Расчёт горного давления и прочностных размеров крепи

При проходке выработок по слабым и неустойчивым породам устанавливается крепь, обеспечивающая безопасность работ под ее защитой, предотвращает выпадение горной массы из кровли и стенок выработок, реже - поднятие почвы.

Величина горного давления определяется в горизонтальных выработках:

Р= 4/3 * * а²/f, т/м,

где P- величина горного давления на 1 погонный метр выработки, т/м;

- объемный вес пород свода естественного равновесия, т/м³;

а – полупролет выработки (т.е. половина ширины выработки по верху), м;

 

n_п – коэффициент перегрузки (1,2 – для горизонтальных, 1,5 – для камер);

f – коэффициент крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова:

Величина горного давления в наклонных выработках разлагается на две составляющие:

N – перпендикулярно оси выработки, т/м;

Т – параллельно оси выработки, т/м;

Величина горного давления в наклонных выработках Р_н в породах с f 6, при угле наклона до 45⁰ определяется по формуле:

Р_н = 4/3 * * а²/f * cos ,

где - угол наклона выработки, градус.

При угле наклона (45-70⁰) величина горного давления рассчитывается по формуле:

Р_н = 4/3 * * а²/f * cos45⁰,

При углах наклона более 70⁰, величина горного давления рассчитывается как в вертикальных выработках:

P_В= * H * A,

Где - средневзвешенный объемный вес пересекаемых выработкой пород, т/м³;

Н – глубина выработки, м;

А – коэффициент горизонтального распора.

Диаметр верхняка и стойки принимаются одинаковыми. Диаметр верхняка при параболическом распределении нагрузки и заданном шаге крепи:

d= 1.47 , см,

где d - диаметр верхняка, см;

p – горное давление на единицу длины, кг/см;

- допустимое давление для материала крепи при изгибе

(для сосны 70 – 100, Па [кг/см² ]).

Расчетная длина стойки увеличивается на 20 см с учетом установки ее на лунку. Диаметр и длину лесоматериала выбирают по стандарту. Толщину затяжек принимаем 0,03-0,05 м.

Потребное количество лесоматериала на 1 м выработки, м³:

V_л= П/4 (2 * d_ст.² * L_ст + d_B * L_B) * N_p + (2L_ст + L_B) * C * K,

где d_ст – диаметр стойки, м;

L_ст – длина стойки, м;

d_B – диаметр верхняка, м;

L_B – длина верхняка, м;

N_p – потребное количество рам на 1 м выработки;

С – толщина затяжки, м;

К – коэффициент сплошности затяжки 1 (при полной затяжке К=1, в разбежку К=0,5).

При креплении вертикальных выработок основной конструкцией деревянной крепи является венец. Сплошная венцовая крепь применяется в разведочных шахтах и шурфах в породах неустойчивых и средней устойчивости. Чаще применяется крепление на стойках.

Диаметр венца (для крепления на стойках) рассчитывается по формуле:

d_B= 1,08* ,см,

где d_B – диаметр материала венца, см;

l - максимальный пролет, см;

L – расстояние между венцами, см.

Расчет набрызг-бетонной крепи в горизонтальных выработках заключается в определении толщины набрызг-бетона в кровле и боках выработки при принятой марке бетона.

Расчет анкерной крепи состоит в определении диаметра штанги, длины штанги, расстояния между ними, расхода материалов.