Файл: Кравченко Г.И. Облегченные крепи вертикальных выработок.pdf

В соответствии с выражениями (32) и (68) имеется реальная возможность с помощью штанг существенно воздействовать па прочностные и упругие свойства си­ стемы крепь — порода, а следовательно, как видно из

(59)и (69), на величину области неупругих деформаций

иперемещений породного контура выработки.

Пример 3. Определить величину области неупругих деформации и перемещений контура для выработок, диаметр которых и исход­ ные условия поддержания приведены в табл. 21.

При расчетах характеристики ползучести Д и т принимали по

та ai, учитывающего влияние штанговой крепи на упругие свойства системы крепь — порода пока не установлено. Приближенные его значения приняты такими же, как и у обычной породы, т. е. заштангованный массив рассматривается как однородная порода с более высокими пределом прочности и модулем упругости, опреде­ ляемыми из (32) и (68).

Сравнивали бетонную крепь с широким диапазоном изменений реакции Р и штанговую со значениями коэффициента объемного напряжения, получаемыми при используемых сейчас паспортах крепления.

Из рис. 50, где представлены результаты расчетов, видно, что

116

пользовании бетонных крепей с очень высокой несущей способ­ ностью (кривые 2а п За), т. е. обычно применяемая бетонная крепь, устанавливаемая до или в процессе развития зоны неупругнх де­ формаций, хотя и испытывает большие нагрузки, но не оказывает значительного влияния на проявления горного давления. Возведе­ ние же крепи для снижения нагрузки на нее после образования об­ ласти неупругих деформаций не всегда возможно по соображениям производственным и техники безопасности.

(а) и перемещений контура выработки (б) от параметров штан­ говой и несущей способности бетонной крепей

Штанговая крепь в этом отношении, как показывают расчеты (см. рис. 50, кривые 1, 2 я 3), значительно более действенное сред­ ство влияния на проявления горного давления, чем бетонная с вы­ сокой несущей способностью: при использовании штанг перемещения контура выработки уменьшаются в 1,8 раза и более, что и под­ тверждается практикой [100].

Несмотря на приближенность метода расчета, не учитывающего последствия соединения штангами пород на контуре и внутри мас­ сива, он позволяет сопоставить возможности штанговой и бетонной крепей предотвращать разрушения и перемещения пород приконтурного массива. С помощью других известных нам методов такое сравнение выполнить нельзя.

Крепление штангами после формирования зоны не­ упругих деформаций возможно при ее размерах: сопо­ ставимых с длиной обычно применяемых штанг; значи­ тельных. При размерах этой зоны, не превосходящих технически приемлемой длины штанг, следует размещать их замки в ненарушенном массиве. Нагрузку на штанги можно определять с помощью формул, предложенных в [29] для схем с кольцевой

117

и двусторонней формами зоны иеупругих деформаций

где cpo — угол трения между породой и крепыо, в данном случае — между породой и кольцевой несущей конст­ рукцией из пород, закрепленных штангами, т. е. угол внутреннего трения пород в нарушенном состоянии; под­ считывается по формуле [65]

• « - т / - + - 3-

Пример 4. Размер области иеупругих деформаций мал. Ствол диаметром 8 м в проходке пересекает умеренно ослабленные глини­ стые сланцы с (Хеш =300; а р = 50 кгс/см2; у =2,5 т/м3. Глубина про­ ведения ствола 700 м. Выбрать параметры напрягающей штанговой крепи с железобетонными замками.

1. Ширина области иеупругих деформации определяется с мощью табл. 21

bL = b°LR1 = 0,32 • 4 = 1,28 м 1,3 м.

3. Расстояние между штангами определяется в зависимост размеров структурных блоков пород или с учетом минимального расстояния между трещинами. По практическим данным для этой цели применимо соотношение

I = 0,8bL = 0,8 • 1,3 = 1,04]« 1 м.

4. Прочность закрепления замка штанги

Рз = Ртах^эап = 1 , 8 8 ■1 • 2 = 3,76 Т С .

5. Определяем длину заделки стержня штанги в раствор по (80)

Приняв /3=20 см, а длину выступающего в выработку конца штанги /в = 10 см, получаем длину штанги

h = bL + 13 + /в = 1,3 + 0,2 + 0,1 = 1,6 м.

118

При значительных размерах области неупругих де­ формаций уже следует учитывать прочность системы крепь — порода, поскольку необходимое значение ее может быть обеспечено при различных параметрах штанговой крепи и, следовательно, при различных тех­ нико-экономических показателях.

Основа методики расчета, обеспечивающая техниче­ скую и экономическую оценку различных паспортов штанговой крепи,— это критериальное уравнение проч­ ности системы крепь — порода и зависимости несущей способности стенок ствола от длины, предварительного натяжения и частоты размещения штанг. Эти соотноше­ ния действительны практически во всем диапазоне параметров штанговой крепи и размеров зоны неупру­ гих деформаций, встречающихся в практике проведения стволов и других выработок.

Выбор паспорта крепления ствола при использовании перечисленных зависимое™ (см. рис. 31) сводится к следующему. Зная размеры зоны неупругих деформаций или вывалов, принимается длина штанг, при которой их замки размещаются либо за зоной возможного вывала (что, конечно, возможно и целесообразно при глубине вывала не свыше 1,5—2,0 м), либо в ее пределах. Прак­ тикой установлено, что расстояния между опорными плитами штанг можно определять из соотношения / = = (1,5ч-2)/п (где т — минимальный структурный размер разрушенной породы). Принимая за 100% несущую способность породного слоя без штанг, по номограмме судят о возможности использования нескольких пас­ портов.

. Например, при минимально допустимой длине штанг 1,4 м с технической точки зрения одинаково надежны паспорта крепления при одинаковом натяжении штанг

119