Отчет о практической работе №3

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ГЕОЛОГИИ И ГЕОТЕХНОЛОГИИ

институт

ШАХТНОЕ И ПОДЗЕМНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

кафедра

ОТЧЕТ О ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ №3

Расчет нагрузок на крепь выработок большого поперечного сечения

тема (вариант)

Вариант 10

Преподаватель                                        ________          Д.А Урбаев

                                                                                              подпись, дата            инициалы, фамилия

Студент ЗГГ15-05 ГПС 121516677           ________      Д.А. Бейсенаев

                    номер группы, зачетной книжки             подпись, дата             инициалы, фамилия

Красноярск 2019

Цель работы: ознакомиться с методикой расчета нагрузок на крепь подземного сооружения, основанной на «гипотезе деформаций».

Краткие теоретические сведения

 Выбор типа и параметров крепи камер производится на основании расчета смещений пород на контуре поперечного сечения камер и определения категории устойчивости пород так же, как для горизонтальных и наклонных горных выработок [2,3,4]. Дополнительно должны учитываться следующие требования [3]:

• крепь выработок, примыкающих к камерам на расстоянии не менее удвоенной ширины выработки, а также против самой камеры, должна иметь деформационные характеристики, близкие к деформационным характеристикам крепи камеры;

• крепь камер, сооружаемых в породах, склонных к размоканию и набуханию, в которых при эксплуатации находятся шахтные воды, должна выполняться с гидроизоляцией или рассчитываться с учетом снижения прочности пород при влагонасыщении;

 • крепь камер склада ВМ и электрооборудования в обводненных породах подлежит обязательной гидроизоляции.

 Расчет нагрузок на крепь камер qK производится в зависимости от отношения длины камеры L_K к ее ширине в проходке b_пр. При  L_K/b_np > 5 расчет нагрузок производится как для протяженной горной выработки [2,3,4].

При L_K /bnp £ 5 нагрузки на крепь камеры рассчитывают по формуле

                                         q_K = К_сн ·К_вн ·q,                               3.1

где q – расчетная нагрузка, определяется как для протяженной выработки;  К_сн – коэффициент снижения нагрузок на крепь камер, определяемый в зависимости от категории устойчивости пород по рис. 3.1; К_вн – коэффициент влияния выработок, примыкающих к длинной стороне камеры, определяется в зависимости от соотношения пролетов камеры b_к и примыкающей выработки b_в по табл. 3.1

Таблица 3.1

Вариант примыкания выработки

К_вн при b_к / b_в

Одностороннее

1,4

1,2

1,1

1,05

Двустороннее

1,6

1,3

1,15

1,1

Рис. 3.1.Графики для определения коэффициента

Исходные данные

№

Глубина заложения камеры,

Н_р

Расчетное сопротивление пород сжатию , R_с  , МПа

Высота в-ки

h_к , м

Пролет в-ки

b_к ,м

Длина в-ки

L_{к ,}м

Ширина подводящих выработок, примыкающих к длинной стороне

Угол залегания пород, град

Величину смещения U для горизонтальных и наклонных выработок, расположенных в осадочных и изверженных породах и вне зоны влияния очистных работ, следует определять по формуле :

U= k_a· k_q · k_s· k_B ·k_t ·U_Т

 где U_T - смещение пород, мм, принятое за типовое, определяемое по графикам рис. 3.2. в зависимости от расчетного сопротивления пород сжатию R_c и расчетной глубины расположения выработки H_p;  k_a - коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки относительно простирания пород или основных плоскостей трещиностойкости, определяемый согласно табл. 3.2;  k_q - коэффициент направления смещения пород: при определении смещений со стороны кровли или почвы ( в вертикальном направлении) k_q равен 1, при определении боковых смещений пород (в горизонтальном направлении ) k_q определяется по табл. 3.2;k_s - коэффициент влияния размера выработки, который определяется по формуле: k_s =0,2(b_k-1) - для кровли и почвы, k_s =0,2(b_B-1) - для боков, (где b_к - пролет выработки в проходке, b_B – высота выработки, м); k_B - коэффициент воздействия других выработок, принимаемый: для одиночных выработок и камер равным 1, для сопряжений с односторонним примыканием выработки – 1,4, для сложных сопряжений с примыканием выработок в виде двустороннего заезда или пересекающихся выработок – 1,6, для параллельных выработок – по формуле:   (где L – расстояние между выработками, м; b1+b2 - суммарная ширина взаимовлияющих выработок в проходке (вчерне), м; k_L - коэффициент, определяемый по табл. 3.3; k_t - коэффициент влияния времени воздействия крепи, для выработок со сроком службы t более 15 лет k_t равен 1, при t менее 15 лет k_t определяется по графикам рис. 3.3.

Рис. 3.2 Графики для определения типового смещения пород U_т

Таблица 3. 2

Направления проходки выработки

Коэффициенты k_a и k_q при углах залегания пород a или основных плоскостей трещиноватости , град

До 20

св.70

k_a

k_q

k_a

k_q

k_a

k_q

k_a

k_q

k_a

k_q

k_a

k_q

По простиранию

1,00

0,35

0,95

0,55

0,80

0,80

0,65

1,20

0,60

1,70

0,60

2,25

Вкрест простирания

0,70

0,55

0,60

0,80

0,45

0,95

0,25

0,95

0,20

0,80

0,15

0,55

Под углом к простиранию

0,85

0,45

0,80

0,65

0,65

0,90

0,45

1,05

0,35

1,10

0,35

0,95

Таблица 3.3

Расчетная глубина расположения в-ки от п-ти Н_р , м

коэффициент k_L при расчетном сопротивлении R_с, МПа (кгс/см2 )

для выработок по простиранию

для выработок вкрест простирания

30 (300)

60 (600

90 (900)

более 120 (1200)

30 (300)

60 (600)

90 (900)

более 120 (1200)

До 300

3,5/2

1,8/1,6

1,5/1,3

1,2/1

1,8

1,5

1,2

Свыше 300 до 600

4/2,5

2/1,8

1,7/1,5

1,4/1,2

2,2

1,8

1,5

1,2

Свыше 600 до 900

4,5/3

2,5/2,1

2/1,7

1,6/1,4

2,6

2,1

1,7

1,4

Свыше 900 до 1200

5/3,5

3,5/3

2,5/2

1,8/1,6

3,0

2,5

2,0

1,5

Свыше 1200

5,5/4

4/3,5

3/2,3

2/1,8

3,4

2,9

2,4

1,7

Примечания: 1.В числителе k_L для выработок с a до 35° и в знаменателе - при a свыше 35° 2. k_L для наклонных выработок принимается как для горизонтальных, пройденных по простиранию

Рис.3.3. Графики для определения коэффициента kt при t от 1 года до 15 лет

смещения кровли и почвы U_кр = U_n = 0,7 ´ 1 ´ 0,2 ´ (24-1) ´ 1´1´ 10 = 32,2 мм;

смещения боков U_б = 0,7 ´ 0,55 ´ 2,6 ´ 1 ´ 1 ´ 10 = 10,01 мм

Камера относится ко 2 категории устойчивости. Для ее крепления выбираем комбинированную крепь из НБ толщиной не менее 50 мм с анкерами и металлической сеткой.

Для определения нормативной нагрузки на крепь q, необходимо определить смещение U с учетом смещений до установки крепи Ut , сжатия забутовочного материала Uз , конструктивной податливости крепи Uk:

U= Uk + Uз + Ut ,

где Uk- смещения конструктивной податливости крепи, которые принимаются по технической характеристике (для однопутевых выработок - 20 мм, для двухпутевых – 40 мм); Uз- смещения, компенсируемые за счет сжатия зуботовочного материала, принимаются 25 % от толщины забутовочного слоя; Ut- смещения, происходящие до установки крепи, находится по формуле:

Ut = Ukt ,

U_б= Uk + Uз + Ut =20+0+10,01=30,01 мм

U_кр =Uk + Uз + Ut = 20+ 0+32,2=52,2

Однопутная U_k=20, Uз=0

где kt- коэффициент влияния времени на смещение пород, определяется по графику рис. 3.4, согласно заданию для выработок со сроком службы t более 15 лет k_t равен 1

Рис.3.4. Графики для определения коэффициента k_t при t менее 1 года

Рис. 3.5. Графики для определения нормативной нагрузки на крепь

Нагрузка на крепь камеры определяется по формуле:

q = k_п´k_н´m_В´qⁿ ,

где k_п- коэффициент перегрузки, принимаемый по табл.3.4; k_н- коэффициент, принимаемый для главных вскрывающих выработок равным 1,1, для остальных – 1; m_B- коэффициент условий проведения выработок, принимаемый по табл. 3.5; qⁿ - нормативная нагрузка на крепь.

Таблица 3.4

Величина смещения U, мм

коэффициент k_п

Главные вскрывающие выработки

Магистральные и другие выработки

По 50

1,25

1,10

Свыше 50 до 200

1,10

1,05

Свыше 200 до 500

1,05

1,00

Свыше 500

1,00

1,00

Таблица 3.5

Отношение Нр/Rc

До 1,6

Свыше 1,6 до 2

Свыше 2 до 2,5

Свыше 2,5

Коэффициент m_в

0,6

0,8

0,9

1,1

q_кр = 1,25 ´ 1,1´ 0,6 ´ 20 = 16,5  кПа.

Q_б = 1,25 ´ 1,1 ´ 0,6 ´ 25 = 20,62 кПа

По формуле (3.1) определяем нагрузку на крепь камеры:

LK /b_K = 40/26=1,6 следовательно Ксн = 0,6

 bк/ bв = 24/8 = 3 следовательно Квн = 1,1

q_K^б =0,6 ´ 1,1 ´ 20,62=13,6

q_K^кр =0,6 ´ 1,1 ´ 16,5=10,89 кПа

Вывод: в данной работе ознакомились  с методикой расчета нагрузок на крепь подземного сооружения, основанной на «гипотезе деформаций».

Список литературы:

1. Строительство и реконструкция подземных выработок большого сечения: Метод. указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 130406 / Сост. Д.А. Урбаев; Гос. образоват. учреждение высшего профессионального образования «СФУ ИЦМиЗ». – Красноярск, 2007. – 56 с.

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов