менее 30 м;

магистральные полевые и пластовые горные выработки и сопряжения, проводимые в массиве, а затем поддерживаемые в зоне опорного давления от очистных работ при ширине целиков меньше 0,1 H, но не менее 15 м;

пластовые выемочные горные выработки, проводимые в массиве, а затем погашаемые за лавой;

пластовые выемочные горные выработки, проводимые в массиве по надработанным и подработанным участкам шахтного поля, а затем погашаемые за лавой;

пластовые выемочные горные выработки, проводимые по нижним слоям мощных пластов;

пластовые выемочные горные выработки и сопряжения, проводимые в массиве, охраняемые за отрабатываемой лавой целиком шириной не менее 15 м, а затем погашаемые за смежной лавой;

пластовые выемочные горные выработки, проводимые в массиве на удароопасных и выбросоопасных пластах, а затем погашаемые за лавой;

пластовые выемочные выработки, проводимые в массиве и охраняемые, целиками, а затем погашаемые за смежной лавой на удароопасных и выбросоопасных пластах;

на пластах, склонных к горным ударам и выбросам угля и газа, ширина целиков определяется согласно действующим нормативным документам;

пластовые выемочные выработки, проводимые в массиве, затем поддерживаемые на границе с выработанным пространством и погашаемые за смежной лавой;

пластовые выемочные выработки, проводимые за отрабатываемой лавой на расстоянии свыше 200 м или после отработки лавы вприсечку к выработанному пространству с защитной полосой угля шириной 2-3 м и погашаемые за смежной лавой;

пластовые монтажные рассечки (камеры), проводимые в массиве (в том числе по нижнему слою мощных пластов) и погашаемые за лавой;

разрезные печи, очистные камеры и заходки при системах разработки короткими забоями;

пластовые демонтажные камеры.

Расчетная ширина сопряжений с примыканием одной горной выработки к другой (основной), определяется по формуле:

— фактическая ширина горной выработки, примыкающей к основной, м.

Если ширина сопряжения м, то к зоне сопряжения относятся также части примыкающих и пересекающихся выработок на протяжении равном их ширине. Расчетная высота горных выработок и сопряжений принимается равной их максимальной фактической высоте в проходке.

4. Расчетная глубина для сопряжений принимается равной фактической глубине от земной поверхности. Расчетная глубина для протяженных горизонтальных и наклонных горных выработок, участки которых находятся на разных отметках, отличающихся не более чем на 15%, принимается равной максимальной глубине. При большей разности отметок расчетная глубина горных выработок принимается по участкам с различными расчетными глубинами.

Расчетное сопротивление пород определяется:

— мощности слоев пород, залегающих в кровле или в боках горной выработки, м;

— коэффициент, учитывающий нарушенность массива пород поверхностями без сцепления, либо с малой связностью. Коэффициент при отсутствии результатов по бурению с отбором керна принимается равным 0,9 для I и II типов кровли, 0,6 для III типа и 0,7-0,8 для IV типа кровли. При наличии результатов разведочного бурения при равным и более 30 МПа, определяется по таблице № 1 приложения. Для пород с менее 30 МПа определяется по таблице № 2 приложения.

Значения коэффициента при породах с равным и более 30 МПа

Значения коэффициента при породах с менее 30 МПа и в зонах тектонических нарушений

Значения коэффициента

Расчетное сопротивление пород кровли на одноосное сжатие в протяженных горных выработках следует считать одинаковым, если оно находится в пределах %. При этом принимается его минимальное значение. При изменении более чем на % последующий расчет параметров крепи ведется по отдельным участкам горной выработки.

7. При расчете сопротивления и длины анкеров, выделяют четыре типа кровли по обрушаемости, приведенные в таблице № 4 приложения.

Типы пород кровли по обрушаемости

8. При определении плотности установки анкеров, конструкции опор, затяжки, технологии крепления кровли при проходке, для всех типов кровли по обрушаемости, непосредственную кровлю над горными выработками и сопряжениями следует разделять на три класса по устойчивости, приведенные в таблице № 5 приложения.

Во всех классах устойчивость кровли оценивается за период проходческого цикла.

Классы пород кровли по устойчивости

II. Основные расчетные положения

10. Расчет параметров анкерной крепи и дополнительных средств ее усиления проводится в зависимости от интенсивности горного давления, определяемого с учетом размеров и глубины расположения горных выработок и сопряжений от поверхности, способа и параметров их охраны от влияния очистных работ, прочности, трещиноватости и устойчивости пород кровли.

11. В качестве критерия интенсивности горного давления для расчета крепи следует принимать расчетные смещения кровли. Методика определения расчетных смещений кровли для сопряжений и различных категорий протяженных горных выработок зависит от принятых, в соответствии с разделом I приложения, исходных данных для конкретных условий и приведена в приложениях № 14 и № 18 к Инструкции.

В условиях, где расчетные смещения кровли больше 300 мм, преимущественно при поддержании горных выработок на границе с выработанным пространством, проведении их вприсечку и охране разрушающимся целиком, расчет параметров анкерной крепи проводится для смещений кровли не более 300 мм. На часть смещений более 300 мм рассчитывается крепь усиления.

Параметры анкеров глубокого заложения рассчитываются исходя из возможности «подвески» породной пачки, состоящей из слоев различной мощности и прочности к породам за пределами свода естественного равновесия или к мощному и крепкому слою породы, находящемуся на расстоянии 3-6 м и более, от кровли горной выработки.

12. При определении и выборе документации крепления в зависимости от расчетных смещений и от интенсивности проявлений горного давления выделяются следующие условия поддержания горных выработок:

небольшое горное давление, при смещениях кровли меньше 50 мм;

горное давление средней интенсивности, при смещениях кровли от 50 до 200 мм включительно;

интенсивное горное давление, при смещениях кровли более 200 мм.

14. Во всех горных выработках и сопряжениях при расчетных смещениях кровли больше 150 мм, для исключения перегрузок, анкеры и усиливающие поддерживающие крепи устанавливаются с податливыми или с демпфирующими податливыми элементами, сминающимися при нагрузках, достигающих 80% от несущей способности анкера.

Для анкеров с частичным закреплением по длине шпура, необходимая величина податливости составляет до 20 мм при смещениях 150 мм и до 35 мм при смещениях 300 мм, а закрепленных по всей длине от 15 до 25 мм. При смещениях свыше 50 мм в горных выработках и сопряжениях, в кровле которых залегает угольный пласт и породы, отнесенные к опасным по горным ударам и выбросам, устанавливают анкеры с податливостью не менее 50 мм.

III. Расчет параметров крепи выработок и сопряжений, проводимых и поддерживаемых в массиве вне зоны влияния очистных работ

Параметры крепи для I типа кровли

При II типе кровли сопротивление анкерной крепи следует принимать как для I типа кровли, а длину анкеров меньше с учетом мощности непосредственной кровли В и глубины закрепления анкеров в устойчивых прочных породах более или равной 0,5 м в соответствии с таблицей № 7 приложения, где при ширине выработки от 8 до 12 м следует применять двухуровневую схему крепи (приложение № 4) с длиной анкеров первого уровня не менее 2,0 м.

Параметры крепи для II типа кровли

При III типе кровли и принимать в соответствии с таблицей № 8 приложения, где при ширине выработки от 8 до 12 м следует применять двухуровневую схему крепи (приложение № 4) с длиной анкеров первого уровня не менее 2,4 м.

Параметры крепи для III типа кровли

При IV типе кровли и принимать в соответствии с таблицей № 9 приложения, где при ширине выработки от 8 до 12 м следует применять двухуровневую схему крепи (приложение № 4) с длиной анкеров первого уровня не менее 2,4 м.

Параметры крепи для IV типа кровли

Если мощность угольной пачки в кровле составляет 1,5-2,5 м, то длину анкеров принимают равной мощности угольной пачки плюс 0,6 м.

16. В условиях горного давления средней интенсивности при расчетных смещениях кровли до 300 мм, в горных выработках и сопряжениях, охраняемых целиками шириной более 0,1 Н м, их крепление и поддержание в течение всего срока службы следует производить одной анкерной крепью с параметрами и :

при I типе кровли в соответствии с номограммой, приведенной на рисунке 1 приложения;

при II типе кровли принимать в соответствии с номограммой на рисунке 1 приложения, а длину анкеров принимать в соответствии с таблицей № 7 приложения;

при III типе кровли сопротивление крепи и длину анкеров принимать на 10% больше рассчитанных по номограмме рисунка 1 приложения;

при IV типе кровли сопротивление крепи и длину анкеров принимать на 20% больше рассчитанных по номограмме рисунка 1 приложения.

Рис. 1. Номограмма для определения параметров анкерной крепи в кровле горной выработки (пунктирной линией показан ключ к определению и по расчетным значениям ), при параметрах, выходящих за область действия данной номограммы, применять двухуровневую схему крепи, по приложению № 4 к Инструкции

IV. Расчет параметров крепи для магистральных выработок и сопряжений, поддерживаемых в зоне опорного давления при ширине целиков больше 0,05Н, но не менее 15 метров

19. В условиях горного давления средней интенсивности крепление и поддержание всех горных выработок и сопряжений следует производить одной анкерной крепью. При расчете анкерной крепи по смещениям за весь срок службы параметры анкеров и принимать в соответствии с пунктами 16 и 17 приложения.

21. При смещениях кровли превышающих 300 мм возможно крепление горной выработки анкерами в два уровня. и анкеров нижнего уровня принимаются по рисунку № 1 приложения, исходя из расчетных смещений кровли до начала влияния первой лавы или по принятым смещениям равным U=150-200 мм.

Анкеры верхнего уровня (глубокого заложения) устанавливаются вслед за анкерами нижнего уровня при проходке горной выработки или позже на расстоянии до лавы 0,1Н.

— объемный вес пород кровли горной выработки, ;

— высота свода естественного равновесия пород над горной выработкой, м, определяется по формуле:

— коэффициент разгрузки анкеров глубокого заложения анкерами нижнего уровня, равен:

Длина анкера верхнего уровня определяется по формуле 16 в приложении № 4.

Анкеры глубокого заложения (верхнего уровня) устанавливаются между рядами анкеров нижнего уровня.

Принцип расположения анкеров глубокого заложения представлен в пунктах 18-20 приложения № 4. Необходимая величина закрепления анкеров глубокого заложения в скважине не менее 1,1 м.

V. Расчет параметров крепи для выемочных выработок, погашаемых за лавой

при смещениях кровли к моменту погашения горной выработки до 50 мм аналогично пункту 15 приложения;

при смещениях больше 50 мм аналогично пунктам 16 и 17 приложения.

25. В условиях проявлений горного давления, обозначенных в пункте 24, крепление горной выработки осуществляется установкой анкерной крепи по двухуровневой схеме, с расчетом параметров согласно пунктам 21 и 22 приложения. Расчетная ширина горной выработки определяется согласно приложению № 4.

VI. Расчет параметров крепи для выемочных выработок, охраняемых целиком шириной не менее 15 метров, а затем погашаемых за смежной лавой

при смещениях меньше 50 мм согласно пункту 15 приложения;

при смещениях больше 50 мм согласно пунктам 16 и 17 приложения.

28. При условиях, аналогичных пункту 27 приложения, вместо дополнительных стоек усиления может применяться анкерная крепь в два уровня с расчетом ее параметров по аналогии с пунктами 21, 22, 25. Расчетная ширина выработки определяется согласно приложению № 4.

VII. Расчет параметров крепи для выемочных горных выработок, охраняемых целиком шириной 2,5-3,0 м, а затем погашаемых за смежной лавой

30. При II типе кровли в условиях, где мм, а затем смещения превышают 300 мм, крепление и поддержание горных выработок проводится анкерной крепью с сопротивлением и длиной анкеров, принимаемыми по номограмме рисунка 1 приложения при U=300 мм. Устанавливаемая при проходке анкерная крепь усиливается податливыми стойками с параметрами, определяемыми по пункту 29 приложения.

где равно 0,6-0,8 м. Величина выражает размер возможного разрушения боков горной выработки (отжима угля), подставив ее в формулу 8 приложения, получим:

Далее расчет ведется по методике, изложенной в пункте 22 приложения.

VIII. Расчет параметров крепи для выемочных горных выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством

32. В выработках, поддерживаемых на границе с выработанным пространством, необходимо применять комбинированную крепь, состоящую из анкерной крепи, податливых стоек, усиливающей и посадочно-защитной крепи, устанавливаемой за отрабатываемой лавой для управления сдвижением и обрушением основной кровли с параметрами, определяемыми максимальными смещениями кровли, равными 300 мм, перед погашением горных выработок смежной лавой.

33. Анкерная крепь применяется в трех вариантах:

35. Если параметры анкерной крепи приняты по варианту 2, то податливые усиливающие стойки устанавливают только на участках интенсивного сдвижения и обрушения основной кровли за первой и перед второй лавами с сопротивлением в соответствии с таблицей № 10 приложения.

36. Сопротивление посадочно-защитной крепи, которую необходимо устанавливать вслед за подвиганием лавы, принимают с учетом ее податливости в соответствии с таблицей № 11 приложения.

Сопротивление усиливающих стоек

37. При установке анкерной крепи в два уровня расчет ее параметров проводится по пункту 31 приложения. Величина рассчитывается по формуле 16 приложения. Параметры крепи нижнего уровня рассчитываются по смещениям кровли в соответствии с рисунком № 1 приложения за период до влияния первой лавы или с ее влиянием. Стойки усиления в зонах опорного давления первой и второй лав не ставятся, однако вслед за подвиганием первой лавы необходимо устанавливать на границе с выработанным пространством двухрядную органную крепь из деревянных стоек с сопротивлением, сниженным вдвое по сравнению с данными таблицы № 11. Если стойки органной крепи обеспечивают устойчивость бока горной выработки, то посадочно-защитные тумбы не устанавливаются.

38. При поддержании горных выработок на границе с выработанным пространством, на пластах мощностью больше 3 м и расчетных смешениях до отрабатываемой лавы больше 200 мм параметры крепи необходимо принимать по результатам проведения научно-исследовательских работ с последующим консультационно-методическим сопровождением документации крепления.

Сопротивление посадочно-защитной крепи

IX. Расчет параметров крепи для кровли горных выработок, проводимых вприсечку к выработанному пространству

39. В пластовых горных выработках, проводимых вприсечку к выработанному пространству за зоной обрушения и сдвижения основной кровли на расстоянии свыше 200 м от забоя отрабатываемой лавы или не менее чем через 3 месяца после отработки лавы с оставлением защитной полосы угля шириной 2-4 м и погашением за смежной лавой, в условиях горного давления средней интенсивности крепление и поддержание допускается производить анкерной крепью с параметрами сопротивления крепи, длины и податливости анкеров, принимаемыми по расчетным смещениям кровли в продолжение всего срока службы горной выработки аналогично пункту 16 приложения.

40. В условиях интенсивного горного давления при расчетных смещениях до 300 мм, крепление и поддержание присечных горных выработок, закрепленных при проходке анкерной крепью, которая определена по расчетным смещениям за период до влияния погашающей лавы в соответствии с пунктом 16, проводится с усилением дополнительной анкерной крепью или податливыми стойками на расстояниях 0,1H до погашающей лавы, с параметрами, принятыми в соответствии с пунктами 19, 24 приложения.

41. В условиях интенсивного горного давления крепление горных выработок анкерной крепью в два уровня с расчетом параметров по методикам, приведенным в пунктах 21, 22 приложения величина определяется согласно приложению № 4.

42. При расчетных смещениях кровли больше 300 мм параметры крепления присечных горных выработок принимать по результатам проведения научно-исследовательских работ с последующим консультационно-методическим сопровождением документации крепления.

X. Расчет параметров крепи в монтажных камерах шириной до 6,0 метров

43. В монтажных камерах, закрепленных одной анкерной крепью, устанавливаемой в проходческом забое, при I, II и III типах кровли и всех величинах расчетных смещений, и определяются:

при смещениях меньше 50 мм по пункту 15 приложения;

при смещениях больше 50 мм по пунктам 16, 17 приложения.

45. Во всех условиях устойчивости монтажной камеры допускается ее крепление по двухуровневой схеме в соответствии с параметрами, рассчитываемыми по методике, представленной в приложении № 4, кроме особо сложных условий.

Приложение № 2
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет параметров крепи для боков выработок и сопряжений

1. Наряду с указанными исходными данными в пункте 1 приложения № 1 при расчете параметров анкерной крепи для боков горных выработок и сопряжений необходимо учитывать расчетную высоту горной выработки h, принимаемую равной фактической максимальной высоте в проходке. Расчетное сопротивление на сжатие слоев пород и пласта определяются в соответствии с пунктом 5 приложения № 1.

2. Определение необходимости установки анкерной крепи в боках горных выработок и сопряжений, расчет параметров крепи принимается в зависимости от степени относительной напряженности пород и пласта, расположенных в боках выработки, рассчитываемой по формуле:

— расчетное сопротивление слоев, пласта и пород в боках на сжатие, определяемое исходя из результатов испытаний образцов по формуле 4 приложения № 1, МПа;

— коэффициент концентрации напряжений в боках от проходки горных выработок и сопряжений.

принимается равным 1,5 для горных выработок, равным 2,0 для сопряжений с пересекающимися горными выработками и равным 1,8 для сопряжений с примыкающей горной выработкой;

— коэффициент увеличения напряжений в боках горных выработок и сопряжений от других горных выработок.

при м равен 1, а при м, определяется по формуле:

— коэффициент увеличения напряжений в боках горных выработок и сопряжений при расположении их в зоне влияния опорного давления от очистных работ.

при H равен 1, а при ширине целика менее 0,1H, определяется по формуле:

4. В условиях, где напряжения в боках превышают расчетное сопротивление сжатию наиболее слабых пород (угля) общей мощностью до 1,5 м, установку анкерной крепи проводят без расчета, с параметрами равным 20 и равным 1,5 м. На острых углах сопряжений в капитальных горных выработках с длительным сроком службы сопротивление крепи и длину анкеров необходимо увеличить в 1,5 раза, а расстояние между рядами анкеров принимать равным 1,0-1,2 м.

Рис. 1. Номограмма для определения параметров анкерной крепи в боках горной выработки (пунктирной линией показан ключ к определению и по расчетным значениям )

7. При проходке горных выработок и сопряжений на пластах склонных к горным ударам и внезапным выбросам угля (породы) и газа, для исключения перегрузки, анкеры должны иметь конструктивную податливость 40-50 мм или демпфирующие податливые элементы.

Приложение № 3
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет смещений пород и выбор способов проведения и крепления широких выработок

I. Исходные данные и расчетные положения

1. Область действия распространяется на горные выработки шириной в проходке до 12 м, при следующих способах их охраны от влияния очистных работ:

вне влияния очистных работ при ширине охранных угольных целиков больше 0,1H, но не менее 30 м;

в зоне влияния очистных работ с шириной охранного целика более 15 м, но не менее 0,1H.

2. В зависимости от характеристики пород кровли и ширины проводимой горной выработки возможны три схемы их проведения:

Для I и II схем должно выполняться условие:

— площадь устойчивого обнажения пород кровли, зависящая от класса пород кровли по устойчивости, определяемого по таблице № 5 приложения № 1, имеет следующие значения:

Величина регламентируется документацией крепления горной выработки с учетом шага установки крепи.

Для схемы I необходимо выполнение условия:

Для схемы II необходимо выполнить условие:

I и II схемы проведения горной выработки показаны на рисунке 1 приложения.

При III схеме широкая горная выработка проводится в два этапа. На первом этапе она проводится и крепится на всю длину. На втором проводится присечка и горная выработка расширяется до проектной ширины.

3. Исходными данными при расчете показателей проявлений горного давления для определения параметров анкерной крепи широких горных выработок являются следующие:

условия проходки, охраны и поддержания горной выработки;

срок службы горной выработки t, год;

расчетная глубина размещения горной выработки от поверхности Н, м;

тип строения пород кровли и их устойчивость;

нарушенность пород трещиноватостью ;

направление проходки горной выработки (в крест простирания пород, по простиранию, под углом);

ширина и высота горной выработки в проходке В и h, м;

количество заходок и их ширина ;

характеристика крепи (несущая способность анкеров, тип затяжки, подхватов).

Основные перечисленные исходные данные, необходимые для расчета смещений пород в горных выработках, определяются и принимаются в соответствии с положениями раздела I приложения № 1 к Инструкции.

II. Порядок расчета, определение смещений пород и оценка интенсивности горного давления

4. На основе геологических данных определяется тип пород по строению, обрушаемости и устойчивости согласно разделу I приложения № 1 к Инструкции. По формулам 3 и 4 приложения № 1 к Инструкции определяются расчетные сопротивления сжатию пород кровли и боков горной выработки. По изложенным требованиям раздела I приложения рассчитываются устойчивые пролеты кровли в заходках и определяется количество заходок. Рассчитываются смещения пород кровли в широкой горной выработке и в ее заходках. С учетом интенсивности проявлений горного давления выбирается вид крепи, и определяются ее параметры.

5. Величину расчетных смещений пород кровли широких горных выработок, проводимых и поддерживаемых в продолжение всего срока службы вне влияния очистных работ или отделенных от них целиком шириной не менее 0,1H, определяют по формуле:

— коэффициент, учитывающий направление проходки горных выработок, принимаемый равным 1,0 при проведении их по простиранию пород и равным 0,7 при проведении в крест простирания. При проведении горных выработок под углом к простиранию значение ;

— коэффициент, учитывающий влияние смежных параллельных горных выработок, принимаемый равным 1,0 при расстояниях от них м, а при м, определяемый по формуле:

— коэффициент, учитывающий отличие ширины проводимой горной выработки от В=5 м, принимаемый равным:

— коэффициент, учитывающий степень связывания и упрочнения пород за счет принимаемой длины закрепления стержня анкера в скважине (шпуре) скрепляющим составом:

при длине закрепления 0,5 м, ;

Остальные входящие в формулу 7 приложения параметры указаны в расшифровке формулы 4 приложения.

7. На основании расчетной величины смещений пород кровли горных выработок за весь срок службы производится оценка условий их поддержания по интенсивности проявлений горного давления, таблица № 1 приложения.

8. Конструкцию анкерной крепи широких горных выработок выбирают в зависимости от категории интенсивности проявлений горного давления, определяемой величиной смещений кровли, таблица № 1 приложения.

9. В условиях I категории интенсивности горного давления при породах кровли II типа по обрушаемости крепление широких горных выработок осуществляется сталеполимерной анкерной крепью с металлической сварной решеткой и подхватами с установкой анкеров в один уровень. Анкеры работают по схеме «подвешивания» пород непосредственной кровли к вышележащим прочным породам.

10. Анкерную крепь устанавливают в два уровня в условиях I категории интенсивности горного давления (при наличии I и III типах кровли по обрушаемости), II и III категории интенсивности проявления горного давления.

III. Выбор конструкции анкерной крепи широких выработок и способа их крепления

Категории интенсивности проявлений горн о го давления в горных выработках

11. При I категории интенсивности проявления горного давления, слоистых породах кровли II типа по обрушаемости крепление осуществляется анкерами первого уровня с формированием несущей породной конструкции в виде балки или плиты.

IV. Анкеры глубокого заложения, область применения, технические характеристики и технология установки

12. Областью применения анкеров глубокого заложения на шахтах является: упрочнение кровли монтажных и демонтажных камер, крепление сопряжений горных выработок, усиление сопряжений лавы с горными выработками, крепление горных выработок, сохраняемых на границе с выбранным пространством, усиление крепи ранее пройденных горных выработок, крепление подвесных монорельсовых дорог.

Приложение № 4
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет параметров анкерной крепи горных выработок шириной 6-12 метров

I. Определ е ние параметров анкерной крепи первого уровня при I категории интенсивности горного давления

1. Для условий I категории интенсивности проявлений горного давления, при породах II-го типа по обрушаемости крепление широких горных выработок осуществляется анкерной крепью в один уровень. Сопротивление анкерной крепи и длина анкеров, устанавливаемых в один уровень, определяются по таблице № 7 приложения № 1 к Инструкции.

3. При наличии в кровле горной выработки мощного угольного слоя на высоту не менее 0,8В анкерную крепь устанавливают в два уровня, параметры крепи первого уровня определяются по номограмме рисунка 1 приложения.

II. Расчет параметров анкерной крепи первого уровня при II и III категориях интенсивности проявлений горного давления

— выступающая внутрь горной выработки часть анкера, принимаемая не более 0,2 м;

— коэффициент пригрузки от вышележащих пород, равный 1,2-1,5 м;

Установка анкеров первого уровня производится непосредственно у забоя вслед за обнажением кровли проводимого цикла.

Рис. 1. Номограмма для определения параметров анкерной крепи первого уровня в зависимости от прочности угольной пачки и ширины горной выработки

6. Количество анкеров первого уровня в каждом ряду принимается:

от 4 до 5 при 4 определяется по формуле:

Крайние анкера первого уровня располагают с отклонением от нормали к слоистости или горизонтальной поверхности на 15-20° в сторону боков горной выработки, на расстоянии от них не более 0,3 м.

III. Определение параметров анкерной крепи боков горной выработки

11. Необходимость крепления боков горной выработки устанавливается сравнением прочности угля (пород) в ее боках на сжатие с возможным давлением пород на бока горной выработки.

Условие устойчивости боков имеет вид:

— угол внутреннего трения угля в боках горной выработки, град.

Количество анкеров в боках принимают в зависимости от мощности разрушающихся пород (угля) в боках и составляет 1 анкер при м, 2 анкера при м и 3 анкера в вертикальном ряду при м.

IV. Определение высоты свода естественного равновесия

13. Высота свода естественного равновесия пород над горной выработкой, определяется по формуле:

— расчетная ширина горной выработки, с учетом возможного разрушения (отжима угля) боков, определяемая по формуле:

Значения коэффициента свода естественного равновесия

V. Расчет параметров анкеров глубокого заложения

17. Длина анкера глубокого заложения (канатного анкера) определяется по формуле:

— выступающая внутрь горной выработки часть анкера, принимаемая 0,15-0,2 м.

Полученную длину анкера округляют до 0,5 м в большую сторону.

18. Анкеры глубокого заложения устанавливают между рядами анкеров первого уровня.

Количество анкеров глубокого заложения в ряду принимается в зависимости от ширины горной выработки в следующей зависимости, не менее:

— 4 анкеров глубокого заложения;

Установка анкеров глубокого заложения при среднеустойчивой непосредственной кровле проводится на расстоянии не более 20 м от забоя проводимой выработки. При мощности непосредственной кровли, превышающей активную длину анкеров первого уровня, анкеры глубокого заложения устанавливаются на расстоянии не более 10 м от забоя.

20. Расстояние между рядами анкеров глубокого заложения и анкеров первого уровня одинаково, так как анкера глубокого заложения устанавливают между рядами анкеров первого уровня.

Количество анкеров глубокого заложения в ряду принимается по пункту 18 приложения и проверяется по формуле:

23. Общее сопротивление анкеров первого уровня и анкеров глубокого заложения, определяется по формуле:

24. Выполняется проверка надежности установленной анкерной крепи по условиям:

суммарное сопротивление крепи больше удельного давления пород свода ;

При несоблюдении вышеназванных условий необходимо увеличить количество канатных анкеров в их рядах.

25. Во всех случаях при одноуровневой или двухуровневой схеме крепления кровли широких горных выработок (линейная часть) при их ширине более 9 м под верхняками анкерной крепи первого уровня следует устанавливать стойки усиления в один ряд. При высоте выработки более 3,5 м допускается крепить по двухуровневой схеме без стоек усиления с обязательным расположением датчиков контроля деформационного состояния пород кровли (реперы глубинные с контролем не менее трех уровней) через 35-40 м.

VI. Крепление монтажной камеры путем создания несущего слоя достаточной мощности

26. Крепление кровли камеры осуществляется анкерами ампульного, ампульно-нагнетательного или нагнетательного исполнения в один уровень в комбинации с необходимыми подхватами и затяжками. Область применения распространяется на монтажные камеры породы кровли, которых относятся к I и II типам по обрушаемости, при условии заполнения шпуров (скважин) скрепляющим раствором по всей длине.

27. Длина анкеров в данном случае, определяется по формуле:

— выступающая часть анкера, м.

— коэффициент упрочнения пород за счет анкерования. При установке анкерной крепи нормально к напластованию при полном заполнении шпура скрепляющим раствором ;

30. Количество анкеров в ряду, необходимое для создания несущего слоя рассчитывается по формуле:

— несущая способность анкера, кН.

31. Требуемое расстояние между анкерами в рядах определяется по формуле 6 приложения.

Приложение № 5
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет анкерной крепи демонтажных камер

I. Формирование демонтажной камеры из очистного забоя

1. Способы сооружения демонтажной камеры:

формирование камеры из очистного забоя;

заблаговременная проходка камеры и введение в нее механизированного комплекса (расчет параметров анкерной крепи предварительно пройденной демонтажной камеры выполняется по результатам проведения научно-исследовательских работ с последующим консультационно-методическим сопровождением документации крепления).

Расчет параметров анкеров первого уровня на участке формирования демонтажной камеры под механизированный комплекс выполняется по методике раздела II и формулам 1-3 приложения № 4 к Инструкции.

2. Расчет параметров анкеров первого уровня в демонтажной дорожке выполняется по методике раздела II и формулам 1-7 приложения № 4 к Инструкции. Нагрузка на анкеры при этом определяется весом пород непосредственной кровли с учетом пригрузки от вышележащих пород. При определении расстояния между рядами анкеров первого уровня по формуле 4 приложения № 4 к Инструкции за значение ширины демонтажной дорожки принимается расстояние от края жесткого перекрытия секции до бока демонтажной камеры.

3. Нагрузка на крепь обоих уровней определяется весом пород в пределах свода естественного равновесия. Расчетная ширина демонтажной дорожки, определяется по формуле:

Размер зоны предельного состояния угля в боку демонтажной камеры

4. Высота пород свода естественного равновесия над горной выработкой, определяется по формуле:

— несущая способность анкера первого уровня, кН;

— расстояние между рядами анкеров первого уровня, определяемое по пунктам 7 приложений № 3 и № 4 к Инструкции, м.

Количество канатных анкеров (анкеров глубокого заложения) в ряду принимается по пункту 18 приложения № 4 к Инструкции и проверяется по формуле:

Расстояние между канатными анкерами (анкерами глубокого заложения) в рядах
, рассчитывается по формуле:

11. Проверка надежности установленной анкерной крепи в кровле выполняется по условиям пункта 24 приложения № 4 к Инструкции.

Суммарное возведенное сопротивление анкеров глубокого заложения (канатных анкеров) и доля сопротивления анкеров первого уровня должно быть больше удельного давления пород свода естественного равновесия:

Удельное давление пород, скрепленных анкерами первого уровня, определяемое по формуле 22 приложения № 4 к Инструкции должно быть меньше возведенного сопротивления канатных анкеров:

12. При сооружении демонтажной камеры, крепление ее бока проводится только со стороны угольного массива, при проведении последнего цикла демонтажной дорожки следом за комбайном.

Длина анкеров устанавливаемых в боку, определяется по формуле:

— величина закрепления анкера, принимается не менее 0,5 м;

— выступающая часть анкера, м.

Расстояния между рядами анкеров, устанавливаемых в боках и кровле, принимается равными. Анкеры устанавливаются с подхватами и затяжкой. Количество анкеров в ряду принимается в соответствии с пунктом 12 приложения № 4 к Инструкции.

Приложение № 6
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Крепление подготовительных выработок, пройденных по нижнему слою мощных пластов

1. При слоевой разработке мощных пологих пластов и последовательной отработке слоев в нисходящем порядке на шахтах применяются три основные схемы расположения слоевых горных выработок в толще пласта: под целиками угля, под выработанным пространством и одна под другой. В наиболее благоприятных условиях находятся горные выработки нижнего слоя, расположенные непосредственно под горными выработками верхнего слоя.

2. Надежность поддержания горных выработок в нижнем слое зависит от мощности межслоевой угольной пачки, оставляемой между штреками верхнего и нижнего слоя, прочности и трещиноватости угля.

3. Крепление слоевых горных выработок, пройденных по нижним слоям мощных пластов, анкерной крепью возможно, если расчетная прочность на сжатие угольной пачки в кровле выработки МПа и выполняется соотношение:

Расчет параметров анкерной крепи в выработках, расположенных по нижнему слою

4. Сопротивление и длина анкерной крепи для схемы расположения слоевых горных выработок одна под другой определяются по номограмме, представленной на рисунке № 1 приложения, с учетом прочности межслоевой угольной пачки на сжатие и ширины горной выработки.

5. Необходимое количество анкеров в ряду, определяется по формуле:

— несущая способность анкера, кН.

6. Расстояние между анкерами в ряду вычисляется по формуле 6 приложения № 4 к Инструкции.

7. Определение параметров анкерной крепи горных выработок, пройденных по почве мощного пласта при системе разработки с выпуском подкровельной толщи, осуществляется аналогично пунктам 4-6 приложения.

9. Расчет параметров анкерной крепи в монтажной камере нижнего слоя необходимо вести по двухуровневой схеме.

Рис. 2. Номограмма для определения зоны максимума опорного давления от краевой части массива камеры верхнего слоя

Приложение № 7
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет параметров анкерной крепи спаренных выработок

2. При подготовке выемочных столбов спаренными горными выработками все многообразие способов и приемов их расположения, проведения и крепления выработок сводится к трем основным схемам подготовки выемочных участков:

3. Характерной особенностью первой схемы (рисунок 1 приложения) является то, что горные выработки проводятся вне зоны влияния очистных работ. Вместе с тем, одновременное проведение горных выработок А и Б при определенном расстоянии между их забоями приведет к наложению, возникающих в период их проведения, зон повышенного горного давления. Для безопасности ведения работ, необходимо постоянно обеспечивать опережение забоя А относительно забоя Б не менее:

4. Аналогичное положение зон повышенного горного давления возникает при одновременном проведении забоя Б и сбойки С. Наложение зон не произойдет, если сбойку С проводить с определенным отставанием от забоя Б. Величина опережения регламентируется следующим соотношением:

Проходка сбоек относительно осей горных выработок осуществляется, как под прямым, так и под острым углами. При проходке спаренных горных выработок одним комбайном сбойки следует располагать под острым углом 50-60°.

Вторая схема (рисунок 2 приложения) отличается от рассмотренной (первой) тем, что спаренные горные выработки проводятся в зоне влияния очистных работ.

В этом случае в качестве критерия интенсивности горного давления используется расчетное смещение кровли с анкерной крепью, определяемое из выражения:

— смещения пород на сопряжениях в зоне влияния очистных работ, определяемые по формулам 4-6 приложения:

смещение пород кровли в вентиляционной горной выработке, охраняемой целиками шириной (2,5-3,0)m и погашаемой за следующим очистным забоем, определяется по формуле:

смещение кровли в конвейерной горной выработке, охраняемой целиками шириной (2,5-3,0)m и погашаемой за очистным забоем, определяется по формуле:

смещение кровли в конвейерной горной выработке, охраняемой целиками шириной (2,5-3,0)m и временно сохраняемой за очистным забоем для транспортирования угля, определяется по формуле:

В приведенных формулах 4-6 приложения величина определяется из выражения:

Расшифровка и определение входящих в формулы 4-6 приложения показателей приводится в пунктах 11-13 приложения № 14 к Инструкции.

5. Схема рисунка 3 приложения отражает проведение спаренных горных выработок впереди зоны влияния очистных работ. Схема применяется, когда забой проводимой подготовительной горной выработки значительно опережает линию очистного забоя.

В этом случае забои проводимых горных выработок в период их проходки не подвержены влиянию повышенного горного давления, вызванного ведением очистных работ, поэтому величины опережения передового забоя В относительно отстающего забоя А и отстающего А относительно сбойки С принимаются такими же, как и для первой схемы.

Величины смещения кровли в конвейерной горной выработке А в зоне влияния очистных работ, необходимые для разработки документации крепления на сопряжении лавы с горной выработкой, определяются аналогично схеме 2 рисунка 2 приложения.

6. На рисунке 4 приложения показан способ проведения одиночной горной выработки в зоне остаточного опорного давления, вызванного отработкой смежной лавы. Соседняя лава отработана. Выработка А проходится как одиночная на незначительном удалении от отработанного столба.

Рис. 4. Схема проведения одиночной горной выработки в зоне остаточного опорного давления, вызванного отработкой смежной лавы

Рассматриваемый случай относится к варианту охраны вентиляционной горной выработки целиком угля шириной не менее 15 м. Расчет параметров крепи для выемочных горных выработок производить в соответствии с разделом VI приложения № 1 к Инструкции.

Количество анкеров в боках принимать в соответствии с пунктом 12 приложения № 4 к Инструкции.

Анкеры в боках располагать так, чтобы они пересекали наиболее слабые слои угля и пород с отклонением от напластования на 15-30°. Расстояние от верхнего ряда анкеров до кровли не более 0,5 м.

7. Параметры анкерной крепи в боках сопряжений определяются по номограмме рисунка 1 приложения № 2 к Инструкции.

Приложение № 8
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет параметров анкерной крепи горных выработок на пластах, склонных к горным ударам и внезапным выбросам угля (пород) и газа

I. Общие положения

1. Применение анкерной крепи на пластах склонных к горным ударам и внезапным выбросам угля (породы) и газа не увеличивает риски удароопасности и выбросоопасности при проведении и дальнейшей эксплуатации горных выработок.

2. При проведении горных выработок по пластам, склонным к горным ударам и внезапным выбросам угля (пород) и газа, необходимо выполнять профилактические мероприятия с целью приведения массива в безопасное состояние.

3. Выполнение профилактических мероприятий, оказывает влияние на условия проведения выработок, изменяет геомеханические и деформационные состояния горного массива, снижает прочность пород и увеличивает их смещения.

4. При расчете параметров анкерной крепи горных выработок, проводимых по пластам склонным к горным ударам и внезапным выбросам угля (породы) и газа, необходимо учитывать влияние на геомеханическое состояние вмещающих пород следующих профилактических мероприятий:

региональная предварительная подработка и (или) надработка массива с последующим проведением в нем подготовительных горных выработок;

бурение разгрузочных скважин в окружающем угольном массиве в период проведения горной выработки;

выполнение гидрообработки угольного массива.

II. Условия возможности применения анкерной крепи в горных выработках при предварительной подработке массива

5. Для возможности применения анкерной крепи в горных выработках, проходимых по ранее подработанным пластам, необходимо выполнение следующих условий:

определение высоты зоны пород интенсивной трещиноватости в подработанном массиве для исключения размещения горной выработки в этой зоне.

6. Возможность применения анкерной крепи в горных выработках, проводимых на подработанных пластах, по критерию соотношения глубины работ и средневзвешенной расчетной прочности пород кровли подработанного пласта допускается, если выполняется выражение:

— средневзвешенная расчетная прочность пород (угля) кровли подработанного пласта, определяемая по формуле:

— расстояние от отработанного пласта в кровлю по нормали до уровня расположения горной выработки на подработанном пласте, м;

7. Область применения анкерной крепи в горных выработках, проводимых на подработанных пластах, определяется соотношением расстояния от отработанного пласта в кровлю по нормали до уровня расположения горной выработки на подработанном пласте и высоты зоны интенсивной трещиноватости. Допускается применение анкерной крепи, если выполняется соотношение:

— мощность обрушившейся толщи пород, м, равная:

При этом проведение горных выработок на участках подработки допускается не ранее 6-12 месяцев со дня окончания подработки после активной стадии сдвижения пород кровли.

Значения коэффициента разрыхления пород

Рис. 1. Изменение коэффициента трещиноватости пород от их предела прочности на сжатие

III. Расчет параметров анкерной крепи при применении разгрузочных скважин

9. По горно-геологической характеристике участка определяем тип кровли по обрушаемости и устойчивости по таблицам № 4 и № 5 приложения № 1 к Инструкции.

10. Определяем расчетное сопротивление пород кровли на сжатие на участках без разгрузки по формуле 3 приложения № 1 к Инструкции.

11. В зависимости от прочности пород кровли, места расположения горной выработки, способа охраны, размеров охранных целиков, конструкции анкерной крепи, в соответствии с формулами и графиками, приведенными в Инструкции, определяем величину расчетных смещений кровли при отсутствии разгрузочных скважин.

12. Определяем средневзвешенное сопротивление угля в массиве, разгруженного скважинами по формуле:

— сопротивление на сжатие угля в зоне влияния разгрузочных скважин, МПа, определяется по формуле:

— мощность пласта с учетом пробуренной скважины, м, равная:

— общая длина участка массива угля, разбуренного разгрузочными скважинами;

— длина участка массива, ослабленного скважинами, м, равная:

— длина участка массива, не нарушенного скважинами, м, равная:

13. Определяем коэффициент влияния разгрузочных скважин на смешение кровли горной выработки, закрепленной анкерной крепью:

— средневзвешенная прочность угля в массиве, разбуренном скважинами, определяемая по формуле 7 приложения.

14. Определяем величину смещения кровли горной выработки с учетом влияния разгрузочных скважин:

— коэффициент влияния разгрузочных скважин на величину смещения кровли, определенный по формуле 12 приложения.

17. Требуемое расстояние между рядами анкеров в кровле и боках горной выработки, определяется по формулам:

— необходимое сопротивление анкерной крепи в кровле и боках горной выработки, ;

— количество анкеров в рядах кровли и боков, шт.

IV. Расчет параметров анкерной крепи с применением гидрообработки

21. Определяется прочность угольного массива на сжатие после гидрообработки, по формуле:

— прочность на сжатие горной породы при полном влагонасыщении, МПа;

— влажность породы при полном влагонасыщении, %.

22. Определяем коэффициент влияния гидрообработки на смещение кровли горной выработки, закрепленной анкерной крепью:

23. Величина смещений кровли горной выработки после гидрообработки угольного массива, определяется по формуле:

Приложение № 9
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет параметров крепи горных выработок, пройденных в слабых и обводненных породах

I. Слабые и трещиноватые породы

2. Технология ведения работ по упрочнению трещиноватых пород, окружающих горные выработки, выбор и расчет параметров упрочнения, выполняются по соответственным нормативным документам и другим методическим пособиям.

3. В слабых, трещиноватых и тонкослоистых породах, в том числе и в упрочненных вяжущими составами, анкеры закрепляют по всей длине скважины (шпура).

II. Обводненные породы

4. В горных выработках с обводненными породами происходит их разупрочнение, и, поэтому расчетное сопротивление пород сжатию должно корректироваться из-за их увлажнения. При этом величину контактирующих с водой пород необходимо уменьшить: для песчаников на 20%, для алевролитов на 40% и для аргиллитов на 50%.

Закрепление анкерных стержней в горных выработках с обводненными породами осуществлять ампулами с минеральной композицией.

5. При необходимости осуществляется гидроизоляция приконтурных пород с созданием защитного водонепроницаемого слоя вокруг горной выработки. Для этого применяется двухкомпонентная полиуретановая смола.

6. После обработки массива определяется изменение прочности пород за счет воздействия смол. Расчет ожидаемых смещений кровли и необходимых параметров крепи выполняется по приложениям № 3, 7, 8, 14, 16, 17 к Инструкции.

Приложение № 10
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Комбинированные крепи

I. Область применения комбинированных крепей и их конструктивные составляющие

1. Комбинированная крепь (анкерная крепь в сочетании с другими типами ограждающей или поддерживающей крепи) применяется в горных выработках, расположенных в зонах геологических нарушений, выветренных и обводненных пород, при наличии тонких прослойков угля, кальцита или углистых аргиллитов в пределах глубины заделки анкеров, в капитальных горных выработках повышенной ответственности с длительным сроком эксплуатации и в подготовительных горных выработках при интенсивном горном давлении.

2. Комбинированная крепь применяется в следующих сочетаниях:

анкерная и набрызг-бетонная крепь;

анкерная с металлическими подхватами, с шайбами или опорными плитами, с затяжкой в виде сварной металлической решетки и набрызг-бетонная крепь;

анкерная и подпорная крепь.

3. Варианты и параметры комбинированной

крепи принимаются и рассчитываются в зависимости от состояния устойчивости пород в горных выработках таблица № 1 приложения.

Категории устойчивости пород

При не трещиноватых породах I категории устойчивости, когда смещения кровли не превышают 50 мм, горная выработка крепится одной анкерной крепью с опорными плитами и решетчатой затяжкой, либо только подпорной или набрызг-бетонной крепью, толщина которой принимается 40-50 мм.

В горных выработках с трещиноватыми породами кровли, отнесенными к I категории устойчивости, необходимо устанавливать анкерную крепь с опорными плитами и металлической сеткой в комбинации с подпорной или набрызг-бетонной крепью, толщина которой принимается 40-50 мм.

В горных выработках с породами II категории устойчивости, когда смещения кровли достигают 100-200 мм, применять комбинированную крепь, состоящую из анкеров с металлическими подхватами, решетчатой затяжки и подпорной или набрызг-бетонной крепью, толщина которой принимается 80-100 мм.

4. Комбинированная крепь возводится в следующем порядке. Сначала устанавливают анкерную крепь, затем подпорную или набрызг-бетонную. В породах III и IV категории устойчивости сначала устанавливают подпорную крепь или, в качестве временной, наносят на контур кровли и боков горной выработки слой набрызг-бетона, поверх которого устанавливают анкеры с металлической сеткой или сварной решеткой, и наносят второй слой.

II. Расчет параметров комбинированной крепи, состоящей из анкеров и набрызг-бетонной крепи, при горном давлении средней интенсивности

5. Ожидаемые смещения кровли в горной выработке, закрепленной анкерной крепью в комбинации с набрызг-бетонной, определяются по формуле:

— смещения заанкерованной кровли горной выработки, расположенной в осадочных породах вне зоны влияния очистных работ, мм. Определяются по формуле (7) в приложении № 17 к Инструкции;

— коэффициент влияния набрызг-бетонной крепи на снижение смещений пород в горной выработке, таблица № 2 приложения.

Значения коэффициента

Толщина набрызг-бетона принимается с учетом класса устойчивости пород и положений пункта 3 приложения так, чтобы смещения кровли увязывались с параметрами анкерной крепи, определяемыми по рисунку 1 приложения № 1 к Инструкции, и не превысили допустимых величин для обеспечения эксплуатационного состояния горной выработки.

Расчет параметров анкерной крепи в боках горной выработки выполняется по приложению № 2 к Инструкции.

III. Расчет параметров комбинированной крепи, состоящей из анкерной и подпорной крепи

7. При использовании анкерной крепи в комбинации с подпорными крепями несущая способность комбинированной системы определяется как сумма несущих способностей, входящих в комбинацию анкерной и подпорной крепи:

— несущая способность анкерной крепи, ;

Общие смещения пород U для горизонтальных и наклонных горных выработок, расположенных вне зоны влияния очистных работ, определяются по приложению № 17 к Инструкции.

Выбираем подходящий для рассматриваемых условий тип крепи, рассчитываем необходимую плотность установки и проверяем соответствие конструктивной податливости подпорной крепи ожидаемым смещениям пород.

Для обеспечения совместной работы анкерная крепь скрепляется с подпорной крепью. Это выполняется установкой дополнительных продольных металлических подхватов, соединенных со стержнями анкеров и подпорной крепью.

Приложение № 11
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет параметров анкерной крепи подготовительных горных выработок, находящихся в зонах повышенных проявлений горного давления

1. Зоны ППГД образуются в области концентрации напряжений в массиве пород от целиков и краевых частей, оставленных при разработке смежных участков или пластов.

Построение параметров этих зон отличается от зон ПГД.

В отличие от зон ПГД, зоны ППГД не опасны по горным ударам, выбросам угля (породы) и газа.

3. Дальность влияния кромки пласта (краевой части или целика) определяется по формулам:

— средневзвешенная прочность на сжатие вмещающих горную выработку пород, МПа;

— коэффициент размерности, равный 1, МПа/м;

— вынимаемая мощность пласта, м;

— коэффициент, учитывающий процентное содержание песчаников в породах междупластья, выраженный десятичной дробью.

При движущемся очистном забое ширина зоны опорного давления увеличивается в 1,5 раза.

Рис. 1. Зона ППГД от краевой части пласта

4. Положение границы зоны ППГД в направлении выработанного пространства определяется расстояниями (при подработке) и (при надработке), вычисляемыми по формулам:

5. В направлении массива угля положение границы зоны ППГД определяется в зависимости от указанных выше величин по формулам:

6. В таблице № 1 приложения приведены значения ширины зоны остаточного опорного давления в диапазоне глубин 300-900 м и мощности пласта 1,0-4,5 м.

7. Смещения пород в горных выработках, проводимых после отработки сближенного пласта и расположенных в зоне ППГД от краевой части смежного пласта U, мм, определяются по формуле:

В горных выработках, расположенных в зоне ППГД, расчет смещений пород проводится с учетом их местоположения относительно проекции кромки краевой части. На рисунке 2 приложения показана схема влияния краевой части на массив.

8. Коэффициент изменения смещений относительно имеет максимальное значение на проекции кромки пласта и в точках А и А′.

На расстоянии и в сторону массива коэффициент равен 1,0 (точки Б и Б′), на расстоянии и в сторону выработанного пространства и меньше единицы.

Рис. 3. График определения и при заложении горной выработки над или под кромкой пласта на расстоянии или при соответствующих значениях или

10. Закономерность изменения коэффициента смещений принята линейной в промежутках между точками на отрезках БА и АВ в подработанном массиве, точками Б′А′ и А′В′ в надработанном массиве. Величина коэффициента определяется графически по рисунку 2 приложения.

Аналитически коэффициент для надработанного массива при расположении горной выработки со стороны выработанного пространства (при ), определяется по формуле:

Значения коэффициента разгрузки при подработке

Коэффициент разгрузки при надработке

При расположении горной выработки со стороны массива (при ):

11. При расположении горных выработок под (над) неразрушенным целиком угля смещения пород в них, U, мм, определяются по формуле:

— коэффициент изменения смещений в зоне влияния неразрушаемого целика.

Ширина неразрушаемого целика, определяется по формуле:

— прочность угля целика на одноосное сжатие, МПа;

— вынимаемая мощность, м.

Рис. 4. Номограмма для определения минимальной ширины неразрушаемого целика

Рис. 5. Графики для определения коэффициента изменения смещений пород в горных выработках над и под целиком

13. Коэффициенты увеличения смещений пород от целика для горных выработок, попадающих над или под его кромку, и определяются по формулам:

14. Коэффициенты увеличения смещений и на участках горных выработок, попадающих над или под центр целика (точки О и ), определяют по формулам:

15. Полученные коэффициенты изменения смещений пород в горных выработках, расположенных в частях зон ППГД, используются для определения ожидаемых смещений кровли по формуле 8 приложения. Дальнейший расчет параметров анкерной крепи ведется в соответствии с Инструкцией.

16. Анкерная крепь в зонах ППГД на удароопасных пластах должна применяться с обязательным выполнением мероприятий по приведению угольного пласта в неудароопасное состояние.

Приложение № 12
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет параметров анкерной крепи коротких очистных забоев

I. Общие положения

1. К системам разработки короткими забоями относятся: камерная, камерно-столбовая и короткими столбами.

2. Технология выемки определяется типом применяемого выемочного и транспортного оборудования, способом крепления и типом применяемой крепи. Горные выработки проводятся только по пласту. Одновременно проводится не менее трех, параллельных штреков главных направлений. Ширина камер изменяется в зависимости от горно-геологических условий от 5 до 12 м, длина их достигает в отдельных случаях 150 м.

3. Все многообразие систем разработки сводится к нескольким типичным схемам, которые представлены на рисунках 1-2 приложения. Штреки главного направления проходят до границ шахтного поля, а отработка камер ведется в направлении от границ к стволу.

Вначале проходят от четырех до шести камер, которые практически являются выемочными штреками, затем обратным ходом отрабатывают нарезанные полосы, при этом линия забоя располагается перпендикулярно или по диагонали к их продольной оси. Большое внимание уделяется вопросу выемки оставленных целиков. Схема работ по частичному извлечению целиков приведена на рисунке 3 приложения.

Рис. 1. Схема отработки угольного пласта камерно-столбовой системой с выемкой угля заходками

Рис. 2. Схема отработки угольного пласта камерной системой с барьерными целиками

II. Определения ширины и параметров крепления кровли камер

4. Выбор ширины камер производится по технологическим соображениям исходя из условий эффективной работы, затем для принятого пролета камеры определяется мощность несущего слоя пород, который необходимо скрепить анкерной крепью, в результате чего будет обеспечено устойчивое состояние кровли камеры. При этом глубина анкерования кровли должна быть равна мощности этого слоя, а плотность установки анкеров определяться необходимым сопротивлением крепи.

5. Если на некотором расстоянии от кровли камеры расположен слой крепкой породы ( МПа), то длину анкеров в камере необходимо выбрать из тех соображений, чтобы сравнительно слабые породные слои подвешивались к этому крепкому слою. В этом случае длину анкеров, их сопротивление, количество анкеров в ряду и расстояние между рядами анкеров определяются в соответствии с разделами I-III приложения № 1 к Инструкции.

— мощность нижнего слоя кровли, м;

— безразмерный коэффициент (для условий пологих пластов Кузбасса равный 0,7-0,8);

— коэффициент концентрации давления в месте закрепления нижнего слоя кровли ;

— объем вес пород (подработанной толщи), ;

— прочность пород (нижнего слоя кровли) на одноосное сжатие, МПа;

— коэффициент пригрузки нижнего слоя кровли;

7. Ширина междукамерного ленточного целика при чередовании камер и целиков определяется решением равенства относительно :

— ширина междукамерного целика, м;

— кубиковая прочность угля на сжатие, МПа;

— коэффициент формы, равный:

8. Глубина работ при необходимости сохранения земной поверхности принимается равной фактическому расстоянию от кровли пласта до земной поверхности.

В остальных случаях, Н, м, принимается равной мощности непосредственной кровли, но не менее 2А.

— объемный вес пород, МН/м 3 ;

— коэффициент закрепления кровли на опорах, равный 1,41-1,63;

— коэффициент пригрузки вышележащих пород, равный 2,5-3,0;

— коэффициент влияния опорного давления от ранее отработанных камер, равный 2,5;

— коэффициент влияния трещиноватости пород кровли, равный в зависимости от типа кровли 0,6-0,9;

— коэффициент увеличения прочности пород за счет анкерования, равный 1,3-1,4.

10. Длина анкеров, определяется по формуле:

— длина выступающей части анкера, равная 0,15-0,2 м.

11. Перед расчетом по формуле 4 приложения, необходимо представить расчетную схему, выбрать значения коэффициентов, входящих в эту формулу, и определить средневзвешенное значение прочности пород на одноосное сжатие по формуле 3 приложения № 1 к Инструкции.

— несущая способность одного анкера, кН.

Полученное расчетом количество анкеров в ряду округляется в большую сторону до 0,5.

Приложение № 13
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет параметров анкеров в горных выработках, оборудованных подвесными монорельсовыми дорогами

I. Расчет параметров анкерной крепи кровли горных выработок с учетом пригрузки от подвесной монорельсовой дороги

Значение находится из выражения:

— расстояние между подвесками ПМД, м;

— коэффициент, учитывающий влияние на кровлю динамических нагрузок, возникающих при перевозке грузов.

Расчет величин и проводится в соответствии с разделом II приложения.

II. Расчет параметров анкеров, служащих для подвешивания монорельсовой дороги

2. Анкеры для подвешивания монорельсовой дороги к кровле горной выработки устанавливаются дополнительно к основной крепи горной выработки. Расчет параметров анкеров, служащих для крепления ПМД, проводится исходя из максимального веса перевозимого груза, величины допустимой нагрузки на одну подвеску монорельсового пути и необходимого коэффициента запаса, учитывающего возможные динамические перегрузки системы, определяемые производителем ПМД.

— участок монорельсовой дороги, м, в пределах которого происходит ее наибольшее нагружение (рисунок 1 приложения), определяется приходящимся на него количеством грузовых тележек q и рассчитывается исходя из технических характеристик ПМД, допустимого веса перевозимого груза и грузоподъемности грузовой тележки.

— коэффициент, величина которого зависит от количества несущих тележек, попадающих на два смежных рельса относительно точки подвеса и определяется по формуле:

— расстояние между подвесками ПМД, м.

Рис. 1. Схема к расчету нагрузок на подвески ПМД

По найденной величине выбираются соответствующий ей диаметр анкерных стержней.

— величина заглубления подвешивающих ПМД анкеров над анкерами первого уровня, которая принимается равной не менее 0,5 м для II типа кровли по обрушаемости, и не менее 1,0 м для I, III и IV типа кровли по обрушаемости (рисунок 3 приложения).

Длина закрепляющей втулки должна быть не менее 1,1 м.

8. Для подвески монорельсовой дороги могут быть использованы специальные анкеры необходимой несущей способности, указанной в пункте 5 приложения.

Рис. 3. Пример крепления ПМД

Приложение № 14
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Расчет параметров анкерной крепи сопряжений

I. Общие положения и исходные расчетные данные

1. Виды сопряжений одиночных горных выработок представлены на рисунке 1 приложения. Сопряжения горных выработок подразделяются на прямоугольные (а, в) и остроугольные (б).

2. При проведении и поддержании парных горных выработок в условиях динамических проявлений горного давления (пласты, опасные по горным ударам, внезапным выбросам угля (породы) и газа) все работы по проходке сбоек между ними с определением безопасного расстояния засечки сбойки до ближнего забоя проводимой горной выработки, принятию минимального опережения одного проходческого забоя относительно другого и расчету ширины податливого целика между выработками следует выполнять с учетом требований соответствующих нормативных документов, регламентирующих безопасные условия работы.

5. Расчетная глубина расположения сопряжения от земной поверхности принимается, как и для протяженных горных выработок, по пункту 4 приложения № 1 к Инструкции.

6. Расчетная ширина сопряжений принимается по пункту 3 приложения № 1 к Инструкции в зависимости от вида сопряжения.

Расчетная ширина сопряжений, пересекающихся и ответвляющихся горных выработок, рисунок 1 (а, б, з, к) приложения, определяется по формуле:

Расчетная ширина сопряжений с соединением, ответвлением и примыканием одной горной выработки к другой, рисунок 1 (в, г, д, е, ж, и, л, м) и рисунок 2 (а, б, в) приложения, определяются по формуле:

— фактическая ширина, примыкающей, ответвляющейся, соединяющейся горной выработки, м.

Расчетная ширина сопряжений подготовительной горной выработки с очистным забоем, рисунок 3 приложения, принимается равной ширине подготовительной горной выработки в проходке. Расчетная высота сопрягающихся горных выработок и сопряжений принимается равной их максимальной фактической высоте в проходке.

7. Расчетные сопротивления пород одноосному сжатию в массиве следует определять отдельно для кровли, боков и почвы:

Для ряда смежных слоев с изменчивостью до 30% принимается для всего сопряжения усредненное значение расчетного сопротивления пород сжатию, определяемое по формуле:

Входящие в формулу параметры расшифрованы в формуле 3 приложения № 1 к Инструкции.

8. Выбор типа крепи и определение ее параметров для сопряжений горных выработок производится на основе расчета смещений пород и ожидаемых нагрузок на крепь с учетом размеров и формы поперечного сечения, характеристик прочности, слоистости, трещиноватости, тектонической нарушенности и устойчивости пород в кровле, боках и почве, а также с учетом интенсивности горного давления на различных стадиях поддержания сопряжений, обусловленной глубиной от поверхности и степенью влияния на сопряжения других горных выработок и очистных работ.

В Инструкции рассматриваются методики расчета смещений пород кровли, когда применяется анкерная крепь. Заанкерованные породы упрочняются, в результате чего смещения кровли снижаются примерно вдвое по сравнению с перемещением пород на контуре кровли в горных выработках, закрепляемых рамной податливой крепью.

Особенностью методики расчета смещений пород на контуре сопряжений, приведенной в разделе, является то, что рассматриваются смещения еще незаанкерованных пород контура горной выработки, и поэтому их величина в цифровом выражении больше, чем при установленных анкерах.

В формулах таблицы № 1 приложения смещения пород в типовых условиях в зоне влияния очистных работ приводятся, как суммарное смещение почвы и кровли (конвергенция). Однако в результате пересчета посредством коэффициента формулы таблицы № 1 приложения выражают смещения только кровли в незаанкерованном состоянии.

Смещения кровли, определяемые по формулам таблицы № 1, посредством коэффициента 0,5 формул 27-28 приложения переводятся в уровень расчетов смещений заанкерованных пород кровли по приложению № 17 к Инструкции, и параметры крепи рассчитываются единообразным способом по всей Инструкции.

9. Сопряжения очистных забоев со штреками могут быть закреплены анкерами без применения передвижной механизированной крепи сопряжений при использовании двухуровневой схемы крепления.

II. Расчет смещений пород на сопряжениях горных выработок и оценка интенсивности проявлений горного давления

10. Величина смещения пород на сопряжениях горизонтальных и наклонных горных выработок, находящихся вне зоны влияния очистных работ, определяется по формуле:

— коэффициент влияния угла падения вмещающих пород и направления проходки горной выработки относительно простирания пород, определяемый по таблице № 2 приложения;

— коэффициент направления смещений пород: при определении смещений со стороны почвы или кровли (в вертикальном направлении) ; при определении боковых смещений пород (в горизонтальном направлении) определяют по таблице № 2 приложения, где при поддержании сопряжений очистного забоя со спаренной горной выработкой, охраняемой целиком угля и погашаемой с его извлечением и вентиляционной горной выработкой, охраняемой целиком шириной 15-0,1Н, м, подвергающейся влиянию первой лавы и сохраняемой за вторым очистным забоем, расчет смешений пород кровли производится так же, как для схемы, представленной на рисунке 3 приложения.

Формулы для расчета смещений кровли на сопряжениях

Значения коэффициентов и

Коэффициент вредного воздействия горных выработок характеризует степень увеличения смещений пород на участках сопряжений по сравнению с одиночной выработкой, где :

11. При подготовке выемочных столбов парными горными выработками коэффициент для сопряжений горных выработок с их сбойками, при целике между горными выработками менее 15 м, определяется по формуле:

Значения коэффициента

Значения коэффициента

12. Величина смещения пород на сопряжениях подготовительных горных выработок с очистным забоем, рисунок 3 приложения определяется:

для участка сопряжения 10 м впереди очистного забоя в зоне опорного давления по формулам 7-12 приложения приведенным в таблице № 1 приложения.

В формулах, содержащихся в таблице № 1 приложения:

— смещения пород на сопряжении со стороны кровли, мм;

— смещения пород кровли сопряжения в период его службы вне зоны влияния очистных работ, мм, определяемые по формуле 6 приложения;

— смещения пород в зоне временного опорного давления очистного забоя, мм, определяемые по рисунку 6 приложения;

— коэффициент, учитывающий обрушаемость основной кровли, принимаемый равным 1,0 для I, III и IV типов кровли и 1,2 для II типа кровли;

— коэффициент, учитывающий влияние площади сечения сопряжения в свету до осадки, определяемый по таблице № 5 приложения (площадь сечения сопряжения определяется по его расчетной ширине);

Значения коэффициента

— коэффициент, характеризующий долю смещений пород кровли в общих смещениях пород на сопряжении, определяемый по рисунку 7 приложения;

— смещения пород кровли в присечной горной выработке вне влияния подготавливаемой лавы, мм, определяются по формуле:

— смещения пород кровли в присечной горной выработке вне влияния подготавливаемой лавы, мм, определяются по формуле:

— средняя скорость смещений пород, мм/мес, в течение двух месяцев после проходки забоя присечной горной выработки, рисунок 9 приложения;

— коэффициент, учитывающий влияние места расположения присечной горной выработки относительно границы выработанного пространства, принимаемый при определении смещений кровли 1,0 для полной присечки и 0,7 при оставлении полосы угля шириной 2-4 м;

— смещения пород, мм, в присечной горной выработке в зоне влияния временного опорного давления собственной лавы, рисунок 10 приложения;

— вынимаемая мощность пласта, м;

— коэффициент влияния времени поддержания горной выработки между отработкой первого и второго очистного забоев, принимаемый по таблице № 6 приложения.

Рис. 7. Графики определения коэффициента

Значения коэффициента

— смещения пород, мм, в горной выработке за период влияния временного опорного давления первой лавы, определяемые по рисунку 11 приложения с учетом ширины целика ;

— смещения пород, мм, позади забоя первой лавы, определяемые по рисунку 12 приложения;

— скорость смещений пород в зоне остаточного опорного давления в горных выработках с охраной угольными целиками, мм/мес, рисунок 13 приложения;

Значения коэффициента

Рис. 11. Номограмма для определения смещений

Рис. 12. Номограмма для определения смещений

Категории интенсивности проявлений горного давления

Рис. 13. Номограмма для определения скорости смещения пород

III. Расчет параметров анкерной крепи сопряжений

14. Расчет параметров анкерной крепи и дополнительных средств ее усиления для сопряжений производится в зависимости от интенсивности горного давления, способа и параметров охраны горных выработок от влияния очистных работ, прочности, трещиноватости и устойчивости пород в кровле.

— смешения пород на сопряжениях вне зоны влияния очистных работ, определяемые по формуле 6 приложения;

— смещения пород на сопряжениях в зоне влияния очистных работ, определяемые по формулам 7-12 приложения.

При расчетных смещениях свыше 300 мм, расчет параметров анкерной крепи проводится из требования обеспечения максимальных смещений кровли не более 300 мм.

16. В условиях небольшого горного давления при расчетных смешениях кровли до 50 мм сопротивление анкерной крепи и длина анкеров принимаются в зависимости от типа кровли по таблице № 9 приложения.

17. В условиях горного давления средней интенсивности и интенсивного при расчетных смещениях кровли до 300 мм сопротивление анкерной крепи и длина определяются:

при I типе кровли по номограмме, приведенной на рисунке 1 приложения № 1 к Инструкции;

при II типе кровли принимать в соответствии с номограммой рисунка 1 приложения № 1 к Инструкции, а длину анкеров по таблице № 9 приложения;

при III и IV типах кровли сопротивление крепи и длину анкеров следует принимать на 10% и 20% соответственно, больше по сравнению с расчетными, по рисунку 1 приложения № 1 к Инструкции;

Параметры анкерной крепи

18. Для обеспечения рабочего состояния сопряжений выемочных горных выработок с очистным забоем и сопряжений подготавливающих горных выработок в зоне влияния очистных работ при расчетных смещениях м анкерную крепь следует усиливать рамной крепью, податливыми стойками или дополнительными анкерами. При этом параметры основной анкерной крепи принимают по рисунку 1 приложения № 1 к Инструкции для мм, а крепь усиления рассчитывается по формулам:

для податливых стоек и рам: ; (17)

для дополнительных анкеров: ; (18)

— длина дополнительного анкера усиления, м;

Дополнительные средства крепления и в том числе стойки усиления можно заменить анкерной крепью, устанавливаемой в два уровня, как это показано для различных вариантов охраны горных выработок в приложении № 1 к Инструкции.

— расчетное сопротивление слоев, пласта и пород в боках на сжатие, МПа;

— коэффициент концентрации напряжений в боках при проходке и поддержании сопряжений, принимаемый:

— коэффициент увеличения напряжений в боках сопряжений при расположении их в зоне влияния опорного давления от очистных работ, который при равен 1, а при ширине целика менее 0,1H, определяется по формуле:

здесь принимается равным 2 при I, III и IV типах кровли и равным 3 при II типе кровли. Для сопряжений выемочных горных выработок с очистным забоем, рисунок 3 приложения; коэффициенты и в формуле 20 приложения принимается равными 1.

В условиях, где напряженность в боках меньше расчетного сопротивления сжатию всех, в том числе и наиболее слабых слоев пород и угля в боках:

Если напряженность в боках превышает расчетное сопротивление сжатию только слабых пород и угля общей мощностью до 1,5 м, но меньше сопротивления сжатию других пород, предусматривается установка в этих породах (пласте) анкерной крепи, с сопротивлением анкерной крепи и длину анкеров на сопряжениях принимается соответственно равными 20 и 1,5 м. На острых углах сопряжений капитальных горных выработок с длительным сроком службы сопротивление крепи и длину анкеров следует увеличить в 1,5 раза, а расстояние между рядами анкеров принимать 1,0-1,2 м.

20. Крепь с рассчитанными параметрами устанавливается на самом сопряжении, а также на участках по обе стороны от сопрягающихся горных выработок в зависимости от расчётной ширины.

Если ширина сопряжения м, то к зоне сопряжения относятся также части примыкающих и пересекающихся выработок на протяжении равном их ширине. Расчетная высота горных выработок и сопряжений принимается равной их максимальной фактической высоте в проходке.

Приложение № 15
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Выбор конструкций анкерной крепи

1. Выбор конструкции анкерной крепи, состоящей из анкеров, опорных элементов и затяжки определяется:

формой и размером горных выработок;

интенсивностью горного давления;

степенью устойчивости пород в кровле и боках горных выработок и сопряжений.

Анкеры с закреплением стержней минеральной композицией применяются в следующих случаях:

в горных выработках со сроком службы более 10 лет;

в горных выработках, пройденных по пластам весьма склонных к самовозгоранию;

в горных выработках с обводненными породами.

4. Все принятые для применения конструкции анкерной крепи должны иметь соответствующие сертификаты с указанием в технических характеристиках значений минимальной прочности на разрыв по резьбе, гайке, соединению стержней и другим ослабленным сечениям.

Рис. 1. Номограмма для определения длины закрепления стержня анкера в скважине (шпуре)

5. При проектировании анкерной крепи расчетная несущая способность принимается по минимальной прочности стержней на разрыв или минимальной прочности их закрепления в скважине (шпуре) на длине меньше 1 м с учетом уменьшения несущей способности на 20% при работе анкеров в обычных и на 40% в неблагоприятных условиях. При использовании анкерной крепи в горных выработках и сопряжениях сроком службы до 40 лет с сухими породами в кровле и при влажности воздуха меньше 85% анкеров принимается в соответствии с таблицей № 1 приложения.

Для горных выработок и сопряжений со сроком службы свыше 40 лет и в обводненных породах следует принимать на 20% меньше указанных в таблице № 1 приложения.

Расчетную несущую способность анкеров из специальных стержней (из высокопрочной стали со специальной резьбой, из нескольких свитых прутков, из арматурных канатов, из стеклопластика) следует принимать в соответствии с технической документацией, с учетом уменьшения расчетной несущей способности в различных условиях работы анкеров.

Принятую при проектировании расчетную несущую способность анкеров с длиной закрепления стержня меньше 1 м необходимо корректировать в соответствии с фактической, определяемой экспериментально в шахтных условиях.

Несущая способность анкерной крепи

6. Различные конструкции клинораспорных металлических анкеров целесообразно применять в кровле горных выработок в условиях небольшого и средней интенсивности горного давления и залегании в месте закрепления клинораспорного замка нетрещиноватых пород прочностью на сжатие свыше 30 МПа.

Расчетная несущая способность клинораспорных анкеров принимается по минимальной прочности закрепления их замков. Предварительно при проектировании клинораспорных анкеров принимается равной 50 кН.

9. В качестве опорных элементов анкеров в кровле применяются верхняки длиной, равной ширине горных выработок и сопряжений или составные верхняки, соединяющие все анкеры в рядах в единую совместно работающую систему. Также применимы опорные плиты (с размерами не менее 250×250 мм и толщиной не менее 6 мм) с полной перетяжкой кровли металлической решетчатой затяжкой, выполненной из проволоки диаметром не менее 5 мм и размером ячейки не более 100×100 мм.

Усилие прорыва отверстия опорного элемента должно соответствовать несущей способности анкера. Устанавливаемые гибкие гофрированные подхваты (штрипсы) должны применяться вместе с шайбами размером не менее 180×180 мм и толщиной не менее 5 мм или не менее 100×100 мм и толщиной не менее 8 мм.

10. В боках горных выработок и сопряжений разрешается применять опорные плиты, подхваты, связывающие анкеры в рядах в единую систему, металлические полосы или гибкие гофрированные подхваты (штрипсы). При этом в пластовых подготовительных горных выработках в качестве опорных подхватов также допускается применять стеклопластиковые полосы или деревянные распилы со стороны отрабатываемой лавы.

11. Критериями качественной установки анкеров являются:

выступающая в выработку часть анкера не должна превышать 150 мм;

диаметр скважины (шпура) превышает диаметр стержня анкера в пределах 5-10 мм;

длина скважин принимается с учетом толщины затяжки, верхняка и элементов податливости на 50-150 мм меньше длины стержней;

скважины должны быть прямолинейны с выступами до мм и очищены от штыба.

Проверка усилия затяжки гаек выполняется при помощи динамометрического ключа.

12. В кровле горных выработок и их сопряжений необходимо устанавливать металлические затяжки из решеток или сетки, либо из стеклопластиковых тканей (решетки), а в условиях обрушающейся в проходческом забое неустойчивой кровли комбинированные подхват-затяжки.

Для крепления боков горных выработок допускается применять частичную затяжку лишь в условиях разрушения наиболее слабых слоев пород. В условиях разрушения пород на всю высоту горных выработок и сопряжений необходимо проводить затяжку боков, в капитальных горных выработках и их сопряжениях металлическими решетками и сетками, а в выемочных горных выработках деревом или сетками и тканями.

Приложение № 16
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Проектирование документации крепления и поддержания подготовительных выработок анкерной крепью

При разрушении только отдельных слабых пород (пласта) в боках, вместо высоты горной выработки h допускается подставлять в формулу 2 приложения значение разрушенной части пород в боках по высоте горной выработки, м.

При проектировании анкерной крепи количество анкеров первого уровня в рядах в кровле следует принимать в зависимости от расчетной ширины горных выработок и сопряжений В. Количество анкеров в рядах должно составлять:

от 6 до 7 при м и от 7 до 8 при м.

Количество анкеров в боках в ряду следует принимать в зависимости от мощности разрушающихся пород (пласта) и должно составлять:

3 и более при m>2,5 м. 4.#

Анкеры в кровле располагать с отклонением крайних анкеров от нормали к напластованию на угол 15-20° и на расстоянии их от боков не более 0,3 м. 5. # Анкеры в боках следует располагать так, чтобы они пересекали наиболее слабые слои угля и пород, т.е. с отклонением от напластования на угол 15-30°, расстояние от кровли выработки до верхнего ряда анкеров должно быть не более 0,5 м.

2. Проводится сравнение расчетного шага установки анкеров по условию интенсивности горного давления с требуемым по условию минимальной плотности установки анкеров П в зависимости от степени устойчивости пород в кровле и степени разрушения боков, которая составляет: 1 при неустойчивых; 0,7 при средней устойчивости; 0,5 при устойчивых породах в непосредственной кровле и 0,4 при разрушающихся породах в боках. По условию устойчивости пород шаг установки анкеров соответственно в кровле и боках определяется по формулам:

Проектный шаг установки анкерной крепи в кровле и боках при проходке принимают по наименьшим значениям, и округляют до второго знака. Например, при расчетном м проектное принимают 1,2 м.

3. По принятому проектному шагу установки анкерной крепи в кровле, в документации крепления с ее усилением дополнительной анкерной крепью, рамами или стойками усиления производится расчет требуемого на шаг установки крепи количества усиливающих анкеров, рам или стоек по формулам:

— несущая способность анкера, кН;

— несущая способность рамной крепи или стоек усиления, кН;

и принимают в расчет согласно заявленным производителем данных.

Полученное расчетом проектное количество усиливающих анкеров, рам или стоек округляют в большую сторону до 0,5.

4. В соответствии с Инструкцией выбираются конструкции и типоразмеры опорных элементов, затяжек в кровле и боках, а также определяют технологию и технику для крепления горной выработки.

5. На основании сравнения различной документации крепления по трудоемкости, материалоемкости, стоимости крепления и поддержания, а также по другим факторам, принимается проектная документация крепления.

6. Уменьшение длины анкеров, плотности установки анкерной крепи, крепи усиления и посадочно-защитной крепи, по сравнению с требуемыми по Инструкции, допускается по результатам проведения научно-исследовательских работ с последующим консультационно-методическим сопровождением документации крепления.

7. За пределами действия Инструкции, а также на этапе внедрения на шахте, анкерную крепь применять по документации крепления, с проведением научно-исследовательских работ и консультационно-методическим сопровождением. Документация должна предусматривать дополнительные меры безопасности и постоянное наблюдение за проявлениями горного давления и состоянием крепи.

Приложение № 17
к Федеральным нормам и правилам в области
промышленной безопасности «Инструкция по расчету
и применению анкерной крепи на угольных шахтах»,
утвержденным приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 19 ноября 2020 г. № 448

Определение расчетных смещений кровли в протяженных горных выработках с анкерной крепью

— коэффициент, учитывающий расположение горных выработок, принимаемый равным 1 для штреков, уклонов, бремсбергов и сопряжений и равным 0,7 для квершлагов;

— коэффициент, учитывающий отличие расчетной ширины горных выработок и сопряжений от В = 5 м, рассчитываемый по формуле:

— коэффициент, учитывающий влияние других смежных горных выработок, принимаемый равным 1 при расстояниях от них м, а при l ; (3)

Рис. 1. Расчетные смещения кровли в массиве при В=5 м

Рис. 2. Расчетные смещения кровли при охране горной выработки целиками

3. В пластовых выемочных горных выработках, проводимых в массиве, охраняемых за лавой целиком м, а затем, погашаемых за смежной лавой, определение расчетных смещений кровли в продолжение всего срока службы, производится по формуле:

4. В пластовых горных выработках, проводимых в массиве и погашаемых лавой, величина расчетных смещений кровли, определяется по формуле:

5. В пластовых горных выработках, пройденных в массиве, а затем охраняемых разрушающимся в выработанном пространстве целиком шириной 2,5-3 мощности пласта или поддерживаемых на границе с выработанным пространством и охраняемых посадочно-защитной крепью, расчетные смещения кровли до первой отрабатываемой лавы определяются по пункту 4 приложения. На весь период поддержания таких горных выработок, до их погашения смежной лавой, при расчете документации крепления, в период интенсивного горного давления, во всех условиях, принимаются равными 300 мм.

— расчетные смещения кровли в период влияния погашающей лавы, определяемые в зависимости от Н и по рисунку 6 приложения.

Источник