Лабораторная работа 2 Выбор и расчет рамных крепей

Цель работы: получить практические навыки по расчету крепей.

Выбор вида крепи согласно СНиП (Строительным нормам и правилам), допускается про­изводить по безразмерному показателю устойчивости пород (П_у):

П_у= γ×H_p/R_сж, (2.1)

здесь γ - объемный вес пород, кН/м³; Н_р - расчетная глубина расположения выработ­ки, м; R_cж - расчетное сопротивление пород сжатию, кПа.

R_cж = G_сж× К_с×ξ , (2.2)

где G_сж – предел прочности пород одноосному сжатию, кПа; К_с - коэффициент структурного ослабления, доли ед.; ξ - коэффициент длительной прочности, доли ед.

Коэффициент длительной прочности (ξ) равен отношению предела прочности образца при длительном воздействии нагрузки (G_д) к пределу прочности пород при сжатии (G_сж). Для пород с хрупким характером разрушения (гранитов, кварцитов, песчаников с кварце­вым цементом и т.п.) рекомендуется принимать ξ =1-0,7; для пород, в которых перед раз­рушением возникают пластические деформации (большинство слабых и средней крепо­сти осадочных и метаморфических пород), ξ =0,7-0, 5.

Согласно рекомендации СНиП II-94-80 установить значение коэффициента структур­ного ослабления (К_с) можно по табл. 2.1.

Таблица 2.1 - Зависимость коэффициента (К_с) от трещиноватости пород

Среднее расстояние между поверхно­стями ослабления пород, м	>1,5	1,0-1,5	0,5-1, 0	0,1-0,5	<0,1
Коэффициент структурного ослабления (Кс)	0,9	0,8	0,6	0,4	0,2

Для рудников цветной металлургии рекомендуется выбирать вид крепи по табл. 2.2, а для угольных шахт по табл. 2.3.

Таблица 2.2 - Выбор крепи по показателю устойчивости пород для рудников

Значение Пу	Рекомендуемая крепь
до 0,10	Крепь не требуется. При интенсивной трещиноватости пород следует применять набрызгбетон толщиной до 30 мм.
0,10-0,30	Анкерная либо комбинированная крепь.
0,30-0,45	Крепи: монолитная бетонная без обратного свода; деревянная; металлическая податливая; комбинированная с металлическими рамами или арками, либо с бетоном.

Таблица 2.3 - Выбор крепи по показателю устойчивости пород для угольных шахт

Значение Пу	Расположение выработки относительно напластования пород	Рекомендуемая крепь
до 0,05	Вкрест простирания и в однородных породах	Крепь не требуется. При интенсивной трещиноватости применять торкретирование.
0,05-0,10	Вкрест простирания и в однородных породах	Крепь не требуется. При интенсивной трещиноватости применять торкретирование или набрызгбетон толщиной до 30 мм.
0,10-0,24	Вкрест простирания и в однородных породах	Набрызгбетон толщиной 30-50 мм, деревянные рамы (параметры рамы - по расчету).
Более 0,24	Вкрест простирания и в однородных породах	Комбинированная крепь - набрызгбетон и ан­керы (параметры по расчету)
до 0,05	По простиранию	Крепь не требуется. При интенсивной трещиноватости применять торкретирование.
0,05-0,10	По простиранию	Крепь не требуется. При интенсивной трещиноватости применять торкретирование или на­брызгбетон толщиной до 30 мм.
0,10-0,24	По простиранию	Комбинированная крепь - набрызгбетон и анкеры (параметры по расчету)
Более 0,24	По простиранию	Податливая металлическая арочная крепь (параметры по расчету)

Расчеты крепей производятся по одной из групп предельных состояний, принятых в строительной механике: первая - по потере несущей способности; вторая - по пригодности к нормативной эксплуатации, т.е. по допустимым деформациям.

Расчеты крепей по первой группе предельных состояний ведутся по значениям расчетной нагрузки (Р) и расчетного сопротив­ления материала крепи (R). Расчетная нагрузка равна величине горного давления на крепь, умноженной на коэффициент перегрузки (m). В большинстве расчетов при этом давление считают установившимся без учета фактора времени, условий формиро­вания давления, глубины ведения горных работ и конструктивных особенностей крепи, что снижает достоверность расчетов.

Расчеты по второй группе предельных состояний выполняют на нормативные нагруз­ки с учетом нормативных сопротивлений материалов, чтобы не допустить чрезмерных деформаций и перемещений конструкций крепи либо ограничить ширину раскрытия тре­щин в породах. Расчетные предельные состояния принимают в зависимости от назначе­ния и вида выработки, срока ее службы в соответствии с эксплуатационными, технологи­ческими и технико-экономическими требованиями.

Для ответственных капитальных горизонтальных и наклонных выработок расчеты рекомендуется выполнять по обеим группам предельных состояний и окончательно при­нимать большие расчетные параметры крепи. Для выработок с небольшим сроком службы (до 5-6 лет) и выработок в зоне влияния очистных работ расчеты можно вести по первой группе предельных состояний.