I. Charakterystyka warunków górniczo-geologicznych
1)Miejsce zalegania wyrobiska:
Przedmiotowe wyrobisko zaliczone zostało do południowo - zachodniej części KWK „ZIEMOWIT”.
2)Głębokość zalegania wyrobiska i jego rodzaj:
-Średnia głębokość zalegania wyrobiska wynosi 550 [m.p.p.m]
- Jest to wyrobisko przygotowawcze, tzn. chodnik wykonany w złożu z przybierką stropu, o kształcie przekroju poprzecznego ze stropem owalnym.
3)Rodzaj skał stropowych i spągowych w otoczeniu pokładu węgla:
Złoże od stropu otoczone jest trzema warstwami skał:
Bezpośrednio w stropie występuje łupek piaszczysty średnio uławicony o miąższości 3,5 [m], nad nim występuje łupek ilasty gęsto uławicony o miąższości 3,2 [m], nad którym występuje piaskowiec grubo uławicony o miąższości 2 [m]
W spągu występuje warstwa łupka ilastego średnio uławiconego
o miąższości 3 [m].
Klasyfikacja skał wg GiG:
Rodzaj skał |
Wytrzymałość laboratoryjna na ściskanie Rc[MN/m2] |
Zwięzłość [f] |
|||
|
Skały |
Węgla |
Skały |
Węgla |
|
A1 |
Bardzo kruche łupki ilaste gęsto uławicone |
5-12 |
- |
0,4 -O7 |
- |
A |
Łupki ilaste gęsto uławicone, względnie bardzo mało zwięzły węgiel |
13-24 |
15-24 |
0,8-1,2 |
0,6-1,0 |
B |
Łupki ilaste średnio uławicone, względnie zwięzły węgiel |
25-39 śr 32 |
25-35 śr 30 |
1,3-2,0 |
1,1-1,4 |
C |
Łupki piaszczyste lub piaskowce średnio uławicone, względnie zwięzły węgiel |
40-54 śr 48 |
36-43 śr 40 |
2,1-3,0 |
1,5-1,7 |
D |
Łupki piaszczyste lub piaskowce grubo uławicone, względnie bardzo zwięzły węgiel |
55-74 śr 65 |
44-52 śr48 |
3,1-4,0 |
1,8-2,0 |
E |
Piaskowiec bardzo grubo uławicony |
75-110 śr 90 |
- |
4,1-6,0 |
- |
II.Profil skał otaczających wyrobisko
Strop:
Rodzaj skały stropowej |
Wytrzymałość na ściskanie Rc [MPa] |
Wytrzymałość na rozciąganie Rr [MPa] |
Wskaźnik zwięzłości skały f [/] |
Współczynnik rozmakalności r [/] |
Wskaźnik szczelinowatości RQD [%] |
Łupek piaszczysty |
45 |
3,465 |
4,5 |
0,9 |
80 |
Łupek ilasty |
20 |
1,54 |
2,0 |
1,0 |
75 |
Piaskowiec |
65 |
5,005 |
6,5 |
0,7 |
90 |
Spąg:
Rodzaj skały stropowej |
Wytrzymałość na ściskanie Rc [MPa] |
Wytrzymałość na rozciąganie Rr [MPa] |
Wskaźnik zwięzłości skały f [/] |
Współczynnik rozmakalności r [/] |
Wskaźnik szczelinowatości RQD [%] |
Łupek ilasty |
32 |
2,46 |
3,2 |
0,8 |
65 |
III. Charakterystyka obudowy łukowo - podatnej ŁP
Oznaczenie |
F |
S |
W |
L1 |
L2 |
R1 |
R2 |
z |
c |
|
[m2] |
[mm] |
|||||||
|
|
|
|||||||
ŁP1/V25/A |
5,5 |
2500±50 |
2500±50 |
2385±20 |
2470±20 |
1575±16 |
1175±12 |
1060 |
350±18 |
ŁP2/V25/A |
6,1 |
2800±56 |
2500±50 |
2205±20 |
3120±20 |
1725±17 |
1350±14 |
920 |
400±20 |
ŁP3/V25/A |
7,1 |
3000±60 |
2700±54 |
2470±20 |
3075±20 |
1850±19 |
1425±14 |
990 |
400±20 |
ŁP4/V25/A |
7,8 |
3200±64 |
2800±56 |
2545±20 |
3235±20 |
2000±20 |
1525±15 |
970 |
400±20 |
ŁP5/V25/A |
8,9 |
3400±68 |
3000±60 |
2825±20 |
3295±20 |
2000±20 |
1625±16 |
1100 |
450±23 |
ŁP6/V25/A |
9,6 |
3700±74 |
3000±60 |
2925±20 |
3275±20 |
2075±21 |
1775±18 |
990 |
450±23 |
ŁP7/V25/A |
11,1 |
4200±84 |
3100±62 |
3120±20 |
3345±20 |
2350±24 |
2000±20 |
810 |
450±23 |
ŁP8/V25/A |
13,1 |
4700±94 |
3300±66 |
3205±20 |
3970±20 |
2625±26 |
2250±23 |
760 |
500±25 |
ŁP9/V25/A |
14,8 |
5000±100 |
3500±70 |
3490±20 |
4070±20 |
2750±28 |
2400±24 |
820 |
550±28 |
ŁP10/V25/A |
17,6 |
5500±110 |
3800±76 |
3540±20 |
4845±20 |
3075±31 |
2650±27 |
830 |
550±28 |
ŁP11/V25/A |
19,8 |
5800±116 |
4025±81 |
3320±20 |
3320±20 |
3250±33 |
2850±29 |
930 |
600±30 |
ŁP12/V25/A |
21,8 |
6100±122 |
4225±85 |
3460±20 |
3460±20 |
3450±35 |
3000±30 |
960 |
600±30 |
ŁP13/V25/A |
24,0 |
6400±128 |
4425±89 |
3605±20 |
3605±20 |
3650±37 |
3150±32 |
990 |
600±30 |
W wyrobiskach narażonych na ciśnienie dynamiczne stosuje się najczęściej obudowę metalową łukowo - podatną ŁP. Odrzwia obudowy ŁP to kształtowniki stalowe walcowane na gorąco o profilu korytkowym MD, TH, ŁK, DS. lub V.
Obecnie najpowszechniej stosuje się odrzwia z kształtowników typu V21, V25, V29, V36 i V44, typoszeregu A. Inne profile spotkać można w starych wyrobiskach korytarzowych. Liczba przy symbolu oznacza przybliżoną masę jednostkową kształtownika (kg/1mb), a typoszereg A charakteryzuje się tym, że proste odcinki łuków ociosowych odrzwi, wielkości większej niż 6 są prostopadłe do spągu. Odrzwia zwykle składają się z łuków ociosowych i łuków stropnicowych połączonych na zakładkę i skręconych strzemionami. Takie połączenie nosi nazwę zamka.
Łuki stropnicowe posiadają jednakowy promień krzywizny na całej długości. Łuki ociosowe w dolnym końcu posiadają odcinek prosty. W wyniku obciążenia górotworem i przemieszczania się konturu w kierunku wyrobiska może nastąpić zsuwanie elementów odrzwi na złączach i zmniejszenie przekroju wyrobiska, ale kształt łukowy powinien zostać zachowany. Stąd nazwa obudowa łukowa - podatna. Produkuje się różne wielkości odrzwi, a wraz ze wzrostem powierzchni przekroju przypisuje się im kolejne numery wielkości, np. ŁP6, ŁP7, ŁP8 itd. W odrzwiach zwykłych wyróżnia się dwie podstawowe odmiany:
- odrzwia trzyczęściowe - bez wyróżnika w oznaczeniu (np. ŁP8/V25/A),
- odrzwia czteroczęściowe - z wyróżnikiem 4 w oznaczeniu (np. ŁP18/V44/4/A).
W zależności od wielkości odrzwi szerokość S może wynosić od 2,5m (ŁP1) do 8,0m (ŁP19), a wysokość W odpowiednio od 2,5m do 5,465m. W warunkach wszechstronnego ciśnienia górotworu w tym wypiętrzania spągu stosuje się obudowy podatne zamknięte. Odrzwia zamknięte skutecznie zmniejszają wypiętrzenia spągu.
Jeżeli w stropie zalegają skały o dobrych parametrach wytrzymałościowych, to można stosować odrzwia łukowo - proste. Odrzwia te wykazują znacznie niższą nośność od odrzwi łukowych (o, około 50%), ale płaski obrys stropu jest korzystny z punktu widzenia technologicznego.
Odstępy między odrzwiami obudowy podatnej wynoszą praktycznie od 0,5m do 1,0 m W wyrobiskach o nachyleniu do 25˚ odrzwia należy budować prostopadle do płaszczyzny spągu, a przy większych nachyleniach odchylać je w kierunku wzniosu o kąt do 5˚.
Obudowę łukową wyrobisk korytarzowych stanowią odrzwia oraz następujące elementy nośne:
- elementy zamka - strzemiona
- stopy podporowe
- rozpory międzyodrzwiowe
- elementy okładzinowe - opinka między odrzwiami oraz wykładka między opinką, a konturem wyrobiska w wyłomie.
Prawidłowy dobór i współdziałanie wymienionych elementów powinien tworzyć odpowiedni przestrzenny układ wytrzymałościowy i zapewniać stateczność wyrobiska w wymaganym okresie czasu.
Gdy w spągu wyrobiska zalegają skały wytrzymałe (piaskowce, wapienie), to odrzwia obudowy można ustawić bezpośrednio na spągu. Zaleca się jednak wykonanie gniazd (zagłębień) w spągu, w miejscach posadowienia łuków ociosowych. Gniazda zwiększają stabilność odrzwi i siłę oporu obudowy względem ciśnień poziomych. Jeżeli w spągu zalegają skały o niskich parametrach wytrzymałościowych, to odrzwia należy ustawić na stopach podporowych.
Mogą to być stopy z twardego drewna, metalowe lub żelbetowe, umieszczone w wykutych gniazdach. Stopy zapobiegają wciskaniu elementów stojakowych w spąg wyrobiska, wykorzystuje się rzeczywistą nośność obudowy i ogranicza zmniejszanie przekroju wyrobiska.
Rozpory są to prętowe elementy konstrukcyjne służące do stabilizacji odrzwi w kierunku osi wyrobiska. Stosuje się rozpory drewniane i metalowe. Rozpory drewniane to okrąglaki o średnicy około 8-10cm zakładane między odrzwiami na styk, których zadaniem jest utrzymanie stałego odstępu między odrzwiami oraz usztywnienie obudowy. Usztywnienie jest konieczne zwłaszcza w sąsiedztwie przodku, gdzie nieobciążone odrzwia mogą ulec zwichrowaniu np. w wyniku robót strzałowych. Obecnie zaleca się stosowanie rozpór stalowych wykonanych przykładowo z kątownika. Rozpory metalowe łączy się z odrzwiami za pomocą zamków i mogą one przenosić obciążenia ściskające, rozciągające i zginające. Zaleca się rozmieszczenie rozpór równomiernie na całym obwodzie odrzwi w odstępach do 1,2m. Rozpory metalowe stanowią trwały element zespalający odrzwia obudowy i poprawiają ich stabilność i wytrzymałość. Okładzinę obudowy stanowi zwykle siatka stalowa zgrzewana o oczkach 0,1x0,1 m, wykonana z drutów o średnicy 8 mm, spiralnie rowkowanych oraz drutów poprzecznych o średnicy 5 mm. Szerokość okładzin wynosi 0,5m, a ich długość jest większa od odstępu odrzwi. Opinkę mogą stanowić również okrąglaki drewniane lub płaskowniki betonowe zbrojone stalowymi drutami. Puste przestrzenie między opinką, a obrysem wyrobiska w wyłomie należy wypełnić bryłami skalnymi lub spoiwem wiążącym, co zapewnia lepszą współpracę obudowy z górotworem. Wypełnienie takie nazywa się wykładką.
IV. Obliczenia:
warunki brzegowe |
|
|
|
Rcśr |
10 |
MPa |
najniższa średnia wytrzymałość na ściskanie skał w otoczeniu wyrobiska |
H |
300 - 1100 |
m |
głębokość zalegania wyrobiska |
|
0 - 45 |
1o |
kąt nachylenia wyrobiska |
Rs |
0,5 - 1,0 |
|
współczynnik odporności fizyko - mechanicznej skał na zawilgocenie |
Ew |
0,5*106 |
J |
maksymalna energia wstrząsu w rejonie wyrobiska |
Sw |
7,5 |
m. |
maksymalna szerokość wyrobiska w wyłomie |
|
|
|
|
dane wyjściowe |
|
|
uwaga! wypełniać tylko pola koloru żółtego |
kopalnia |
|
|
kopalnia ZIEMOWIT |
nazwa wyr. |
|
|
chodnik |
pokład |
|
|
210 |
partia |
|
|
B |
H |
550 |
m. |
głębokość zalegania wyrobiska |
Ss |
5,5 |
m |
szerokość wyrobiska w świetle obudowy |
Sw |
5,8 |
m. |
rodzaj obudowy (z listy) i szerokość wyrobiska w wyłomie
|
|
|
|
|
Rcst |
43 |
MPa |
średnia wytrzymałość na ściskanie skał powyżej pokładu węgla lub innej warstwy w przekroju |
Rcw |
40 |
MPa |
średnia wytrzymałość na ściskanie węgla lub innej warstwy w przekroju wyrobiska |
Rcsp |
32 |
MPa |
średnia wytrzymałość na ściskanie skał poniżej pokładu węgla lub innej warstwy w przekroju |
Ww |
3,97 |
m |
wysokość wyrobiska w wyłomie |
m |
2 |
m |
grubość pokładu lub innej warstwy występującego w przekroju wyrobiska |
w1 |
0,5 |
m |
odległość stropu pokładu lub innej warstwy od stropu wyłomu (w osi wyrobiska) |
w2 |
1,47 |
m |
odległość spągu pokładu lub innej warstwy od spągu wyłomu (w osi wyrobiska) |
Rcśr |
25,07 |
MPa |
średnia wytrzymałość na ściskanie skał z 2,5 krotnej wysokości wyrobiska |
Rcocśr |
37,42 |
MPa |
średnia wytrzymałość na ściskanie skał stanowiących ocios wyrobiska |
o |
75,04 |
1o |
pozorny kąt tarcia wewnętrznego skał stanowiących ocios wyrobiska |
Soc |
0,52 |
m |
zasięg oddziaływania obciążenia w ociosie wyrobiska |
Sobl |
6,84 |
m |
rozpiętość obliczeniowa wyrobiska |
Qooc |
166,83 |
|
normowa wartość obciążenia statycznego z uwzględnieniem oddziaływania w ociosach |
Rs |
0,80 |
|
współczynnik wpływu wilgotności na wytrzymałość skał (<=1,0) |
Qo |
156,84 |
kN/mb |
normowa wartość obciążenia statycznego |
|
2,75 |
1o |
kąt nachylenia wyrobiska |
γ |
26,5 |
kN/m3 |
ciężar objętościowy skał |
k |
4 |
10k J |
wykładnik stwierdzonej lub prognozowanej energii wstrząsu podaj (3 do 6 - dla 0,5*106) |
Hdyn |
50 |
m. |
pionowa odległość do środka warstwy wstrząsogennej (w pełnych dziesiątkach m) |
qdyn |
1,79 |
kN/m2 |
wartość normowego obciążenia dynamicznego pochodzącego od wstrząsów |
Qdyn |
10,38 |
|
wartość całkowitego obciążenia dynamicznego pochodzącego od wstrząsów |
H1 |
0 |
m. |
odległość pionowa krawędzi K1 od wyrobiska (jeżeli nie ma wpisz 0) |
m1 |
1 |
m. |
grubość wybranego pokładu K1 (jeżeli nie ma wpisz 1) |
H2 |
1 |
m. |
odległość pionowa krawędzi K2 od wyrobiska (jeżeli nie ma wpisz 1) |
m2 |
2 |
m. |
grubość wybranego pokładu K2 |
H3 |
1 |
m. |
odległość pionowa krawędzi K3 od wyrobiska (jeżeli nie ma wpisz 1) |
m3 |
2,4 |
m. |
grubość wybranego pokładu K3 |
H4 |
1 |
m. |
odległość pionowa krawędzi K4 od wyrobiska (jeżeli nie ma wpisz 1) |
m4 |
3 |
m. |
grubość wybranego pokładu K4 |
H5 |
1 |
m. |
odległość pionowa krawędzi K5 od wyrobiska (jeżeli nie ma wpisz 1) |
m5 |
1,5 |
m. |
|
|
|
|
|
k1 |
1 |
|
|
|
|
|
wpływ eksploatacji dokonanej lub projektowanej w pokładzie (z listy) |
k2 |
1,27 |
|
współczynnik wpływu eksploatacji |
xo |
0,00 |
m. |
zasięg poziomy wpływów krawędzi pod obszarem odprężonym (wg prof. A.Zorychty) |
xk |
0,00 |
m. |
zasięg poziomy wpływów pod obszarem koncentracji naprężeń (wg prof. A.Zorychty) |
|
kostkowa |
|
podzielność skał (z listy)
|
Os |
<0,1 |
m. |
odstępy powierzchni spękań |
k3 |
2,18 |
|
współczynnik wzrostu obciążenia od podzielności warstwowej i wilgotności |
k |
1,02 |
|
współczynnik zależności obciążenia od nachylenia |
kγ |
1,06 |
|
współczynnik zależności obciążenia od ciężaru objętościowego skał stropowych |
Osr |
SPS |
|
ośrodek sprężysto-plastyczno-spękany |
ko |
1,10 |
|
współczynnik wzrostu obciążenia od rodzaju ośrodka |
Hekw |
0,00 |
m. |
odległość ekwiwalentna |
Hu |
2,50 |
m |
pionowa wielkość zrzutu uskoku |
u |
83,00 |
1o |
kąt nachylenia płaszczyzny uskokowej |
Lu |
4,0 |
m |
zasięg wpływów uskoku (przed i za) na wzrost obciążenia górotworu |
k4 |
1,20 |
|
współczynnik wzrostu obciążenia od wpływu uskoku (wg prof.. A. Zorychty) |
kRc |
0,65 |
|
współczynnik osłabienia górotworu od wpływu uskoku (wg prof.. A. Zorychty) |
Pobl |
630,44 |
kN/mb |
obciążenie całkowite działające na obudowę w pasie 1 m. |
q |
114,63 |
kN/m2 |
obciążenie jednostkowe działające na obudowę |
obliczenie obudowy łukowej |
|
|||
|
|
|
załącznik nr 1 |
|
|
V-25 |
|
rodzaj obudowy łukowej (z listy) |
|
|
10 |
|
rozmiar obudowy (od 5 do 16) |
|
1 |
WRG. |
|
rodzaj rozpór (z listy lub wpisz INNE oraz współczynnik) |
|
L |
5,50 |
m |
szerokość wyrobiska w świetle |
|
wj |
0,05 |
m |
jednostronny odstęp od kształtownika obudowy do ociosu wyłomu |
|
Sw |
5,84 |
m |
szerokość wyrobiska w wyłomie |
|
Ww |
3,8 |
m |
wysokość wyrobiska w świetle |
|
Nmax |
440 |
kN |
nośność maksymalna odrzwi obudowy łukowej |
|
Wst |
0,9 |
|
współczynnik zależny od rodzaju rozpór stabilizujących |
|
odrzwia nowe
|
|
|
współczynnik dla odrzwi nowych lub regenerowanych |
|
|
|
|
proponowana ilość i rozmieszczenie rozpór stabilizujących |
|
|
|
|
rozdzaj opinki i wykładki |
|
k7 |
0,9 |
|
współczynnik opinki i wykładki |
|
Tw |
12 |
mc |
czas istnienia wyrobiska (w pełnych miesiącach) |
|
k6 |
1,15 |
|
współczynnik czasu istnienia wyrobiska |
|
|
10 |
kN |
obciążenie dodatkowe od urządzeń transportowych |
|
Pnomłp |
247,93 |
kN |
podporność obudowy łukowej |
|
d |
0,39 |
m |
wyliczony odstęp odrzwi obudowy łukowej |
|
|
|
|
|
|
d |
0,80 |
m |
odstęp odrzwi ustalony przez inż. ds. obudowy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
opracował |
|
kier. działu robót górniczych |
|
|
inżynier d/s obudowy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
koszt na 100 mb wyrobiska |
|
|
||
rodzaj |
ilość |
koszt |
uwagi |
|
ŁP |
125 |
48072,66 |
|
|
rozpory |
1000 |
5900,00 |
|
|
L-940 c |
2706 |
13341,81 |
|
|
złącza |
625 |
7093,75 |
ilość złącz obudowy (z listy) |
|
razem |
|
74408,22 |
zł |
|
11