Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Расчет податливой металлической арочной крепи

Расчет ведется в следующей последовательности.

1. Определяется высота свода обрушения (b, м), а также интенсивность нормативного давления со сто­роны кровли (q, кН/м) и боков (D, кН) выработки по расчетной схеме, представлен­ной на рис. 2.1.

 
 

 

Рис. 2.1. Схема к расчету податливой арочной крепи:

а- горного давления; б - элементов крепи

 

Высота свода обрушения (b, м) будет равна:

 

, (2.9)

где h0 - высота арки, м; - ширина арки по почве, м; φ – угол внутреннего трения пород, град.; Ө =(450+φ/2) – угол наклона призм сползания, град.

 

Интенсивность нормативной нагрузки на 1 м ширины выработки со стороны кровли (q, кН/м):

q=b1×γ×L, (2.10)

где L - расстояние между арками, м.

 

Нормативная боковая нагрузка на арку (D, кН):

 

D=0,5×γ×L×h0×(2×b1+h0)×tg2(450-φ/2) (2.11)

 

2. Рассчитывается горизонтальный распор (Н, кН):

 

H=(q×2/8×h0)-(D×r/h0), (2.12)

 

где r – радиус верхней дуги арки, м.

 

3. Находятся реакции опор (A и B, кН): A=B=0,5×q× (2.13)

4. Рассчитываются координаты опасного сечения (x0 и y0, м):

, (2.14)

(2.15)

5. Рассчитывается значение максимального изгибающего момента, действующего в опасном сечении (Mmax, кН×м):

Mmax=A×(0,5×-x0)-0,5×q×(0,5×-x0)2-H×y0-D×(y0-h), (2.16)

где h - расстояние от почвы выработки до центра веерной дуги, м.

 

6. Определяется необходимый момент сопротивления профиля арки относительно оси (W, см3):

W= Mmax/[Gизг], (2.17)

где [Gизг] - допускаемое сопротивление профиля на изгиб, кПа (для стали марки Ст.5 [Gизг]=270×103 кПа).

 

7. Подбирается номер проката спецпрофиля по табл. 2.6 при условии (W Wтабл).

8. Определяется сила осевого сжатия (N, кН):



 

N=(A×x0/r)+q×(0,5×-x0)×(x0/r)-H×(y0-h)/r-D×(y0-h)/r (2.18)

 

9. Рассчитывается общее напряжение в опасном сечении (G, Па):

G= Mmax/W+N/F, (2.19)

где F-- площадь поперечного сечения профиля, см2 (табл. 2.6).

 

10. Если G≤[Gизг], то арка будет прочной. В противном случае следует уменьшить расстояние между арками или увеличить про­филь проката.

 

Параметры выработок, закрепленных податливой арочной крепью, приведены в табл. 2.7.

 

Таблица 2.6

Характеристики спецпрофиля (СВП)

Наименование показателя Марка СВП
1. Масса 1 м спецпрофиля, кг 14,7 17,1 19,2 21,9 27,0
2. Высота профиля, см 8,8 9,4 10,2 11,0 12,3
3. Площадь поперечного сечения профиля (F), см2 18,7 21,3 24,4 27,9 34,37
4. Момент сопротивления относительно оси (W), см3 40,7 50,3 61,3 74,8 100,2

 

Таблица 2.7

Параметры выработок и характеристики крепи из СВП

Площадь поперечного сечения выработки в свету, м2 Номер профиля Ширина арки по почве (), м Высота арки (h0), м Радиус осевой дуги (r), м Высота от почвы выработки до центра осевой дуги (h), м
5,5 2,5 2,5 1,2 1,3
6,5 3,2 2,6 1,5 1,1
7,5 3,2 2,8 1,5 1,3
8,5 3,5 2,8 1,7 1,1
10,5 4,2 3,1 2,0 1,1
12,0 4,7 3,3 2,2 1,1
14,5 5,0 3,3 2,3 1,1
17,2 5,2 3,4 2,4 1,2

 

Порядок подбора крепи:

в соответствии с принятой площадью сечения выработки в свету по табл. 2.7 принимается номер профиля и характеристики крепи;

далее по п. 1-10 проверяется работоспособность выбранной арочной крепи в заданных горно-геологических условиях.

 

Лабораторная работа 3

Выбор и расчет монолитных бетонных и анкерной крепей

Цель работы: получить практические навыки по расчету крепей.

 

Расчет монолитной бетонной крепи

Для монолитной бетонной крепи по эмпирическим формулам рассчитывается ее толщина в замке свода, а затем по этой величине определяются толщина бетона в пяте свода, в стенках и в фундаменте.

Толщина замка (dз, м): dз= , (3.1)

Толщина пяты свода, м: dп=(1,2-1,5)×dз, (3.2)

Толщина стен, м: dст=(1,0-1,2)×dз, (3.3)

Толщина фундамента, м: dф=(1,2-1,5)×dз, (3.4)

Глубину заложения фундамента со стороны водоотводной канавки принимают 500 мм, а с противоположной стороны – 250 мм.

Расчет набрызг-бетонной крепи

Толщину набрызг-бетонногопокрытия (δ, м) при прямоугольно-сводчатой форме выработки, если ширина ее менее 6 м, определяют по формуле:

, (3.5)

где q - интенсивность нормативного давления со стороны кровли, кПа; m - коэффициент перегрузки, равный 1,2; nу - коэффициент условий работы, равный 0,85 для неармиро­ванного набрызг-бетона и 1 для армированного; Rр — расчетное сопротивление набрызг-бетона растяжению для проектных марок бетона В30, В40, В50 соответственно 1200, 1400, 1600 кПа при наличии армиро­вания и 1000, 1200, 1350 кПа при отсутствии армирования.

Толщину набрызг-бетонапринимают по расчету, но не менее 30 мм.

Расчет анкерной крепи

Выбор типа анкера можно сделать в зависимости от коэффици­ента крепости пород по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Выбор типа анкера

Тип анкера Коэффициент крепости пород (f), ед. Несущая способность, кН Примечание
Клино-щелевой 6-10 Не более 60-70 При 10<f<6 прочность закрепления замка резко уменьшается
Распорно-конусный и распорно-клиновой <4   >4 Более 60-100, не более 15-20 Практически несущая способность замка при f>4 равна 60-80 кН. Полное сцепление замков с породой достигается при натяжении 40-50 кН
Железо-бетонный 2-3 10-15 и более Около 100, не более 200-250 Несущая способность дана при полном заполнении шпура бетоном
Сталеполи-мерный Любой Заполнение шпура полимербетоном 0,25-0,30; начальное натяжение 35-60 кН

 

На рудниках наибольшее распространение имеет железобетон­ный анкер. Перспективным является применение сталеполимерных анкеров.

3.3.1. Расчет железобетонного и сталеполимерного анкеров

 

Расчет несущей способности железобетонного и сталеполимерного анкеров ведут в следующей последовательности.

1. Определяется расчетная несущая способность стержня анкера (Pс, Н) из условия его прочности на разрыв:

Pс=F×Rр×m , (3.6)

где F — площадь поперечного сечения стержня, м2 (рекомендуе­мый диаметр стержня dc=0,016 м); Rp— расчетное сопротив­ление материала стержня растяжению (Rp=210 МПа для горячекатаной круглой гладкой стали класса А-I; Rp=270 МПа для стали периоди­ческого профиля класса А-II; Rp=360 МПа для стали пе­риодического профиля класса А-III); m - коэффициентусловий работы стержня анкера, который в обычных условиях работы можно принять равным 0,9-1.

2. Устанавливается расчетная несущая способность стержня анкера (Pз, Н) из условия прочности его закрепления в бетоне (или полимербетоне):

 

Pз= π×dс×τ×з×kз×m1, (3.7)

где dс - диаметр арматурного стержня, м; τ - удельное сцепле­ние стержня с бетоном, Па; з - расчетная длина заделки, м; kз- поправочный коэффициентна длину заделки; m1— коэффициент условий работы замка, значение которого принимают при сухой скважине 0,8, при влажной 0,7-0,6.

Экспериментальными работами установлено что значение (τ) уменьшается с увеличением длины заделки стержня. Для марки бетона В30 и В40 τ=11-12 МПа; для полимербетона на эпоксидной смоле τ=20-24 МПа. Установлено также, что прочность сцеплениястержня периодического профиля диаметром 0,02-0,022 м при длине заделки 0,3-0,4 м в цементном бетоне и 0,2-0.25 м в полимербетоне соответствует его прочности на разрыв. Поэтому расчетную длину заделки принимают для цементного бе­тона 0,35-0,5 м, для полимербетона 0,25-0,3м (реже 0,4 м).

На основании экспериментальных данных величину поправоч­ного коэффициента (kз) рекомендуется принимать по табл. 3.2.

Таблица 3.2

Значения поправочных коэффициентов

Условия работы Значения (kз) от длины заделки (з), м
0,1 0,2 0,25 0,3 0,4
При цементном бетоне 0,65 0,62 0,58 0,55
При полимербетоне 0,75 0,72 0,68 0,65

 

3. Определяется расчетная несущая способность замка из условия его сдвига (Pсд, Н) относительно стенок шпура:

Pсд= π×dш×τ2×з×kз×m2, (3.8)

где dш- диаметр шпура, м; τ2 - удельное сцепление бетона или полимербетона с породой, Па; m2 - коэффициент условий работы замка, (m2=0,9 при сухом шпуре, m2=0,75 при влажном шпуре, m2=0,6 при капеже из шпура).

При водоцементном отношении 0,5 и марке бетона В50 τ2=1,0 МПа с известняками, τ2=1,1МПа с порфиритами, τ2=1,4 МПа с габбро -диоритами. Для полимербетона τ2= 3,0 МПа с известняками и τ2=2-2,5 МПа со сланцами.

В качестве расчетной несущей способности анкера Ра прини­мается меньшее из значений (Pз, Pсили Pсд).

Длину анкера определяют с учетом зон возможного обрушения или отслоения пород, зависящих от запаса прочности пород кровли и боков, формы выработки и расчетной схемы горного давления. Типовыми паспортами крепления горных выработок для рудни­ков цветной металлургии длину анкера определяют по формуле:

, (3.9)

где В - ширина выработки вчерне, м; K - коэффициент, принимаемый равным 0,4-0,5 при ширине выработки B<3,5 м и 0,15-0,2 при B>3,5 м; f -коэффи­циент крепости пород но М. М. Протодьяконову.

Длина анкера в кровле выработки принимается равной не менее 1,0 м и не более 2,5 м (редко 3 м).

Плотность расстановки анкеров (Sкр, 1/м2) в кровле выработки:

 

Sкр= qкр×nп/Pа, (3.10)

где nп - коэффициент перегрузки, равный 1,2; Pа - расчетная несущая способность анкера (Н); qкр - нормативноедавление со стороны кровли, завися­щее от расчетной схемы горного давления, формы выработки, Па.

Для выработки трапециевидной формы:

qкр= b×γ = (a/ƒ)×γ, (3.11)

Для выработки прямоугольно-сводчатой формы:

qкр= b×γ = [(a/tgφ)-hc]×γ, (3.12)

где a –полупролет выработки вчерне по кровле, м; b - высота свода обрушения, м; hc – высота свода выработки (табл. 1.2 и 1.3), м; tgφ- коэффициент внутреннего трения; φ – угол внутреннего трения пород, град.

 

Расстояние между анкерами в кровле (aкр, м) при расположении их по квадратной сетке:

, (3.13)

 

При наличии неустойчивых пород закрепляются и бока выработки.

Плотность расстановки анкеров в боку выработки (Sб, 1/м2):

Sб=qп×nп/Pа, (3.22)

где qп— интенсивность бокового давления у почвы, зависящая от расчетной схемы горного давления, формы выработки, Па.

Для выработки трапециевидной формы:

, (3.14)

Для выработки прямоугольно-сводчатой формы:

, (3.15)

здесь h1 – высота вертикальной стенки выработки (табл. 1.2 и 1.3), м; λ2=tg2(450- φ/2) – коэффициент бокового распора.

 

Расстояние между анкерами в боку выработки (aб, м) определяется по формуле:

, (3.16)

 

Для расчета числа анкеров в кровле (nкр) и боках (nб) выработки могут быть использованы выражения:

nкр=qн×nп×B×aкр/Pа, (3.17)

nб=qп×nп×h1×aб/Pа, (3.18)

 

Количество закрепляющего состава (V, см3):

 

V=0,825×(d2ш- d2сз, (3.19)

 

здесь d2ш, d2с - соответственно диаметр шпура и армирующего стержня, см; з - длина заделки анкера в бетон или полимербетон, см.

Длина заделки в полимербетоне принимается равной 20-25 см; объем одной ампулы полимербетона равен 200 или 250 см3.

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.