Определение нагрузки на крепь протяжённой части    



Вертикальных стволов (шурфов)

 

Расчётное горизонтальное (радиальное) давление пород Рn, кПа (тс/м2) на крепь протяженной части вертикальной выработки при отсутствии влияния горизонтальных деформаций от воздействия очистных работ и давления воды определяется по формуле

 

                                           (2.10)

 

где n - коэффициент перегрузки, равный 1,3;

- коэффициент условий работы крепи, зависящий от типа крепи: набрызгбетонная - = 0,5; сборная железобетонная - =0,75; монолитная  - = 0,80;

nn - коэффициент приведения к расчётному (максимальному) давлению при неравномерной эпюре нагрузок, зависящий от угла залегания пород и схемы проходки ствола (таблица 2.3);

Рн - нормативное давление на крепь, кПа; (тс/м2), определяемое для пород первой, второй и третьей категорий устойчивости по формулам

 

           при С ≤ 6   ,                        (2.11)

           при 10 ≥ С > 6   ,                  (2.12)

 

где Δ - параметр, учитывающий технологию проходческих работ: при последовательной и параллельной схеме Δ=0; при совмещённой схеме с передвижной опалубкой при С ≤ 6 Δ=2; при 10 ≥ С > 6 Δ=3. Примечание: в формулах (2.11) и (2.12) множитель 10 вводится при единицах СИ.

r0 – радиус выработки в свету, м.

 

Расчётное горизонтальное давление пород Рn' кПа (тс/м2) на крепь вертикальной выработки в районе сопряжения на протяжении 20 м вверх и 20 м вниз от сопряжения определяется по формуле

 

                 ,                    (2.13)

 

где nnc – коэффициент перегрузки, определяемый по формуле

 

                                 nnc= nn + (20 – z) х,                            (2.14)

 

где z – расстояние от угла сопряжения до рассматриваемого сечения в районе 20 м;

х – коэффициент перехода от протяжённого участка к району сопряжения (таблица 2.4);

 - нормативное давление на крепь, кПа (тс/м2) в районе сопряжения, определяемое по формуле

 

                                                              (2.15)

 

Таблица 2.3 – Значение коэффициента nn

 

Угол залегания пород, град.

Значения коэффициента nn

параллельная и последовательная схема проходки совмещённая схема проходки
до 10 2,0 1,75
от 10 до 35 2,50 2,0
более 35 2,75 2,25

 

Таблица 2.4 – Значение коэффициента х

Угол залегания

пород α, град.

Значения коэффициента х

при последовательной и параллельной схемах проходки при совмещённой схеме проходки
до 10 0,050 0,037
более 10 0,025 0,025

 

Выбор и расчёт крепи вертикальных стволов

 

Наибольшее распространение для вертикальных стволов в настоящее время получила монолитная бетонная крепь. В меньшей степени применяется монолитная и сборная железобетонная крепь, а также набрызгбетонная. Металлическая крепь может применяться в виде чугунных тюбингов.

Крепь является главным конструктивным элементом ствола, а работа по её возведению – наиболее важным, ответственным и трудоёмким технологическим процессом. Тип и конструкцию крепи выбирают в зависимости от требуемого срока службы ствола, горных и гидрогеологических условий. Крепь должна обеспечивать надёжность работы ствола в течение всего срока службы, его минимальную стоимость и трудоёмкость её возведения, минимальный приток воды в ствол и минимальное аэродинамическое сопротивление. К крепи предъявляются повышенные требования в отношении точности её возведения. Отклонения стенок крепи по радиусу от вертикальной оси ствола не должны превышать для монолитной бетонной и железобетонной крепи ± 50 мм, для тюбинговой ± 30 мм. Остаточный приток воды в ствол глубиной до 500 м не должен превышать 5 м3/час. При большей глубине ствола допускается увеличение остаточного притока из расчёта не более 0,5 м3/час на каждые 100 м.

Расчёт толщины монолитной бетонной и набрызгбетонной крепи , мм  рекомендуется определять по формуле

 

         ,    (2.16)                                                                 

 

где - коэффициент условий работы крепи, принимается равным 1,25;

r0 - радиус ствола в свету, мм;

 - коэффициент, учитывающий длительность нагрузки, принимается равным 0,85; 1,0; 1,1;

 - коэффициент условия нарастания прочности бетона. Для устья ствола принимается равным 0,85, ниже - 0,95;

 - коэффициент темпе­ратурных колебаний, принимается равным 0,85;

Rпр - расчётное сопро­тивление бетона сжатию, кПа (тс/м2), принимается по таблице 2.5;

Рn - го­ризонтальное давление, кПа (тc/м2);

Kр - коэффициент концентрации напряжений в конструкции крепи: на протяжённых участках ствола Kр = 1, в районе сопряжения на расстоянии Z, м от сопряжения Kр = 2 - 0,05Z; 

- толщина породобетонной оболочки, принимаемая для набрызгбетона равной 50 мм, для остальных видов крепи - равной нулю.

 

Полученную расчётом толщину крепи следует скорректировать с рекомендациями СНиП П-94-80: на протяжённых участках ствола с жёсткой армировкой, а также для участков сопряжений ствола в породах первой, второй и третьей категорий устойчивости при отсутствии воздействий очистных работ, других выработок и водопонижения следует принимать, как правило, монолитную бетонную крепь.

 

Таблица 2.5 – Характеристика прочности бетона и набрызгбетона

Характеристика

деформации

Значение характеристики при проектной марке

бетона и набрызгбетона

М 150 М 200 М 250 М 300 М 350 М 400 М 450 М 500 М 600 М 700
Расчётное сопротивление сжатию (призменная проч ность) Rпр, МПа 6,0 9,0 11,0 13,5 15,5 17,5 19,5 21,5 24,5 28,0
Расчётное сопротивление осевому растяжению Rр, МПа 0,63 0,75 0,89 1,0 1,1 1,2 1,35 1,45 1,55 1,6
Модуль упругости бетона Е·10-3 21,0 24,0 26,5 29,0 31,0 33,0 34,5 36,0 38,0 40,0

 

В породах первой категорий устойчивости тол­щина бетонной крепи может быть принята по таблице 2.6.

Таблица 2.6 – Рекомендуемая толщина крепи

Глубина расположения участка ствола, м

Толщина бетонной крепи, мм  

при углах залегания пород, град.

до 35 более 35
до 500 200 250
более 500 250 300

 

В породах второй и третьей категории устойчивости толщину бетон­ной крепи следует рассчитывать, но принимать её не менее указанной в таблице 2.6.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

Если расчётная толщина бетонной крепи превышает 500 мм, то сле­дует применять бетон более высокой марки или другой вид крепи.

В стволах с гибкой армировкой, а также в вертикальных выработ­ках, не оборудованных подъёмными установками, при отсутствии влияния очистных работ и водопонижения, при потоке воды не более 8 м3/час в породах первой и второй категорий устойчивости следует применять ли­бо набрызгбетонную крепь, либо комбинированную из анкеров, металлической сетки и набрызгбетона. При потоках воды более 8 м3/ч в породах первой, второй и третьей категорий устойчивости - монолитную бетонную крепь.

В породах первой категории устойчивости толщина набрызгбетонной крепи на протяженных участках принимается по таблице 2.7.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

 

 

Таблица 2.7 - Рекомендуемая толщина набрызгбетонной крепи

 

Глубина

расположения

участка, м

Толщина набрызгбетонной крепи, мм

при углах залегания пород, град.

до 35 более 35
до 500 80 120
более 500 100 150

 

В породах первой категории устойчивости для участков сопряжения ствола с другими выработками, а также в породах второй категории ус­тойчивости на протяженных участках ствола толщину набрызгбетонной крепи следует рассчитывать. При этом толщина её не должна быть менее 150 мм на глубине до 500 м и  менее 200 мм - на глубине более 500 м.

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 462; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!