Расчёт крепи горной выработки
1.1 Выбор материала и конструкции крепи
Окончательный выбор формы поперечного сечения горной выработки и типа крепи можно сделать только после расчёта горного давления на крепь выработки в заданных горно-геологических условиях. Но для расчёта горного давления и параметров крепи необходимо произвести предварительный выбор формы поперечного сечения выработки, материала и конструкции крепи, чтобы расчёт был конкретным.
Предварительный выбор формы поперечного сечения, конструкции и материала крепи горной выработки производится с учётом срока службы этой выработки, устойчивости горных пород, ориентировочной величины и направления горного давления.
Трапециевидная форма выработки с деревянной крепью принимается в выработках со сроком службы менее 5 лет, проводимой в относительно устойчивых и неустойчивых породах.
Металлическая крепь в выработках трапециевидной формы применяется сравнительно редко, так как сталь на изгиб работает значительно хуже, чем на сжатие, и возникает необходимость установки дополнительной средней стойки для усиления верхняка.
На наклонных и крутопадающих пластах принимается подковообразная арочная крепь, которая лучше сопротивляется боковым смещениям и нагрузкам, характерным для крутопадающих пластов.
Бетонная и сборная железобетонная крепь принимается в основном для крепления капитальных горных выработок с большим сроком службы, не подверженных влиянию очистных работ.
Так как срок службы выработки 8 лет и пласт находится в зоне влияния, то предварительно выбираем металлическую подковообразную арочная крепь.
Достоинства металлической подковообразной арочной крепи:
Долговечность
Возможность многократного использования
Хорошо поддаётся обработке
Высокая прочность на растяжение сжатие
Огнестойкость
Недостатки:
Большая стоимость
Большая масса
Дефицитность
1.2 Выбор типового сечения выработки
Для стандартизации элементов крепи разработано несколько типоразмеров крепи каждого вида. Выбор типового сечения и, соответственно, параметров крепи сводиться к подбору крепи по параметру «В» - ширине горной выработки в свету на уровне верхней кромки транспортных средств.Ширина выработки в свету (параметр В) рассчитывается исходя их ширины транспортных средств по наиболее выступающим частям, числа рельсовых путей в выработке и ширины необходимых зазоров между транспортными средствами и стенками выработки, предусмотренных «Едиными правилами безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом» (ЕПБ).
Ширина двухпутной выработки на уровне верхней кромки транспортных средств в свету после осадки рассчитывается по формуле:
В=2a+b+n+с, м (1)
где а – наибольшая ширина подвижного состава (вагонетки или электровоза), м; а=1,3м
b – зазор между подвижным составом и крепью на уровне верхней кромки транспортного оборудования , м; b=0,25м
с-зазор между встречными составами,м;с=0,2 м
n – ширина прохода для людей на уровне верхней кромки транспортных средств, м; n=0,85м
В= 2·1,3 + 0,25 + 0,85+0,2= 3,9м.
При расчете ширины выработки на уровне верхней кромки транспортных средств в выработках, закрепленных арочной или подковообразной крепью, зазор для свободного прохода людей можно принять на 0,15м больше требуемого ЕПБ на высоте 1,8м от головки рельсов.
Ширину зазоров b,с и m принимать согласно ЕПБ. При определении ширины зазоров необходимо обращать особое внимание на назначение выработки или её проектируемого участка, так как величина зазоров зависит от назначения выработки. Если это обстоятельство не будет учтено, то типовое сечение выработки выбирается по расчетному параметру «В»- ширина выработки в свету на уровне верхней кромки транспортных средств. Предварительно принимаем В= 4,10 м, следовательно площадь поперечного сечения выработки в свету Sсв = 12,2 м2
По выработке в процессе её эксплуатации будет проходить определённое количество воздуха. Скорость движения воздуха не должна превышать максимально допустимой скорости, установленной ЕПБ. будет выбрано неправильно и все дальнейшие раcчеты будут неправильными.
По выработке в процессе её эксплуатации будет проходить определённое количество воздуха. Скорость движения воздуха не должна превышать максимально допустимой скорости, установленной ЕПБ.
Производим проверочный расчёт скорости движения воздуха по проектируемой выработке:
,
(2)
где Q – количество воздуха, проходящего по выработке при её эксплуатации, м3/мин;
Sсв – площадь поперечного сечения проектируемой выработки в свету после осадки, м2;
Допустимая скорость движения по выработке Vдоп = 6 м/c
265 м/c <6 м/c
Окончательно принимаем поперечное сечение выработки с В=3,9 м и Sсв=11,3м2.
Таблица 1-Размеры типового сечения для выработки
Показатели |
Размер |
|
|
Площадь поперечного сечения выработки, м2 |
|
в проходке Sпр |
15,4 |
в свету до осадки S´кр |
12,9 |
в свету после осадки Sкр |
11,3 |
Ширина выработки, м. |
|
в проходке по почве Впр |
4,64 |
в свету по почве Вкр |
4,29 |
в свету в средней части на уровне верхней кромки транспортных средств В |
4,04 |
Высота выработки, м |
|
в проходке Н |
3,74 |
в свету до осадки Н'кр |
3,27 |
в свету после осадки Нкр |
3,14 |
Примечание. Величина осадки в зоне установившегося давления принимается 100мм; в зоне влияния очистных работ 300мм.
