Определение усилий в элементах временной крепи

В скальных породах с большим коэффициентом крепости f боковое горное давление практически отсутствует. Величину вертикального горного давления в таких породах определяют построением свода обрушения только в пределах «верхняка» штольни (рисунок 9.32).

а – свод обрушения в твердых породах; б – схема давления породы на рамы

Рисунок 9.32 – Схема расчета временной крепи

Свод обрушения в пределах верхняка изменяется по эллиптической кривой. С некоторой долей допущений вертикальное давление р можно принять равномерно-распределенным величиной р =g h. В расчетах изгибающий момент в верхняке М _в и сжимающую силу в стойке N _с определяют по формулам:

, ,

где а - расстояние между рамами;

g_f - коэффициент надежности по нагрузке, g_f=1,2 – для грунтов;

l - длина свода обрушения l = b;

b – длина верхняка;

p ^н – интенсивность вертикального горного давления, p ^н=g h;

h - высота свода обрушения;

g - удельный вес породы;

f - коэффициент крепости породы.

При наличии бокового давления свод обрушения строится с отложением угла b от оси стойки (рисунок 9.33)

b = 45° - 0,5j.

В расчете принимается величина бокового давления на середине высоты стойки h _c.

Рисунок 9.33 – Схема для определения горного давления на временную крепь в слабых породах

Вертикальное давление р определяется из зависимости

р = g h,

где h - высота свода обрушения h = b /2 f;

b - длина свода обрушения b = l +2 h _ctg b.

Усилия в верхняке определяются по формулам:

усилия в стойке:

здесь p _г=(р +0,5g h _с)tg²(45°-0,5j)=(h +0,5 h _с)gtg²(45°-0,5j).

Расчетом проверяется также площадка смятия в местах стыкования верхняка и лежня со стойкой.

При определении размеров поперечного сечения крепей необходимо учитывать особенности их работы, приближенность определения действующих нагрузок, и, прежде всего, горного давления.

В разных частях выработки конструкции крепи работают в различных условиях. При этом учет всех нагрузок не всегда дает невыгоднейшее их сочетание.

Конструкция крепи обычно воспринимает нагрузки уже в ходе их возведения, возможно и нарастание давления на крепи в ходе расширения выработок.

Элементы крепи работают в условиях большой влажности, воздействия агрессивных вод и газов, чем ускоряется их гниение и коррозия. Это требует повышенных запасов прочности в конструкциях, принятия мер к их защите. Величина расчетных сопротивлений древесины временной крепи приведена в таблице 9.3.

Таблица 9.3 - Рекомендуемые расчетные сопротивления R (кгс/см²) для древесины крепи штолен

Вид напряженного состояния древесины	сосна	дуб
поперечный изгиб бревен и брусьев, R db
поперечный изгиб досок, R db
сжатие и смятие вдоль волокон, R ds, R dqs
сжатие и смятие поперек волокон во врубках, R dq

В практике часто приходится иметь дело с заготовленными пиломатериалами определенного сечения. Если они заготовлены для материала затяжки можно определить расстояние между рамами

,

где R – расчетное сопротивление древесины, кН/м²;

m – коэффициент условий работы;

W - момент сопротивления затяжки на ширине 1 м, м³;

р - горное давление, кН/м².

При подборе сечений элементов рамы штольни в скальных грунтах, сечение верхняка проверяют по наибольшему изгибающему моменту, стойку рассчитывают на N _с по смятию стойкой верхняка и проверяют ее на сжатие с учетом продольного изгиба.

При расчете крепления штольни в нескальных грунтах учитывают, что все элементы конструкции работают на изгиб и сжатие, поэтому расчет элементов рамы ведут на совместное воздействие вертикального и горизонтального давления.

Подобранные сечения элементов крепления штольни должны удовлетворять условиям:

где m – коэффициент условий работы, m =0,9;

А_в, А_с – площади поперечного сечения соответственно верхняка и стойки;

W_в, W_с – моменты сопротивления верхняка и стойки.

Дата добавления: 2014-12-29