Завдання до виконання роботи
Визначити максимальний тиск гірських порід на 1 м кріплення, якщо виробка проведена на глибині 400 м+10п у породах з коефіцієнтом міцності f=4+0.5п й об'ємною вагою γ = 2,0 т/м3. Породи за кріпленням частково зруйновані. При перекріплені виробки зроблений випуск породи. Форма поперечного перерізу виробки трапецієвидна; розміри виробки в проходці: ширина по покрівлі b = 2,50 м+0.1п; висота hв = 2,58 м+0.1п.
Приклад: Горизонтальна гірнича виробка проведена у породах з коефіцієнтом міцності f=3 й об'ємною вагою γ = 2,5 т/м3. Породи за кріпленням частково зруйновані. При перекріплені виробки зроблений випуск породи. Форма поперечного перерізу виробки трапецієвидна; розміри виробки в проходці: ширина по покрівлі b = 2,52 м; висота h = 2,56 м. Визначити максимальний тиск гірських порід на 1 м кріплення, якщо виробка проведена на глибині 500 м.
Рішення: Ширина своду природної рівноваги:
Висота своду природної рівноваги:
Об'ємна вага частково зруйнованих порід, що перебувають у своді природної рівноваги після випуску породи із закріпного простору при ремонті:
Максимальний тиск із боку покрівлі на 1 м кріплення виробки буде
Середнє значення коефіцієнта міцності частково зруйнованої породи, що перебуває у своді природної рівноваги:
Але f1=tgφ1, по таблицях натуральних значень тригонометричних функцій знаходимо кут φ1 = 67°25’.
Бічний тиск на 1 м кріплення буде:
Практична робота № 5
Визначення гірського тиску на кріплення виробок, з боку
Покрівлі виробки
Метою роботи є допомога у формуванні навичок визначення гірського тиску на кріплення гірничих виробок з боку покрівлі виробки
Гіпотеза гірського тиску проф. М. М. Протодьяконова. За цією гіпотезою тиск гірських порід на кріплення з боку покрівлі пояснюється утворенням над виробкою своду природної рівноваги, контур якого має форму параболи. Величина тиску дорівнює вазі породи, що перебуває усередині цього своду (рис.5. 1).
Тиск гірських порід на кріплення з боку покрівлі, віднесений до 1 м довжини виробки, визначається за формулою:
(5.1)
а тиск
на одну кріпильну раму:
,
(5.2)
де а – напівпроліт виробки на чорно, м;
b – висота своду природної рівноваги.
Рис 5.1. Розрахункова схема для визначення гірського тиску на кріплення виробки зі сторони покрівлі по гіпотезі проф. М. М. Протодьяконова
Підставивши значення b у формули (5.1) і (5.2), одержимо відповідно:
тиск на кріплення, віднесене до 1 м виробки, при терміні служби кріплення менш 1 року:
,
(5.3)
при терміні служби кріплення більше 1 року:
,
(5.4)
тиск на
одну кріпильну раму при терміні служби
кріплення менш 1 рок
,
(5.5)
при терміні служби кріплення більше 1 року:
(5.6)
Гіпотиза проф. П. М. Цимбаревича. Проф. П. М. Цимбаревич вважав, що запропонованими проф. М. М. Протодьяконовым формулами можна користуватися при визначенні тиску гірських порід на кріплення у виробках, проведених у міцних породах, з коефіцієнтом міцності f ≥ 5. Якщо ж виробка проводиться в нестійких породах (f ≤ 4), то бокові породи не здатні стояти вертикальною стінкою і деформуються. Внаслідок цього утворяться трикутні призми висотою h, що сповзають під кутом Q :
,
(5.7)
Напівпроліт своду природної рівноваги при прямокутному перетині виробки (рис.5.2) буде:
,
(5.8)
а при трапецієподібному перетині:
,
(5.9)
де φ - кут внутрішнього тертя гірських порід град.
80° — кут нахилу стійок кріпильних рам до горизонту.
Рис.5. 2 Розрахункова схема для визначення гірського тиску зі
сторони покрівлі й боків на кріплення виробки прямокутного перетину, проведеної в породах з коефіцієнтом міцності f ≤ 4
Висота своду природної рівноваги може бути визначена за формулами:
при прямокутному перетині
,
(5.10)
при трапецієвидному перетині:
.
(5.11)
Завдання до виконання роботи.
Визначити висоту своду природної рівноваги і величину тиску гірських порід на 1 м кріпленні виробки з боку покрівлі по гіпотезі проф. М. М. Протодьяконова. Виробка проведена по гірським породам (таб. 5.1) згідно номеру варіанта. Форма поперечного переріза виробки трапецієвидної; ширина в проходці по покрівлі 2а = 3,0+1.0 п м. Термін служби виробки близько 1 року.
Приклад: Визначити висоту своду природної рівноваги і величину тиску гірських порід на 1 м кріпленні виробки з боку покрівлі по гіпотезі проф. М. М. Протодьяконова. Виробка проведена по сидеритах (f = 5; γ = 2,6 т/м3). Форма поперечного переріза виробки трапецієвидної; ширина в проходці по покрівлі 2а = 3,04 м. Термін служби виробки близько 1. року.
Рішення:. З огляду на незначний термін служби виробки, висоту своду природної рівноваги будемо визначати по формулі:
Тиск із боку покрівлі на 1 м кріплення виробки буде
Таблиця 5. 1
-
Гірські породи
Потужність шару, м
Коефіцієнт міцності гірських порід, f
Об'ємна вага, т/м3
Пісковики ( варіант 1-3)
Піщані сланці( в. 3-6)
Глинисті сланці( в. 7-9)
Вапняки ( варіант 10-13)
Вугілля ( варіант 14-17)
Глинисті пісковики (в. 18-21)
18,0
22,0
42,0
2,2
1,3
15
6
5
3
8
2
4
2,6
2,5
2,5
2,8
1,35
2,5