Файл: Садовский, Г. И. Механика горных пород, расчеты крепи и конструктивных элементов систем разработки рудных месторождений подземным способом [учебное пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 61
Скачиваний: 0
где Sh0 — приведенная к объемному |
весу рассматриваемой |
|||
|
породы вертикальная мощность вышележащих по |
|||
|
род; |
|
|
|
Sh0= |
h i+ |
- ^ - h 2+ ... |
^ - h „ - b |
(20.3) |
|
Yk |
Yk |
Yk |
|
где Yk и hIt |
— объемный вес и мощность пород данного слоя. |
|||
Пользуясь формулами (18.3), (19.3) и (20.3), строят эпюру |
||||
давления по всей глубине ствола отдельно на каждом |
участке. |
|||
В общем случае эпюра имеет ступенчатый вид (рис. |
25). В бо |
|||
лее общем виде задача о давлении на крепь ствола может быть решена по методике А. Г1. Максимова с учетом сцепления пород.
Рис. 25. Схема к определению давления на крепь ствола по проф. П. М. Цимбаревичу
В качестве основной предпосылки принято: горное давле ние по глубине является прерывистой функцией; в прочих сло ях, где напряжение не достигает разрушающих, оно отсутству ет; там же, где напряжения превосходят предел прочности, воз никает давление.
Наиболее опасными являются тангенциальные напряжения, так как сопротивление пород скалыванию в несколько раз меньше, чем сжатию.
В качестве механической характеристики связанной породы
принимают |
/ |
T =C +f(T n . |
(21.3) |
79
р,
п
I'm' 20. Схема к расчетному методу с учс том сцепления пород
Рассматривают условия равновесия на наклонно]! п.лощад
ко, отсекаются элементарную призму (рис. 20). |
напряжение |
||||
Активном силой, сдвигающей призму, яляется |
|||||
г, вызванное давлением столба |
пород |
oz= yl I. |
Оту силу урав |
||
новешивают сцепление С, |
внутреннее |
трепне |
от |
нормальной |
|
составляющей веса пород |
fan, |
тангенциальная |
составляющая |
||
реакции крепи т', внутреннее трение от нормальной составляю щей отпора крепи fa'n.
Учитывая уравнение механической характеристики связан ной породы, получим
,^П(1—sirup) — 2Gcosq^
l-f-sincp |
(22.3) |
Следовательно, давление на крепь ствола на каждом участке определяется глубиной уМ> сцеплением С н углом внутреннего грения; две последние величины могут быть определены лабо раторпым путем, в связи с чем расчетная нагрузка будет иметь объективный характер.
Глубину, на которой те или другие породы переходят в не устойчивое состояние, устанавливают из формулы
2CcoS(p
(23.3)
80
Рекомендации ВИИМИ по определению нагрузок на крепь шахтных стволов
Под руководством д-ра техн. наук Г. А. Крупенникова про водятся исследования горного давления в стволах и на шахтах Донбасса п Западной Украины.
Максимальные нагрузки, измеренные при пологом падении слоев породы, составили 12—13 т/м2, при крутом падении слоев в породах подработанного ранее массива максимальные нагруз ки достигали 22—24 т/м2.
Накопленные данные натурных наблюдений позволили дать
следующие рекомендации по расчету крепи. |
в неустойчивое |
|
1. Глубину, на которой породы переходят |
||
состояние, рекомендуется определять но формуле |
||
Н11р= К а ™ |
м |
(243) |
гу- |
|
|
гле К --0,3 —1.0 — коэффициент |
ослабления |
предела-прочно |
сти пород в массиве по сравнению с проч |
||
ностью пород в образце; принимается в за висимости от состояния пород (ненарушен
ные К = 1 ,0 ; |
слабонарушенные К =0,7; |
умеренно нарушенные К = 0,3; сильно на- |
|
_ рушенные К = |
0,3); |
Огж — предел прочности породы на сжатие, кг/см2; г — безразмерный коэффициент концентрации напряжений в породах на контуре ствола: для участка на расстоянии 20 м от сопря жения принимается равным 3, на сопряже нии—6, на протяженном участке ствола—2;
2. Нормативные нагрузки Рп на крепь участков ствола диа метром в свету 0 м, проходимого в нестойких породах, рекомен дуется принимать по данным табл. 16.
|
|
|
|
Таблица 16 |
|
|
Средняя радиальная нагрузка, т/мг |
||
1' л у б и и а |
|
крепь |
и» монолитного |
крепь из быстро твер |
с т в о л а , |
ы |
бетона |
или тюбингов |
деющего Жетона при |
при последовательной |
совмещенной схеме |
|||
|
|
и параллельной схемах |
проходки |
|
200 — 400 |
|
|
5 |
7 |
400 — 800 |
|
|
7 |
11 |
800-1200 |
|
|
8 |
13 |
81
3. Нормативную нагрузку Рп на крепь стволов диаметром D больше или меньше 6 м рекомендуется увеличивать или умень шать на 5% на каждый метр изменения диаметра ствола. В со ответствии с этим расчетную нагрузку Р следует определять по формуле
P = (l±0,05) (D—6)РП т/м2. |
(25.3) |
4. В районе сопряжения ствола с выработками околоствольного двора расчетную нагрузку на крепь ствола рекомендуется увеличивать в 1,5 раза.
5. Максимальная радиальная нагрузка определяется, исхо дя из средней нагрузки Р с учетом коэффициента неравномер
ности V |
|
-Ь^тах*^ (1+3V JP . |
(26.3) |
Коэффициент неравномерности V распределения нагрузки на крепь стволов при пологом падении слоев породы для усло вий Донбасса рекомендуется принимать по данным табл. 17.
Таблица 17
|
|
Значения коэффициента |
V при |
||
Участок ствола |
углах падения слоев породы |
||||
|
|
0 |
1 о |
О |
СО о |
|
|
|
1 ^-- о |
|
1 о |
На расстоянии от |
сопряжения |
|
|
|
|
с горизонтальной |
выработкой: |
|
0,4 |
0,6 |
|
больше 20 м |
|
|
|||
меньше 20 м |
|
|
0,8 |
0,8 |
|
Устья (в наносах) |
|
|
0,33 |
0,33 |
|
6. В тех случаях, когда приходится определять нагрузку, ис ходя из гидравлического закона, водонепроницаемую крепь в крепких трещиноватых породах рекомендуется рассчитывать на давление столба воды
Рв= -Щ з . кг/см*. |
(27.3) |
7. Для определения давления на крепь ствола при пересече нии им плывуна предлагается формула
yh
кг/см2. (28.3)
Ш,33
где у — объемный вес плывуна (1,3— 1,7 т/м3).
82
§ 8. Расчет максимальной нагрузки на крепь устья ствола
По рекомендациям В1ШМП |
расчетная |
максимальная |
на |
|||
грузка на крепь устья ствола определяется |
приближенно |
по |
||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
-К. |
|
2 |
X |
|
|
|
|
Х -1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
X |
1 - |
а |
90—ср |
|
(29.3) , |
|
a—Ztg- |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2 |
|
|
|
где К а — безразмерный коэффициент, равный |
1Н—1,1; |
|
||||
in — безразмерный |
коэффициент ( т = 2 , если расстояние |
|||||
рассматриваемого участка ствола от сопряжения его |
||||||
с другими выработками больше 20 м, и ш =3,4 |
— |
|||||
если меньше 20 м); |
|
|
|
|
||
Y — объемный вес наносов, |
т/м3; |
|
|
|
||
а — радиус |
ствола, м; |
|
|
|
|
|
Ф — угол внутреннего трения слабых |
пород наносов; |
|
||||
X — безразмерный |
параметр а—21^ф tg [(90—ф)/2]; |
|
||||
Z— глубина участка ствола, для которого |
производится |
|||||
расчет, |
м; |
|
|
|
|
|
I!— дополнительная нагрузка на крепь от веса наземных зданий и сооружений, если они расположены на рас
стоянии |
не более |
5 м от контура ствола, т/м2. |
|||
2 ( a + B ) Q |
а |
|
tg |
9 0 — ф. |
(30.3) |
/в(2а+в) |
a+ Z tg |
90—ф |
|
||
|
|
|
|||
|
|
2 |
|
|
|
Q —вес здания (сооружения) т;
в — расстояние от контура ствола до наиболее удаленной от него точки здания (сооружения), м;
/ — средний размер здания (сооружения) в тангенциаль ном направлении по отношению к стволу, м.
83
§ 9. Расчет толщины бетонной крепи шахтных стволов
В сечении ствола бетонная крепь представляет собой кольцо. Вырежем участок кольца крепи длиной равной единице.
Тогда из условия равновесия (рис. 27) между внутренними и внешними напряжениями можно написать
|
|
2 |
Ь |
а |
, |
(31.3) |
где |
d |
толщина крепи, см; |
на |
сжатие |
материала |
|
|
[ог.ж) — допускаемое напряжение |
|||||
|
|
крени, кг/см2; |
|
|
|
|
|
D „— наружный диаметр кольца крепи, см; |
|
||||
|
Р — наружное давление па кольцо крепи, кг/см2. |
|||||
|
ПЬдставив в это равенство значение |
|
|
|||
|
|
DB= 2 R „= 2 (R B+ d ) |
|
|
(32.3) |
|
и сделав |
соответствующие |
преобразования, получим |
|
|||
|
|
|
PR |
|
|
(33.3) |
|
|
[Ос)к1 —Р |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
где |
Rn — наружный радиус кольца, см; |
|
|
|||
|
■RB — внутренний радиус кольца, |
см. |
|
|
||
Рис. 27. Расчетная схема для определения толщины бетонной крепи в шахтных ство лах
84