2. Определение размеров поперечного сечения выработки.

Рис. 1. Расчётная схема.

Минимальная ширина выработки в свету на уровне высоты людского прохода:

, где

n = 50 мм – выпуск конца штанги для закрепления внутрь выработки,

m = 350 мм - зазор между крепью и подвижным составом, допустимый по ПБ 250мм;

А = 1350 мм - ширина подвижного состава (ширина электровоза К-10);

p = 900 мм - ширина людского прохода (минимальная по ПБ 700мм).

Ширина выработки в проходке:

Где k = 50 мм - толщина набрызгбетонной крепи.

Принимаю сводчатую форму поперечного сечения выработки:

Радиус боковой дуги коробового свода ;

Радиус осевой дуги коробового свода ;

Расчетная высота свода выработки ;

Высота выработки в свету h = 3330 (мм).

Высота выработки в проходке h = 3380 (мм).

Высота стен выработки от почвы:

где

– высота людского прохода (по ПБ 1800мм);

– высота балластного слоя.

Проектный периметр выработки:

.

Площадь сечения выработки в свету:

.

Скорость воздуха определяется:

где

Q – количество воздуха, которое необходимо пропустить через выработку;

V – скорость воздуха в выработке (максимально допустимая скорость 6 м/с по ПБ).

Отсюда .

3.Определение высоты свода обрушения.

, где

b₁- высота свода обрушения,

– полупролет свода обрушения, определяемый по формуле

) , где

а – полупролет выработки в проходке, а = 1,4 (м);

_р – расчетный угол внутреннего трения горных пород:

;

– расчетная высота свода выработки,

- коэффициент крепости пород,

– коэффициент структурного ослабления, =0,5

(м),

(м).

Реальная высота свода обрушения:

(м).

Глубина вывалообразования в боках выработки:

.

При проведении выработки буровзрывным способом в некоторой зоне массива пород вокруг выработки образуются взрывные трещины. Глубина этой зоны (возможного обрушения пород) согласно наблюдениям и расчётам находится в пределах 0,5 – 1 м. Принимаю м.

По методике Протодьяконова мы получили реальную высоту свода обрушения равную м. С учетом буровзрывного способа проходки, получили глубину зоны возможного обрушения пород равную м. Для дальнейших расчетов буду использовать м.

4. Расчет анкерной крепи.

1)Расчетная несущая способность штанги из условия прочности на разрыв.

Принимаю диаметр арматурного стержня класса А-III .

, где

– расчетное сопротивление материала стержня растяжению (для арматуры класса А-III );

– коэффициент условий работы стержня штанги (в обычных условиях = 0,9);

.

2)Расчетная несущая способность стержня из условия прочности его закрепления в бетоне.

, где

- номинальный диаметр арматурного стержня,

– удельная прочность закрепления стержня в бетоне ( = 20 (МПа) для полимербетона),

– длина заделки,

– поправочный коэффициент на длину заделки,

– коэффициент условий работы замка (для сухих скважин = 0,8)

Принимаю = 0,3 м, тогда = 0,7 для полимербетона.

.

3) Расчетная несущая способность замка из условия его сдвига относительно стен скважины.

, где

– диаметр скважины (принимаю =36(мм))

– удельное сопротивление сдвигу бетона относительно стен скважины,

( = 2,5(МПа) при полимерном бетоне).

– коэффициент усилия работы замка (для сухой породы = 0,9),

Принимаю = 0,3 , тогда:

,

При расчётах принимаем .

4. Объем полимербетонной крепи необходимой для закрепления одной штанги.

.

5. Определим высоту ампулы и количество ампул.

, где

d_a – диаметр ампулы, d_a = 32 (мм),

β – коэффициент выхода полимербетонной смеси, β=0,9.

Количество ампул:

,

к_п – коэффициент полезной длины ампулы к_п = 0,92. [1].

6. Плотность расстановки штанг в кровле:

штанг на 1(м²)

lв =1 (м)- глубина зоны возможного обрушения

γ_к = 26 (кН/м³) - объемный вес пород в кровле в пределах зоны возможного обрушения пород,

n_п = 1,4- коэффициент перегрузки,

Расчетная осевая нагрузка на штангу:

P_Ш = 0,95P_С = 72,6 (кН).

7. Расстояние между штангами:

8. Расчетное число штанг в боку выработки.

Определим суммарную расчетную нагрузку в боках выработки:

, где

Р_б^' и Р_б'' – верхнее и нижнее боковые давления, которые находятся по формулам:

Р_б^' = Р_В·λ Р_б'' = (Р_В + γ·h_p)·λ, где

Р_В = l_в·γ = 1·26 = 26 (кПа) – вертикальная нагрузка,

γ – объемный вес пород,

b₁ – высота свода обрушения,

λ =

Р_б^' = 26·0,09 = 2,4 (кПа);

Р_б'' = (26 + 26·2,67)·0,09 = 8,6 (кПа);

;

(кН/м)

Тогда количество штанг в боках выработки будет равно:

n_б = ∑Р /Р_ш = 30/72,6 = 0,5 => 1, где

Р_ш - расчетная несущая способность штанги.

Определение длины штанги:

l_ш = l_З + l_В + l_П = 0,3 + 1 + 0,05 = 1,35 => 1,4 (м),

l_З = 0,3 (м) - глубина замковой части штанги;

l_В =1 (м) - глубина заделки штанги в неустойчивую зону массива;

l_П = 0,05 (м) - длина выступающей из скважины части штанги.

Итак, для крепления выработки (свода и боков) используем сталеполимерный анкер из стержней арматуры класса А-III, длиной 1,4 (м), диаметром 18 (мм), с диаметром скважины 36 (мм).

Принимаем патронированный метод установления анкера. Расстояние между штангами в своде 1,2 м. [6].

5. Расчет набрызгбетонной крепи.

1. Средняя толщина набрызгбетонного покрытия:

, где

k = 0,25- коэффициент зависящий от типа крепи;

- шаг крепи, а = 1,2;

q - равномерно распределенная нагрузка на набрызгбетонное покрытие:

(кПа);

= 1,5 – коэффициент напряженности массива;

= 1400 (кПа) - расчетное сопротивление набрызгбетона растяжению для марки цемента М500

2. Определение количества набрызгбетона для крепления 1м выработки:

где

Р_в = 10,924(м) - периметр выработки;

d = 0,05 (м)- толщина набрызгбетонного покрытия.

Таким образом, согласно проведенным расчетам, толщина набрызгбетонного покрытия составит 50 мм. Для крепления 1 м. выработки по расчёту требуется 0,55м³ набрызгбетона. С учётом отскока набрызгбетона от стен и свода расход бетона увеличивается на 30% и составляет 0,72 м³ на 1 м.

6. Расход материалов на 1м выработки.

1. Набрызгбетон (В40) - 0,72 (м³);

2. Штанги (арматура класса А-III, диаметр d = 18 (мм)) – 5 шт; 13,986(кг);

3. Бетон на канавку (В15) - 0,067 (м³);

4. Лес на перекрытие канавки - 0,018 (м³);

1. Расход материалов на устройство постоянных путей.

1. Железобетонные шпалы:

где

a = 0,2 (м) – ширина постели шпалы;

b = 1,5 (м) – длина шпалы;

h = 0,12 (м) – толщина;

n = 1 – количество путей;

m = 0,5 (м) – шаг укладки шпал.

2. Рельс Р33:

где

q = 33,5 (кг/м) – погонная масса рельса Р33; n = 1 – количество путей.

3. Щебень крупностью 20 – 40 мм для балластного слоя 0,36 (м³)

4. Подкладки под рельсы 4 шт.

5. Костыль 8 шт.

2. Расход материалов на устройство временных путей.

1. Швеллер №14а:

масса 1 м швеллера 12.3 кг.

Для настила путей берем швеллер длиной 1,5 м, тогда (кг).

Шаг установки швеллера 0,5 (м), тогда на 1 метр приходится 2 швеллера.

(кг).