Визначення гірського тиску на кріплення гірської виробки

Теорія М.М. Протодьяконова.

Загальні відомості

Огляд теорії гірського тиску

Прояв гірського тиску залежать від глибини закладення виробок. Зі збільшення глибини ростуть гравітаційні напруги, а на глибину 1000-2000 м досягають вони в недоторканому масиві 250-300 кг/см², а вкруг гірських виробок із урахуванням концентрації напруг 500-600 кг/см² і більше. Прояв гірського тиску (усилюються реологічні властивості гірських порід) спостерігається у формі видавлювання порід із ґрунту виробок, стиску порід з боку боків й ін. Тендітні породи руйнуються в «стріляння», гірських ударів, раптових викидів й ін.

Для розрахунку кріплення в п.о. потрібно знати тиск гірських порід на кріплення. Цьому присвячена більшість теоретичних дослідження в області розроблювальних методів розрахунку величини тиску. Застосовують спрощені ідеалізовані схеми, породи приймаються однорідними, ізотропними. Тріщинуватість, слоистостость, кут падіння порід й ін. фактори не враховуються.

I-я група теорій (методів) - ураховує тиск на кріплення як зовнішнє навантаження, величина якого не залежить від конструкції кріплення, режиму її роботи, а є лише функцією фізико-механічних властивостей порід, розмірів виробки, глибини закладення й ін.

Ця група розраховує кріплення по заданому навантаженню.

II-я група теорій (методів) - тиск на кріплення, це результат взаємодії кріплення й бічних порід. Величина тиску є функцією величини деформацій контуру виробки. Група розрахунку кріплення по заданій деформації.

I-я група базується на положення будівельної механіки.

II-я механіки суцільного середовища реологічних рівняннях. Другий напрямок уважається більше перспективним.

I-я група методів: М. М. Протодьяконова, П. М. Цимбаревича, проф. В. Д. Слесарева, проф. Р. Квапила й ін.

II-я група – методи А. Лабасса (Бельгія), К. В. Руппенейта, Саустовича А. (Польща) і ін.

Гіпотеза зводу: Ставиться до нестійких порід.

Запропонована В. Риттером й обґрунтована в 1908 р. М.М. Протодьяконовым.

В основу гіпотези покладений факт, що обвалення гірських порід у покрівлі виробки нагадує звід за формою.

Сутність утворення зводу полягає у відриві ядра 1 від вышележачего масиву 2 під впливом власної маси, що створює навантаження на кріплення.

Під впливом товщі, що налягає, що відпали шматки гірської породи вивалюються з покрівлі й стінок виробки доти, поки стінки не одержать деякий нахил, а зверху не утвориться звід природної рівноваги. Незалежно від глибини виробки, на кріплення буде впливати лише маса порід усередині зводу, що утворився. Масив розглядається як дезинтегрироване середовище, до якого застосовні положення механіки сипучих тіл.

М.М. Протодьяконов довів, що звід має параболічну форму ,

де – напівпроліт зводу;

– коефіцієнт міцності порід.

Для виробок із терміном служби менш 1 року, висота зводу природної рівноваги

При року

На основі емпіричних даних при розрахунках приймається ;

;

Ці формули застосовані, якщо висота виробки набагато менше її ширини, і збільшення прольоту оголення за рахунок сповзання стінок відносно невелике.

Коли висота виробки ≥ ширині її, потрібно враховувати сповзання стінок. У цьому випадку , а висота зводу . Подальший розвиток теорії М.М, Протодьяконова виконано пізніше в роботах П.М. Цимбаревича.

Дата добавления: 2014-10-22