 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Проверочный расчёт запаса прочности
Проверочный расчёт запаса прочностипород производят, сравнивая максимальные из действующих напряжений, с пределом прочности массива. Для боков горизонтальной выработки запас прочности nб можно рассчитать по формуле
где Ϭсж – предел прочности на одноосное сжатие Па; Ксо – коэффициент структурного ослабления пород, зависящий от системы трещиноватости обнажённого массива горных пород (табл. 6).
Таблица 6 Соотношение между коэффициентом структурного ослабления и категории пород по трещиноватости
Кдп– коэффициент длительной прочности, учитывающий уменьшение прочности породы в массиве во времени при сроке службы выработки от 3-х и более лет: – 0,5...0,7 (0,6) – для пород, склонных к проявлению реологических свойств (ползучести, релаксации), т.е. склонных к пластическим деформациям перед разрушением образца (песчанистые и углистые породы, сланцы, мергели и глины, алевролиты, аргиллиты, уголь, песчаники углистые, песчаники с глинистым цементом, известняки средней крепости т.д.); – 0,7…1,0 (0,85) – для хрупких пород, т.е. пород с хрупким характером разрушения (граниты, кварциты, песчаники с кварцевым цементом, прочие песчаники, известняки кремнистые ит.д.); – 1,0 – при сроке службы выработок менее 3-х лет; Кσб – коэффициент концентрации смещающих напряжений в боках выработки (табл. 1.7). На основании коэффициентов запаса прочности nбиnкбудет рассчитываться нагрузка на крепь. Под коэффициентом концентрации напряжений понимают отношение величины действующего на контуре сечения выработки напряжения к величине напряжений, существовавших в этой же точке до проведения выработки, т.о., коэффициент сжимающих напряжений в массиве горных пород до проведения выработки равен единице (Кσб=1). Коэффициент концентрации напряжений зависит в основном от формы сечения выработки. В боках выработки в зависимости от глубины её заложения при любой форме свода можно ориентировочно принять данный коэффициент по таблице 7. Таблица 7 Значения коэффициента концентрации напряжений в боках выработки
Аналогично оценивается запас прочности пород в кровле выработки nк , причём на этом этапе кровля выработки принимается плоской. Расчёт ведётся по формуле
где Кр – коэффициент, учитывающий соотношение между пределами прочности породы на растяжение и сжатие (для различных пород лежит в широком диапазоне, но для многих равен приблизительно 0,1, т.е., σр = 0,1σсж); Кσк – коэффициент концентрации растягивающих напряжений в кровле: – при плоской кровле с углом наклона стоек к горизонту α=830: а) при трапециевидном сечении Кσк = 1,0; б) при прямоугольном сеченииКσк = 0,4; при прямоугольно-сводчатой форме и трёхцентровом коробовом своде: – если высота свода h0 =b/3, то Кσк = 0,3; – если высота свода h0 =b/4, то Кσк = 0,4; в) с полуциркульным сводом – Кσк = 0,25; г) с параболическим сводом – Кσк = 0,23; – в выработках круглого сечения – Кσк = 0,20. Так как на первоначальном этапе расчёта кровля принимается плоской, то принимается Кσк = 1,0; λ – коэффициент бокового давления (горизонтального распора), рассчитывается по коэффициенту Пуассона µ λ = µ/(1 - µ),(4.5)
где µдля многих пород лежит в диапазоне 0,2…0,3 (0,25). Таким образом на основании приведённой выше методики расчётов можно принять решение о форме поперечного сечения выработки. Для этого введём градацию устойчивости пород кровли и боков выработки по коэффициенту запаса прочности на контуре выработки, который для массива горных пород можно принять nзп = 4 Кровля и бока устойчивы при nк ≥ 4 и nб ≥ 4; Кровля и бока относительно устойчивы при 1 < nк < 4 и 1 ≤ nб < 4; Кровля и бока неустойчивы приnк ≤ 1иnб ≤ 1. При этом возможны следующие случаи:
1. Если кровля неустойчива (nк ≤ 1;), а бока устойчивы nб ≥ 4 или относительно устойчивы 1 ≤ nб < 4, то в кровле образуется свод обрушения (равновесия). Породы, оказывают давление на крепь (рис. 1.1).
Рисунок .1. Схемы к расчету горного давления по гипотезам сил Крепь будет нести полную нагрузку со стороны свода. Со стороны боков нагрузка отсутствует (горные породы в боках выработки устойчивы или относительно устойчивы).
2. Когда кровля и бока неустойчивы, т.е. соблюдаются условия nк ≤ 1иnб 1 ≤; в кровлеобразуется свод обрушения, а в боках выработки – призмы сползания и отделившаяся порода начинает оказывать давление на крепь (рис. 1.2). 3. И кровля и бока выработки устойчивы nк ≥ 4; nб ≥ 4 или относительно устойчивы 1 < nк < 4; 1 < nб < 4 (т.е. nк ≥ 4 и 1 < nб < 4 или nб ≥ 4 и 1 < nк < 4).Прочная кровля опирается на непрочные боковые породы. Боковые породы под весом пород кровли разрушаются. При этом предельные состояния для кровли и боков выработки будут различны: выпадение отдельных кусков породы из кровли должно быть исключено, но можно допускать некоторое осыпание боков. Это говорит о том, что при nк ≥ 4 иnб ≥ 4 выработка может проектироваться без крепи, но при наличии в кровле сильной трещиноватости (категория пород по трещиноватости I...II) потребуются меры по предотвращению выпадения кусков породы из кровли – возведение облегчённой крепи (торкрет- или набрызгбетон). При проектировании горно-разведочных выработок в качестве проектных сечений принимают сечения выработок в проходке. Размеры выработок в проходке определяются в каждом конкретном случае в соответствии с «Нормативами превышения сечений горно-разведочных выработок в проходке по сравнению с сечением вчерне при производстве геологоразведочных работ». Увеличение проектных (в проходке) размеров выработки в результате излишнего разрушения породы должно приниматься не более указанного в ниже приведённой таблице 1. 8. Таблица 8
Поиск по сайту: |
(4.3)
, (4.4)