Расчет параметров анкерной крепи
Практическая работа 9
Тема: Расчет прочностных характеристик деревянной крепигорной выработки в конкретных горно-геологических условиях
Цель работы: Изучить содержание паспорта крепления горных выработок. Получить навыки вычисления основных прочностных характеристик деревянной крепи.
Оборудование: Калькуляторы, техническая литература, материалы практических работ 4, 6, 8
Порядок выполнения работы
- Получить у преподавателя индивидуальное задание или использовать материалы предыдущих практических работ
- Пользуясь лекционными материалами, выполнить расчет горного давления на 1 м выработки
- Рассчитать диаметры верхняка и стойки
- Рассчитать максимальное расстояние между крепежными рамами
- Рассчитать толщину межрамного ограждения (деревянной затяжки)
- Написать отчет о производстве практической работы и сдать его преподавателю в недельный срок
Расчет деревянной крепи
Расчет крепи сводится к определению прочных размеров верхняка, стоек, затяжек.
Верхняк - это балка, лежащая на двух опорах и работающая на поперечный изгиб от нагрузки со стороны кровли.
Диаметр верхняка из круглого леса определяется по формуле проф. Протодъяконова:
см, (1)
где a - половина ширины (полупролет) выработки в проходке по кровле, см.;
|
|
|
gк - средняя плотность пород кровли, кг/см 3;
l -расстояние между осями стоек рам, см.;
f -коэффициент крепости пород кровли по шкале М.М. Протодъяконова;
[Gи] - допустимое напряжение на поперечный изгиб материала, кг/см2.
Принимается для сосны:
В капитальных выработках на свежей струе =200 кг/см2;
В подготовительных выработках в средних условиях =90 кг/см2;
В подготовительных выработках на исходящей струе =70 кг/см2;
Диаметр стоек крепежной рамы определяется по формуле проф. Протодьяконова:
см, (2)
где Pст – осевое усилие на стойку, кгс;
Lст – длина стойки, см;
Осевое усилие на стойку определяется по формуле:
кгс, (3)
где Р - нагрузка со стороны кровли на раму;
a - угол наклона стойки к горизонту, град (80°).
Нагрузку со всех сторон кровли (давление горных пород) на раму определяется по формуле:
кгс, (4)
где l – расстояние между крепежными рамами, м
Обычно диаметр стоек и верхняка принимают одинаковыми по большему значению и округляют в сторону увеличения до ближайшего стандартного диаметра леса в верхнем срезе.
|
|
|
Толщина деревянной затяжки определяется по формуле:
см, (5)
где C - наибольшая толщина затяжки, см;
К = 0,87 коэффициент, принимаемый для затяжки из досок;
К = 1,30 коэффициент, принимаемый для затяжек из обапол.
ЗАДАНИЯ
К практической работе 9
| Вариант | Наименование выработки | Ширина по верху в проходке, мм | Плотность пород, γ, т/ м3 | Коэффициент крепости, f | Расстояние между рамами, l, м | Условия работы | Материал затяжки |
| 1 | Вентиляционный штрек | 2500 | 2,4 | 6 | 1 | средние | обапол |
| 2 | Вентиляционный квершлаг | 2700 | 2,8 | 3 | 1 | тяжёлые | доска |
| 3 | Конвейерный штрек | 2600 | 2,1 | 2 | 1 | средние | обапол |
| 4 | Конвейерный квершлаг | 2870 | 2,5 | 5 | 1 | тяжёлые | доска |
| 5 | Промежуточный штрек | 2900 | 2,7 | 4 | 1 | тяжёлые | доска |
| 6 | Выемочный штрек | 2100 | 1,31 | 1,2 | 1 | средние | обапол |
| 7 | Подэтажный штрек | 2300 | 1,29 | 1 | 1 | тяжёлые | доска |
| 8 | Выемочный штрек | 2300 | 1,3 | 1,5 | 1 | средние | доска |
Практическая работа 10
|
|
|
Тема: Расчет прочностных характеристик металлической крепи горной выработки в конкретных горно-геологических условиях
Цель работы: Изучить содержание паспорта крепления горных выработок. Получить навыки вычисления основных прочностных характеристик металлической крепи
Оборудование: Калькуляторы, техническая литература, материалы практических работ 4, 6, 8
Порядок выполнения работы
- Получить у преподавателя индивидуальное задание или использовать материалы предыдущих практических работ
- Пользуясь лекционными материалами, выполнить расчет горного давления на 1 м выработки
- Рассчитать максимальное расстояние между крепежными рамами
- Определить толщину межрамного ограждения (железобетонной затяжки)
- Написать отчет о производстве практической работы и сдать его преподавателю в недельный срок.
Расчет металлической крепи
Для арочных металлических крепей достаточно выбрать тип спецпрофиля и определить расстояние, максимально допустимое между рамами.
|
|
|
Тип спецпрофиля выбирают в зависимости от площади поперечного сечения выработки в свету после осадки крепи:
Для Sсв< 7 м2 тип СВП – 14 и СВП - 17
Для Sсв –7 - 10 м2 СВП – 19 и СВП - 22
Для Sсв>10 м2 СВП – 27 и СВП – 33
Максимально допустимое расстояние между арками рассчитывают по формуле:
м, (1)
где Ра - несущая способность арки, кН;
f - коэффициент крепости пород;
а, - полупролет выработки в проходке, м;
gк - плотность пород, т/м3.
Принимается максимально допустимое значение (0,5 – 1,25 м)
Таблица 1 - Несущая способность арки в зависимости от типа профиля
| Тип спецпрофиля | СВП - 14 | СВП - 17 | СВП - 19 | СВП - 22 | СВП - 27 | СВП - 33 |
| Несущая способность арки при режиме работы крепи, КН до исчерпания податливости | 110-130 | 140-150 | 160-170 | 180-190 | 200-220 | 230-250 |
| после исчерпания податливости | 230-240 | 250-260 | 270-280 | 290-300 | 310-350 | 360-400 |
В качестве межрамного ограждения выбирается железобетонная затяжка. Её длина (1м или 1,25 м) зависит от выбранного расстояния между рамами.
ЗАДАНИЯ
К практической работе 10
| Вариант | Наименование выработки | Ширина по низу в проходке, мм | Плотность пород, γ, т/ м3 | Коэффициент крепости, f | Тип профиля |
| 1 | Полевой штрек | 3490 | 2,4 | 6 | СВП-19 |
| 2 | Вентиляционный квершлаг | 4640 | 2,3 | 3 | СВП-27 |
| 3 | Вентиляционный штрек | 4610 | 1,31 | 1,2 | СВП-22 |
| 4 | Откаточный штрек | 5770 | 1,29 | 1,5 | СВП-27 |
| 5 | Откаточный квершлаг | 5110 | 2,5 | 4 | СВП-27 |
| 6 | Конвейерный штрек | 2830 | 2,1 | 2 | СВП-17 |
| 7 | Промежуточный квершлаг | 3400 | 2,8 | 5 | СВП-22 |
| 8 | Транспортный квершлаг | 3400 | 2,6 | 3 | СВП-17 |
Практическая работа 11
Тема: Расчет прочностных характеристик анкерной крепи горнойвыработки в конкретных горно-геологических условиях
Цель работы: Изучить содержание паспорта крепления горных выработок. Получить навыки вычисления основных прочностных характеристик анкерной крепи
Оборудование: Калькуляторы, техническая литература, материалы практических работ 4, 6, 8
Порядок выполнения работы
1. Получить у преподавателя индивидуальное задание или использовать материалы предыдущих практических работ
2. Пользуясь лекционными материалами, выполнить расчет горного давления на 1 м выработки
3. Рассчитать длину анкера
4. Рассчитать максимальное расстояние между анкерами
5. Написать отчет о производстве практической работы и сдать его преподавателю в недельный срок.
Расчет параметров анкерной крепи
Выбор конструкции, типоразмера и параметров анкерной крепи для крепления горных выработок должен производиться с учетом их площади поперечного сечения, срока службы, горно-геологических условий, а также результатов экспериментальных испытаний анкеров в конкретных условиях.
Расчет анкерной крепи с замковым закреплением сводится к определению площади кровли, поддерживаемой одним анкером. В основу расчета положена методика КузНИУИ.
Анкерная крепь не дает развиваться своду обрушения, поэтому длину анкеров определяют с учетом характера проявлений горного давления. Здесь можно выделить два случая:
а) анкерная крепь как бы «сшивает» массив кровли и не дает развиваться
своду обрушения: mнк> b,
где mнк - мощность пород непосредственной кровли, м;
b - высота свода обрушения пород кровли, м
, (1)
где Bпр - ширина выработки в проходке, м;
f — коэффициент крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова
Для выработок со сроком службы более одного года М. М. Протодьяконов рекомендовал высоту свода определять по формуле:
(2)
б) непосредственная кровля «подшивается» к более прочной основной
кровле, высота свода обрушения будет равна мощности подшиваемых
пород: mнк ≤ b
Полная длина анкера определится по формуле:
, (3)
где lа - активная длина анкера, находящаяся в шпуре и скрепляющая породы, м;
, м (4)
где lЗ - величина закрепления анкера в устойчивую зону массива пород, принимается
равной 0,3-0,5 м;
ln - пассивная часть анкера (часть анкера, выступающая из шпура), зависящая от
толщины верхняка, затяжки, опорной плитки и гайки, ln = 0,10-0,25 м
Средняя длина анкеров составляет 1,6-2,4 м. Минимальная длина анкера – 1,4 м, максимальная – 4,5 м (при ширине выработки в проходке до 8м).
Расстояние между анкерами по периметру выработки:
, м (5)
где Р – прочность закрепления анкера в шпуре, кН;
gср - средняя плотность породы, кг/м3;
kз - коэффициент запаса:
kз = 2-3 для выработок проводимых комбайном;
kз= 4-5 для выработок, проводимых буровзрывным способом
Расстояние между анкерами следует принимать 0,8-1,2м.
Прочность закрепления анкеров химическими или цементными составами определяется по сдвигу закрепляющего состава относительно стенок шпура:
, (6)
где ψ - коэффициент, учитывающий площадь сечения анкера, сопротивляющуюся срезу, ψ = 0,8-1;
dшп - диаметр шпура, м;
lзш- величина закрепления анкера в шпуре, м:
lзш= lа- в выработках с длительным сроком службы;
lзш≥ 1м - в обводненных породах (не менее 2-х ампул закрепляющего состава);
lзш= 0, 52 м - в сухих породах (1 ампула закрепляющего состава);
tср - допустимое сопротивление породы:
tср = 1,2-2,2 МПа для песчаников и алевролитов;
tср = 0,8-1,4 МПа для аргиллитов средней крепости;
tсц - величина сцепления закрепляющего состава со стенками шпура:
tсц = 2,8-3,8 МПа при закреплении химическим составом;
tсц= 1,5-2,0 МПа при закреплении цементными смесями;
tсц = 3,3-3,5 МПа при закреплении фосфогипсовым составом;
dн - нормальное напряжение бокового распора, Мпа:
, (7)
где h – высота выработки в проходке, м;
φ - коэффициент трения породы по породе или закрепляющего состава по закрепляющему составу: φ = 0,4-0,7 для сухих пород;
φ= 0,26-0,5 для обводненных пород
Площадь кровли, поддерживаемой одним анкером:
(8)
Площадь кровли, поддерживаемой одним анкером, должна составлять не менее 0,9-1,5 м2.
Для обеспечения лучшей работы анкерной крепи и меньшего расхода закрепляющего состава необходимо стремиться к меньшему отношению диаметра шпура к диаметру анкера, чтобы одним и тем же составом закреплять наибольшую часть анкера в шпуре.
Количество закрепляющего состава для одного анкера
, (9)
где dа - диаметр анкера, см;
dшп - диаметр шпура, см;
lзш- величина закрепления анкера в шпуре, см
ЗАДАНИЯ
К практической работе 11
| Показатель | Вариант | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Наименование выработки | диагональный штрек | конвейерный штрек | вентиляционный штрек | |||||||
| Ширина в проходке, Bпр , мм | 4200 | 4900 | 5100 | 5000 | 5600 | |||||
| Высота в проходке, h,мм | 4200 | 3900 | 4000 | 3800 | 4100 | |||||
| Способ проведения | комбайн | комбайн | комбайн | комбайн | комбайн | |||||
| Срок службы выработки | свыше 1 года | до 1 года | до 1 года | свыше 1 года | ||||||
| Вмещающая порода | алевролит | аргиллит | песчаник | алевролит | аргиллит | |||||
| Мощность непосредственной кровли, mнк, м | 2 | 3 | 2 | 3 | 2 | 3 | 2 | 3 | 2 | 3 |
| Коэффициент крепости, f | 3 | 4 | 5 | 6 | 2 | 4 | 5 | 6 | 3 | 4 |
| Плотность породы, γ, т/ м3 | 2,6 | 2,8 | 2,3 | 2,7 | 2,5 | 2,2 | 2,4 | 2,7 | 2,6 | 2,8 |
| Влажность пород | сухие | обводненные | сухие | обводненные | сухие | |||||
| Тип анкера | АСП-20 | АСП-20 | АСП-20 | АСП-20 | АСП-20 | |||||
| Диаметр шпура, dшп,см | 2,6 | 2,8 | 2,6 | 2,8 | 2,8 | 2,6 | 2,8 | 2,6 | 2,8 | 2,6 |
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 1641; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!