Файл: Садовский, Г. И. Механика горных пород, расчеты крепи и конструктивных элементов систем разработки рудных месторождений подземным способом [учебное пособие].pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 58

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Чтобы учесть все допустимые неточности, проф. М. М. Про тодьяконов рекомендовал для увеличения запаса прочности

150

крепи прибавлять к формуле выражение [(Тсш1

PRB

150

 

(34.3)

(Нсн<1—Е

ГОсн<1

 

 

 

 

Проектные институты при

определении

размеров

крепи

стволов иногда пользуются формулой

 

 

 

d = R- ( / i ^

p - 0

-

<з 5 'з>

П р и м е р . Диаметр ствола в свету 6

м,

давление

горных

пород на крепь Р = 3 кг/см2. Определить толщину бетонной кре­ пи.

Ре ше н и е . Толщина крепи ствола, исходя из условия рав новёсия между внутренними и внешними напряжениями, со­ ставит

____ PRb__

3-300 ==33,3 см.

[<Тсж]-Р

3 0 -3 '

Толщина крепи ствола по формуле

§10.. Расчет железобетонной штанговой крепи

вгоризонтальных выработках со сводчатой кровлей

Основными параметрами штанговой крепи принято считать прочность закрепления единичной штанги (ее несущую способ­ ность), длину штанги и расстояние между ними — плотность размещения на контуре выработки.

Случай 1. Породы однородные

Для этих условий предлагается расчетная схема О. Е. Бу­ гаевой. Предполагается, что укрепленная штангами порода ра­ ботает как свод, воспринимая нагрузку от горного давления и

85

Рис. 28. Схема к расчету штанговой крепи при сводчатой кровле и однородных поро дах

собственного веса. Длина штанг определяется из условия об­ разования армопородного свода, толщину которого находят предполагая, что он работает только на сжатие (рис. 28). Уравнение, из которого устанавливается толщина породного свода h, имеет вид:

[2Rq (1—cosp) —cjsinp] h2-p

(4Rq—2q/i sinp) h—q/i2= 0 .

(36.3)

где Rq — допустимое напряжение породы на сжатие, которое можно принимать но рекомендации В. М. Мосткова: для слабых пород 40 т/м2, для пород средней кре­ пости — (30 т/м2, для крепких — 100 т/м2 и для весьма крепких — 200 т/м2;

Р — угол между пятой свода и осью выработки;

q — полная нагрузка на свод с учетом его собственного веса;

1\ и f2 — параметры, определяемые из выражений:

/i=L+2hisinP;

(37.3)

12=f-*-hi (1—cosp);

(38.3)

L — пролет выработки в свету;

86

hi — высота зоны ослабления

пород

между смежными

штангами:

 

 

 

hi—

;

,

(39.3)

«1 — расстояние между штангами (0,7—1,5);

f — коэффициент крепости по шкале Протодьяконова; fi — подъем свода выработки в свету.

Пролет свода обрушения находится из соотношения:

Li = L+2h-f-2hi

(40.3)

Для определения веса породного свода предварительно оп­ ределяют его толщину.

Длина штанг

}—h1—|—1,5/зН— (41.3)

где /3 — длина замковой части штанг; 1к — часть штанги, выступающая в выработку и назна­

чаемая конструктивно.

Принятое ранее значение щ должно удовлетворять усло­ вию

a ,i= (0,5—0,7)/а,

(42.3)

где /а — активная длина штанг, находящихся в шпурах

1 а = 1 щ —/к.

.

(43.3)

Случай 2. Породы слоистые

Беря за основу методику О. Е. Бугаевой, получаем урав­ нение для расчета толщины породного свода h (рис. 29). Решая уравнение (36.6) относительно h, устанавливаем необходимую толщину породного свода:

( <4R<- -sk)h!+ (8R’f'

-

<4«>

где а

— угол менаду радиусом

выработки

(свода) и горизон-

,

талью.

 

 

87

При определении значения нагрузки q показатель Li при­ нимаем

| _ 1

h

(45.3)

Li — L-4—------

 

cosa

 

Стрела подъема породного свода гто осевой линии

fn==fi+h/2. (46.3)

Активная длина штанги

/а=1,2Ь+1,5/з. (47.3)

где 1,2 — коэффициент, учитывающий неровности облома слоев у опор.

Полная длина штанг

/ш=/к~|_(а. (48.3)

Расчет заканчивается проверкой устойчивости нижнего слоя, при этом его уподобляют равномерно нагруженной плите, опорами которой являются штанги. С учетом решения С. П. Ти­ мощенко, получаем выражение для расчета щ при квадратной сетке размещения штанг

а ,—2,2m Л /

-•-р .

(49.3)

V

Чк3

 

где m — мощность породы

нижнего

слоя;

Rp — предел прочности

породы

на растяжение;

кз — коэффициент запаса

прочности — (2—3).

§11. Расчет железобетонной штанговой крени

вгоризонтальных выработках с плоской кровлей

Случай 1. Породы однородные

По Б. К. Чукану, в плоской кровле образуется плита, устойчивость которой достигается созданием., в ее пределах распорной системы, подобной трехшарнирной арке (рис. 30) Принимая во внимание эти рассуждения и практические дан пые, по методу теории сопротивления материалов устанавлп паем соотношения для расчета толщины породной балки:

/ .=

(50.3)

88

I’m1. 29. Схема к расчету штанговой крепи при сводчатой кровле и слоистых породах

Рис. 30. Схема к расчету при плоской кров ле и однородных породах:

а —деформирование несущей конструкции; б — образование сщатого трехшарнирного свода

Значения входящих в

формулу (50.3) величин

соответ­

ствуют принятым выше.

 

 

 

 

Активная длина тнтанг

аналогично

условию

(43.3), будет

/ а — h - j - / | - j - 1,54.

 

 

(51.3)

Расстояние между штангами можно

найти

по

формуле

лроф. А. А. Борисова:

 

 

 

 

ошк2 /a(0,5fnY/a+KTp)

(52.3)

к3у(Ь —Ly)Ltg6

где Ly — устойчивый пролет выработки

/0,04дсжа1

кзусоэа'

(53.3)

ц— коэффициент, учитывающий ползучесть пород при сжатии (0,5—0,8);

Оок — предел прочности

породы при сжатии;

 

ал — расстояние между

трещинами в направлении,

нор­

мальном к поверхностям системы трещин наиболь­

шего ослабления;

 

 

 

кз — 2— 4;

 

ослабления

пли

а ' — угол наклона трещин наибольшего

угол падения слоев пород;

 

 

6 — угол наклона плоскости обрушения

слоев (угол об­

лома слоев у опор). Для твердых пород 6= 60—80°,

для ослабленных может достигать 90—100°;

 

Ши — крупность блоков

(кусков) породы

должна

быть

не менее двух-трех длин заделки замковой части штанг;

fn — коэффициент трения породы о породу (0,6—0.75);

у— объемный вес пород;

К= 1/20-1/30;

tp — расчетное

сопротивление

породы срезу,

которое

можно принимать равным

30—50% от

предела

прочности

при растяжении.

 

 

Случай 2. Породы слоистые К слоистым породам применяется расчет О. В. Тимофеева.

Высота породной балки (рис. 31), укрепляемой штангами, оп­ ределяется по формуле:

 

 

 

 

(54.3)

где Р — вертикальная

нагрузка;

 

 

 

В — высота нарушенной зоны

пород

(свод

обрзчпения);

К3= 3 - 4 ;

 

 

 

 

ф — коэффициент

уменьшения

момента

сопротивления

составной балки в сравнении с цельной. Зависит от

числа слоев

п и принимается

по А.

А. Борисову.

90

В табл. 18 приведена зависимость коэффициента умень­ шения момента сопротивления составной балки от числа слоев.

 

 

 

 

Таблица 18

п

1

2

3

4 и более

ф

1

0,75

0,70

0,65

Орр — расчетное сопротивление породы растяжению:

 

огРР=т)|цЦр,

(55.3)

где t| коэффициент,

учитывающий ползучесть пород (0,5—

0,7);

учитывающий уменьшение

прочно­

i]i— коэффициент,

сти породы в массиве по отношению к прочности в куске (0,6—0,7);

Ор —предел прочности породы при растяжении;

стх — напряжении

бокового

распора;

 

ггх==ЯуН;

(56.3)

где л коэффициент

бокового

распора;

Н — глубина заложения выработки.

Рис. 31. Схема к расчету штанговой крени при плоской кровле и слоистых породах

91

Полная длина штанг

 

(ш— h—f—/К*

 

(57.3)

Расстояние между штангами по сдвигающим усилиям опре­

деляется по формуле О. В. Тимофеева:

 

а ,=

[Potgcpi+0,785 (h -2Z )

tg2(p0 (ср+0тр) ] h3,

(58.3)

1 ,,')l'I.K3(0,25h2—Z2)

 

 

где Z — расстояние от нейтральной оси до проверяемой на

 

сдвиг плоскости — слабого контакта пород; i

 

Фо — угол распределения в

массиве сжимающих напря­

 

жений (45°);

 

 

сР — расчетное сопротивление между слоями пород (0,7—

3 кг/см2);

В— коэффициент, учитывающий часть площади породы, работающей на еров (0,3-f-0,4);

кз - З-т-5;

 

тр — расчетное сопротивление породы

срезу; принимает­

ся равным 30—50% от предела

прочности породы

при растяжении.

Полученное значение ai необходимо проверить по условию

(49.3).

§12. Расчет железобетонной штанговой крепи

вочистных выработках

Кровля камер при небольших соотношениях ее мощности и ширины выработки рассматривается как плита, защемлен­ ная на опорах, целиках или как балка.

Предельную длину пролета закрепленной штангами кровли

рассчитывают по формуле:

 

 

Ьз—б

^K'Rmh

(59.3)

4у

 

 

где б — коэффициент интенсивности очистной

выемки;

h — мощность укрепляемой кровли;

 

к' — коэффициент укрепления кровли;

 

02

Смотрите также файлы