1.3.6. Определение усилий, действующих на арки несущей конструкции предохранительного полка

Расчетная нагрузка на одну арку:

Величина нагрузки на единицу длины загруженного участка арки:

где: а – длина участка распределительно-утяжеляющего блока, в пределах которого действует расчетная нагрузка, м.

1.3.7. Определение опорных реакций арки

Вертикальные составляющие реакций для внецентренной схемы нагружения:

Горизонтальные составляющие (распор) для рассматриваемой схемы нагружения:

где: k₂ – коэффициент, принимаемый в зависимости от соотношений ;

L₀ – пролет арки, м;

f – стрела подъема арки, м.

Полная величина опорных реакций:

1.3.8. Определение максимального изгибающего момента и продольной силы, действующих в сечении «с»

Для этого необходимо определить угол между вертикальной осью арки и радиусом ее кривизны, проведенным через точку С, а также координаты этой точки. Расчетная схема к определению этих параметров приведена на рисунке 3.

Из определим и :

Из определим координату точки С - :

тогда:

Максимальный изгибающий момент, действующий в сечении «С»:

В этом же сечении действует продольная сила:

1.4. Проверочный расчет несущей конструкции предохранительного полка

Площадь поперечного сечения арки II типоразмера:

Радиус кривизны нейтральной оси:

Расстояние от нейтральной оси до оси, проходящей через центр тяжести сечения:

Статический момент площади поперечного сечения относительно нейтральной оси арки:

Максимальное значение нормального напряжения от действия изгибающего момента в сечении арки:

Нормальное напряжение от продольной силы в том же сечении:

Суммарное наибольшее напряжение в верхних (сжатых) волокнах сечения арки:

Найденное напряжение ниже расчетного сопротивления стали, равного , то есть условие прочности соблюдается .

Следовательно, принятая конструкция предохранительного полка обеспечит безопасные условия углубочных работ.

2. Породный предохранительный целик

2.1. Общие сведения

В практике углубки вертикальных стволов в качестве средств защиты забоев широко применяются породные целики. Предохрани­тельные целики оставляются в стволах на 8 – 30 и более метров ниже отметки околоствольного двора последнего рабочего горизонта. Месторасположения защитных целиков в углубляемых стволах является стро­го определенным и не может быть изменено.

Породные целики следует сооружать в породах крепостью не ниже f = 4, монолитных, несклонных к внезапным выбросам и размоканию. Не рекомендуется располагать породные целики в трещиноватых, сло­истых породах.

В зависимости от принятого способа и схемы углубки предохра­нительные целики бывают двух типов – перекрывающие все сечение ствола и с бадьевыми проемами, которые бывают небольшими, занимаю­щими часть сечения целика на его периферии площадью 4–7 м², и большими, достигающими половины сечения ствола.

Породные целики, перекрывающие часть сечения ствола, применя­ют в случаях ведения углубочных работ непосредственно через углубляемый ствол. Бадьевый проем может иметь форму сегмента, прямоу­гольника или круга. Место расположения бадьевого проема зависит от расположения в сечении ствола отделения углубочного подъема. Бадь­евое отделение делают минимальным, но не более половины диаметра ствола. При увеличении сечения бадьевого проема в защитном целике возрастают напряжения, которые могут привести к его разрушению.

Основными достоинствами породных целиков по сравнению с пре­дохранительными полками являются меньшие затраты времени, средств, труда и материалов как при строительстве, так и при ликвидации. Предохранительные породные целики рекомендуется применять везде, где позволяют горно-геологические условия.

Предохранительные целики рассчитываются на падение груженого подъёмного сосуда, противовеса или другого предмета.