Промышленность \ Технология производства

Задание на проектирование. Основы механики горных пород, страница 18

Средняя интенсивность нагрузки на арку со стороны кровли (см. чертеж рис. 15):

q = L= ∙ L =b𝛾_к ∙ L , Т/м

где – Q = 2abγ_к - величина нагрузки на 1 м выработки;

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.

L – расстояние между арками, м;

Опорные реакции:

A = B =, Т

Горизонтальный распор:

H = , Т,

где – h– наибольшая высота выработки вчерне, м.

Наибольшее опасное сечение имеет место при α' = α, т.е. в точке m с координатами:

x₀ = , м

y₀ = + h',м

где r – радиус кривизны верхних сегментов арки, м;

h' – расстояние от центра кривизны сводчатой части арки до почвы выработки, м.

Максимальный нормативный изгибающий момент в наиболее опасном сечении:

M = qa ( a - x₀) - (a – x₀)² – H y₀ , Тм,

Осевое нормативное усилие в наиболее опасном сечении арки:

N = - qa +q( a – x₀) - H , Т

Расчетный изгибающий момент в наиболее опасном сечении:

М_расч = nM·1000·100, кГсм , где n – коэффициент перегрузки, по теории проф. С.С. Давыдова для постоянных крепей принимается n =1,2 ÷ 1,3; для временных крепей n = 1,15.

Расчетное осевое усилие в наиболее опасном сечении:

N_расч = nN1000, кГ,

Расчетный момент сопротивления сечения арки будет равен:

W_x = , см³

Значения R_изг и R_сж следует принимать: для стали марки Ст. 3 равны 2100 кГ/см², для стали марки Ст. 5 – 2300 кГ/см².

По приведенной в Приложении 15 таблице крепежного материала из металла (двутавровые балки, спецпрофиль СВП, железнодорожные рельсы), применяемого для крепления горных выработок трапециевидной, арочной и кольцевой формы сечения принимается ближайшее большее значение W_x и соответствующая площадь поперечного сечения профиля F, см²:

Рассчитываемая арка будет прочной при соблюдении следующего неравенства:

, где m= a´ = x₀-координата наиболее опасного сечения по оси x, м.

В случае несоблюдения указанного выше неравенства, следует принять более тяжелый профиль крепи и провести проверку вновь.

4.3. Расчет кольцевой крепи

В связи с тем, что кольцевая жесткая и податливая крепь применяется только в слабых породах со всесторонним давлением и пучением пород, а также учитывая податливость забутовки, крепь рассчитывается как свободно деформируемое кольцо, находящееся под воздействием внешних нагрузок и уравновешивающих реакций окружающих горных пород.

Интенсивность нагрузки на крепь со стороны кровли q_к, равна:

q_к =, Т/м;