Задание на проектирование. Основы механики горных пород, страница 17

Верхняк трапециевидной крепи в этом случае рассматривается как балка на двух опорах, нагруженных параболической нагрузкой, тогда величина максимального изгибающего момента:

М_max = , кГсм,

где – Q = 2abγ_к , – величина горного давления со стороны кровли, Т;

         а – половина ширины выработки вчерне, м;

b =  , высота свода обрушения, м,

f  - коэффициенткрепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова;

γ_к – объемный вес пород кровли, т/м³.

Момент сопротивления верхняка по предельным состояниям должен быть не менее:

W  ≤ ,см³,

R_изг , R_сж, R_см,R_рас - величина расчетных сопротивлений соответственно на изгиб, сжатие, смятие и растяжение элементов крепи. Величина расчетных сопротивлений для различных пород дерева принимается по нижеприведенной таблице.

Таблица 18.

Расчётные сопротивления древесных пород к расчету восприятия крепью горного давления.

Вид напряженного состояния	Расчетное сопротивление, Т/м2
	Сосна, ель	Дуб, граб, бук	Лиственница	Кедр, ясень
Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон	1300	1700	1550	1150
Растяжение вдоль волокон	1000	1300	1200	900

m – коэффициент условий работы материала крепи.

По «Строительным нормам и правилам» СНиП- II B.4-98  для деревянной крепи при трапециевидной форме сечения, значение коэффициента mпринимается в пределах m = 0,6 ÷ 0,75, для трапециевидной крепи из рам, изготовленных из металла или сборного железобетона коэффициент m = 0,8 ÷ 0,85.

Момент сопротивления  для круглого леса:

W =    0,1d³ ,

Откуда диаметр верхняка d =  = 2,154 , см.

Стойки деревянной крепежной рамы рассчитываются на сжатие с учетом продольного изгиба, отсюда диаметр стойки определяется по формуле:

d= 1,3  см,

где l – длина стойки, см.

По расчету диаметр стоек обычно получается меньше диаметра верхняка, но для обеспечения прочности и плотности замка диаметр стоек обычно принимают равным диаметру верхняка.

Железобетонная крепь трапециевидного сечения выбирается из таблиц по несущей способности элементов крепи с учетом расчетной нагрузки Q. Для выбора типоразмера железобетонной крепи по нагрузке ниже приводится таблица технических характеристик различных видов крепи из сборного железобетона:

 Таблица19.

Технические характеристики элементов различных видов крепи из сборного железобетона

Типы железобетонной крепи	Сечение в свету, м2	Предельная несущая способность рамы, т	Максимальный вес одного элемента, кГ
Арочная шарнирная АШ–1 без лежня	5,7	25	67,0
Арочная шарнирная АШ-1 с лежнем	5,7	25	80,0
Арочная шарнирная АШ-2 без лежня	9,5	20	92,4
Арочная шарнирная АШ-2 с лежнем	9,5	20	119,4
Эллиптическая шарнирная	5,8	30	88,4
Трапециевидная крепь нз пустотелых элементов прямоугольного  сечения	5,5	13 - 15	132,5
Трапециевидная крепь из элементов таврового сечения	5,5	10 - 12	125

Верхняки выработок прямоугольного сечения рассчитываются также как и верхняки трапециевидного сечения, а бетонные, кирпичные и каменные стены этих выработок рассчитываются на раздавливание (смятие) по несущей способности соответствующих материалов.

4.2. Расчет арочной крепи

Расчет элементов арочной металлической и смешанной (железобетонные стойки с металлической аркой) крепи производится по методу предельных состояний. Арочные, жесткая и податливая, крепи являются статически неопределенными системами, поэтому расчет их представляет известную сложность. Для упрощения расчетов, с некоторым приближением, их можно рассматривать как трехшарнирные арки.