Визначення кроку установки аркового кріплення
Мета роботи: набуття навичок розрахунку визначення кроку установки кріплення горизонтальної і похилої гірничої виробки і вивчення вимог нормативних документів з цього питання.
Основним параметром, що визначаються при розрахунку рамного кріплення є крок установки, т. Е. Відстань між рамами. Існує також поняття щільність установки, яка є зворотною величиною кроку установки. Для того, щоб визначити крок (або щільність) установки кріплення необхідно знати очікуване навантаження на кріплення і опір кріплення. Породи, прагнуть зміститися всередину проведеної вироблення, а кріплення чинить опір цьому зміщення. У гірничій науці існують різні підходи до визначення очікуваної навантаження на кріплення. Практично всі з них, так чи інакше, засновані на визначенні очікуваних зміщень гірських порід в контур вироблення. Величини зсувів залежать від різних факторів, але головних чином від властивостей порід, в який проводиться вироблення і глибини розташування виробки.
Правильний розрахунок кріплення - найважливіша умова безпечної експлуатації гірничої виробки і її безремонтного підтримки. Тому вимоги до розрахунку кріплення завжди були відображені в нормативних документах вугільної промисловості. У даній роботі розрахунок арочного кріплення виконується за методикою, розробленою на вимогах "Інструкція по вибору рамних піддатливих кріплень гірничих виробок" Слухаючи.
У даній роботі методика адаптована для навчальних цілей (спрощено визначення деяких параметрів, змінено структуру таблиць і графіків). У повному вигляді розрахунок вимагає великої кількості вихідних даних і більш трудомісткий сам по собі. В подальшому навчанні, в залежності від завдання, поставленого викладачем може знадобитися ви-
нитка повний розрахунок параметрів кріплення. В цьому випадку необхідно самостійно більш детально вивчити вимоги інструкції.
Методика розрахунку аркового кріплення в роботі розглядається на прикладі кріплення незамкненою форми встановлюється горизонтальної або похилої виробки на пластах пологого і похилого падіння. Вироблення розташована поза зоною впливу очисних робіт.
Хід виконання роботи поетапно виглядає наступним чином.
1. Побудова розрахункової схеми.
2. Визначення середньозваженого опору стисненню шарів порід.
3. Визначення зсувів порід на контурі виробки.
4. Визначення розрахункового навантаження на кріплення.
5. Розрахунок кроку установки кріплення.
1. Побудова розрахункової схеми.
Розрахункова схема необхідна для того, щоб в подальшому визначити розрахунковий опір стиску шарів порід. вона виконується в масштабі 1:50 або 1:25. Схема різниться в залежності положення вироблення в просторі (рис. 14).
Спочатку необхідно побудувати контур вироблення. Згідно з інструкцією він будується шляхом збільшення розміру виробки у світлі до осідання. У навчальних цілях приймаємо, що контур відповідає перетину вироблення в проходці. Ці два контури практично відповідають один одному, тому допущення цілком допустимо. Принцип побудови контуру в проходці приймаємо з попередньої роботи. Побудувавши перетин в проходці необхідно визначити максимальну ширину вироблення в проходці b.
Потужність пласта, безпосередньої покрівлі відкладаємо відповідно до масштабу. Всі породи вище безпосередньої покрівлі вважаємо основною покрівлею (без вказівки потужності). Оскільки згідно з інструкцією рамну податливу крепь незамкненою форми в гірських виробках розраховують за величинами рас
парних зсувів порід покрівлі, характеристика порід ґрунту не враховується в розрахунках. Тому вона не задається у вихідних даних і все породи нижче пласта позначаємо як грунт без поділу на безпосередню і основну.
1. Побудова розрахункової схеми.
Будуємо контур вироблення згідно з даними табл. 5. Визначаємо максимальну ширину вироблення b. Вона дорівнює 5417 мм. У покрівлі виробки залягає однорідний шар потужністю понад 2 м. Тому відзначаємо відрізок АВ до межі цього шару (межа між безпосередній і основний покрівлею).
2. Визначення середньозваженого опору стисненню шарів порід
Коефіцієнт фортеці безпосередньої покрівлі дорівнює 3,6. Тоді R = 10 · 3,6 = 36 МПа. Далі за формулою 2
R c1 = 36 × 0,69 = 24,89 МПа
Оскільки в межах відрізка АВ знаходиться один шар, то розрахунок за формулою 2 не проводиться. Для визначення зміщення буде використано отримане значення R з1 (R з кр = R з1).
3. Визначення зсувів порід на контурі виробки
Визначимо всі складові формули 3.
За рис. 15 визначаємо, що на глибині 450 м при R з кр = 24,89 МПа типове зміщення U т кр складе 245 мм.
Коефіцієнт впливу кута залягання порід і напрямки проходки вироблення щодо нашарування порід k α згідно табл. 14 дорівнює 1.
Коефіцієнт впливу ширини виробки k ш буде дорівнює
k ш = 0,2 (5,417 -1) = 0,88
Вироблення одиночна, тому коефіцієнт впливу інших виробок k в дорівнює 1. Тоді отримуємо:
U р кр = 245 × 1 × 0. 88 × 1 = 215,6 мм
4. Визначення розрахункового навантаження на кріплення
Визначимо всі складові формули 6.
За табл. 16 визначаємо, що при ширині b = 5,417 м і U р кр = 215,6 мм нормативна питома навантаження Р н складе 87 кПа.
Коефіцієнт впливу способу проведення виробок k пр = 0,8. Тоді отримуємо:
P = 87 × 0,8 × 5,417 = 414 кН
5. Розрахунок кроку установки кріплення
Згідно табл. 6 у виробленні буде кріплення з профілю СВП27. За табл. 19 визначаємо, що опір N однієї рами такий кріплення складе 210 кН. Тоді відстань між арками:
q = 210 = 0,507 м. 414
Приймаємо найближче менше значення з типового ряду і остаточно встановлюємо, що крок установки кріплення в даній виробленню повинен бути 0,5 м.