площадь сечения арочной крепи

Расчет металлической арочной податливой крепи

По полученным данным расчетных сопротивлений окружающих выработку пород, определение смещений контура выработки и определение расчетных нагрузок на крепь. Выбор данных параметров производится согласно разработанной методики ВНИМИ.

Полученные данные должны быть введены следующие данные:

1) Радиус криволинейной части крепи R и высота прямолинейной части (стоек) h, (рис.2.1).

Рисунок 2.1. — Расчетная схема для металлической арочной крепи.

2) Число частей деления каждой из вертикальных стоек 4 и число деления криволинейной части 9.

3) Вертикальная и горизонтальная нагрузка на крепь равные соответственно 50 кПа и 32 кПа.

4) Угол наклона стоек к вертикали равен нулю.

Полученные результаты расчета содержат значения изгибающих моментов и продольных сил в каждой заданной точке крепи (таблица 2.1). На основании данных значений находится максимальный изгибающий момент (по модулю) и соответствующее этому моменту нормальная сила.

Таблица 2.1. — Расчет металлической крепи на ЭВМ

i= х [i] = y [i] = М [i] = N [i] =

В нашем случае после расчетов Мmax=14,01 кН*м, и N=109,87 кН*м

Проверка прочности производится по формуле:

(2.3)

где Wпр — момент сопротивления из (табл.2.2);

Fпр — площадь поперечного сечения из (табл.2.2)

Таблица 2.2. — Характеристики спецпрофиля.

Площадь поперечн. сечения, F см2

Моменты сопротивления, см3

Моменты инерции, см4

WxWyJxJyСВП-1717,0621,7350,357,9243,4382,3СВП-2221,927,9181,377,8428,6566,3СВП-2727,034,3100,2101,5639,5763,1СВП-3333,842,46138,5148,010001228

R — расчетное сопротивление изгибу прокатной стали может быть принято 230 МПа (2300кг/см2)

L — шаг крепи принимается 0,33; 0,5; 0,75; 1.

Тип профиля	0,33	0,5	0,75	1
15*107	15*107	15*107	15*107
69,7*107	46*107	30,6*107	23*107
14,8*107	14,8*107	14,8*107	14,8*107
69,7*107	46*107	30,6*107	23*107
11*107	11*107	11*107	11*107
69,7*107	46*107	30,6*107	23*107

На основании полученного значения выбирается тип спецпрофиля.

СВП-22 с моментом сопротивления Wпр= 93,36 и площадью поперечного сечения Fпр=27,91см2 с шагом крепи 1 м. Мы выбрали этот тип спецпрофиля и шаг крепления исходя из уравнения.

Арочные податливые трехзвенные металлические крепи являются наиболее распространенным видом крепи горизонтальных и наклонных горных выработок. Арка состоит из трех звеньев: двух стоек и верхняка.

Расчет бетонной крепи.

Расчет параметров бетонной крепи, производится по тем же самым параметрам что и для расчета арочной металлической крепи, однако сама бетонная крепь имеет ряд конструктивных отличий от металлической крепи рассчитанной выше. Схема бетонной крепи показана на рисунке 3.1

Полученные выше данные о вертикальном и горизонтальном давлении должны быть использованы при расчете прочностных характеристик бетонной крепи с использованием ПЭВМ. Для проведения расчета в программу должны быть введены следующие данные:

Высота свода в свету может приниматься по СНиП:

где В — ширина выработки в проходке.

Для определения толщины свода в замке можно воспользоваться формулой С.С. Давыдова:

где L0 — полупролет выработки, м;

f — коэффициент крепости пород по Протодьяконову.

м

Толщина свода в пяте:

dп = 1,35*0,25=0,325 м

Для проведения расчета в программу должны быть введены следующие данные:

Количество элементов крепи (обычно прямолинейный элемент, малый радиус, большой радиус). Для упрощения можно принять прямолинейный элемент и большой радиус.

Вертикальную и горизонтальную нагрузки на крепь.

Координату Х крайней нижней (левой) точки каждого элемента

Координату У крайней нижней (левой) точки каждого элемента

Х1=5,7/2=2,85 м; У1=1,8+5,7/3=3,7 м

Х2=5,7/2=2,85 м; У2=5,7/3=1,9 м

Х3=0,383*5,7=2,18 м; У3=0,115*5,7=0,65 м

Радиус кривизны в метрах (для прямолинейного участка = 100)

Для малого радиуса r=0,262*В; R=0,692*В

Количество участков разбиения элементов:

— для прямолинейной части (четное число) 4-8

— для криволинейной части (четное число) 4-10, принимается из условия удобства разбиения криволинейной части на углы по которым откладываются полученные нагрузки.

Относительную жесткость элемента (в случае одинаковой толщины крепи равна 1)

Так как при расчете принимаются симметричные боковые и вертикальная нагрузка относительно оси Y, то для определения внутренних усилий в крепи достаточно ввести координаты X и Y только одной половины контура выработки.

Рисунок 3.1. — Расчетная схема для бетонной крепи.

Расчет сводится к определению изгибающих моментов, поперечных и продольных сил, положения кривой давления в сечении свода и при необходимости корректировки геометрической формы и размеров свода.

Выделенная из свода арка единичной ширины является бесшарнирной.

Полученные результаты расчета содержат значения изгибающих моментов и продольных сил в каждой заданной точке крепи. На основании данных значений производится расчет бетонной крепи в следующей последовательности.

Таблица 3.1. — Расчет бетонной крепи на ЭВМ

Nэл Х Y R NJ EI

1 2,85 3,70 100 4 1

2 2,85 1,90 1.49 4 1

3 2,18 0,66 3.94 4 1

i= x [i] = y [i] = M [i] = N1 [i] = N2 [i] =

4.2 Расчет поперечного сечения горной выработки арочной формы

Вычисляем ширину выработки на уровне верхней проекции подвижного состава:

В = m + k А+ р+ n+ С, м (1)

где m — зазор между подвижным составом и крепью

k — количество рельсовых путей;

А — ширина подвижного состава, м;

р — зазор между составами или между конвейерами, м;

n — ширина свободного прохода для людей, м;

С — ширина става конвейера, м.

В = 0,25 + 2 1,35+ 0,25+ 0,7 = 3,9 м

По полученному размеру ширины выработки (B) принимаем типовое сечение с увеличением ширины выработки на осадку.

Выписываем основные параметры выработки:

площадь сечения штрека:

в свету до осадки S₀ ,

ширина выработки до осадки _,

высота выработки h;

Выбранное сечение выработки проверяем на допустимую скорость воздуха в выработки.

где Q — количество воздуха, которое должно проходить по выработке, м 3 /с.

где q — норма подачи воздуха на 1т суточной добычи угля, м 3 /мин.

z — коэффициент запаса воздуха (1,45 — 1,5);

А_С — суточная добыча, транспортируемая по выработке, т.

где q_м — фактическое выделение метана на 1т суточной добычи, м 3 /т.

Минимальная скорость воздуха по ПБ должна быть не менее 0,25 м/с на не газовых шахтах и 0,5 м/с на шахтах опасных по газу. Максимальная скорость воздуха в подготовительных выработках не должна превышать 8 м/с.

Характеристика арочной податливой крепи

Площадь поперечного сечения выработки в свету после осадки S_СВ, м

Площадь поперечного сечения выработки в свету до осадки S_АР, м

Высота арки до осадки h, м

Высота прямой части стойки h_с, м

Ширина арки по почве В, м

Радиус верхняка r, м

Радиус стойки R, м

Периметр арки до осадки Р_с, м

Трехзвенные арки из спецпрофиля СВП 17

Делись добром 😉

Похожие главы из других работ:

2.2.1 Определение площади поперечного сечения выработки, приходящийся на 1 шпур.

где Sвч — площадь поперечного сечения выработки, вчерне, м2; Sвр — площадь поперечного сечения на предполагаемой плоскости отрыва породы, образованной взрывом врубовых шпуров.

2.2.1 Определение площади поперечного сечения выработки, приходящийся на 1 шпур

где Sвч — площадь поперечного сечения выработки, вчерне, м2; Sвр — площадь поперечного сечения на предполагаемой плоскости отрыва породы, образованной взрывом врубовых шпуров.

2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА И СРЕДСТВ ПРОВЕДЕНИЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

На основании горно-геологических, горнотехнических факторов и скорости проведения выработки выбираем буровзрывной способ проведения выработки. Выбираем буропогрузочную машину 2ПНБ — 2 Б.

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПРОВЕДЕНИЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

Откатка грузов по выработке производится аккумуляторным электровозом АМ-8Д. Спуск и подъем материалов производится в вагонетках ВГ-2,5 «right»>Таблица 2 Техническая характеристика электровоза АМ-8Д Показатель Значения Масса сцепная.

4. ВЫБОР ФОРМЫ И РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ СЕЧЕНИЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

4.1 Выбор формы горной выработки

При подземной разработке полезного ископаемого применяются следующие формы поперечного сечения горных выработок: прямоугольная, трапециевидная, полигональная, арочная, сводчатая, подковообразная и круглая.

5. ВЫБОР КРЕПИ, РАСЧЕТ И СОСТАВЛЕНИЕ ПАСПОРТА КРЕПЛЕНИЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

8. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

1. Устройство водоотводной канавки. Канавки служат для отвода воды в водосборник околоствольного двора, откуда насосами её откачивают на поверхность.

10. ОХРАНА ТРУДА И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

1.2.2 Выбор формы поперечного сечения лонжерона

Рассмотрим следующие формы сечения лонжеронов: двутавровые, швеллерные, коробчатые. Если рассматривать лонжерон как самостоятельную конструкцию, работающую на изгиб, то наиболее рациональной является замкнутая форма поперечного сечения.

4.3 Проверочный расчет поперечного сечения балки

Определим уточненное значение момента инерции подобранного поперечного сечения балки: Наибольшее нормальное напряжение в крайнем волокне балки: Расчетное напряжение превышает допускаемое на 0,6?, что вполне допустимо.

4.2 Обеспечение допустимой овализации и устойчивости круглой формы поперечного сечения.

Определяем параметр жесткости сечения газопровода: ; (МПа) МПа. Определяем погонную эквивалентную нагрузку по формуле: ; (МПа) где р — рабочее давление, р=0.3МПа. МПа.

2.4.4 Расчет площади поперечного сечения

Расчет площади поперечного сечения трубного пространства одного хода St, при котором режим течения воды будет турбулентным Примем Re=104 и d=25×2 мм тогда.

4. Расчет геометрических параметров поперечного сечения балки

При проектировании крановых мостов, величинами отдельных элементов задаются на основании аналогов, либо ориентировочно определяют по эмпирическим формулам, после чего производят проверочные расчеты.

6. Расчет размеров поперечного сечения державки

Расчетная схема (см. рисунок 6.1) Определить ширину поперечного сечения державки резца 6,42 мм где l — вылет резца, принимается равным 40 мм; [уи] — допускаемое напряжение материала державки на изгиб. Для стали 40 [уи] = 230 МПа. Рисунок 6.

Общие положения (стр. 2 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7

Рис 2. Поперечное сечение двухпутной и однопутной выработок трапециевидной формы с деревянной крепью и рельсовым транспортом.

Определяем площадь поперечного сечения выработки в свету Sсв, м2

(9)

Величины в ф. 9 подставляются в м.

Определяем проектную /вчерне/ ширину выработки по кровле ,мм

= + 2d + 2δ , (10)

где d – диаметр стойки, принимаемый равным 200 мм;

δ – толщина затяжки, принимаемая равной 50 мм.

Определяем проектную (вчерне) ширину выработки по почве , мм

. (11)

Определяем проектную (вчерне) высоту выработки h3, м

Определяем проектную (вчерне) площадь поперечного сечения выработки Sчер, м2 по формуле

. (13)

Определяем площадь поперечного сечения выработки в проходке Sпр, м2

. (14)

Б. Выработки прямоугольно-сводчатой формы сечения с бетонной (набрызгбетонной) крепью и рельсовым транспортом [8, 16].

Для принятого подвижного состава выбираем из табл. 1 параметры электровоза и вагонетки: ширину А, высоту h и ширину колеи. Выбираем марку настилаемых рельсов и выписываем соответствующие параметры строения рельсового пути: высоту верхнего строения пути hв; высоту балласта hδ; высоту от головок рельсов до балласта ha.

Определяем ширину выработки в свету B, мм по формуле

где m – зазор между стенкой и электровозом, равный 250 мм;

n – ширина прохода, равная 700мм;

p – зазор между составами, равный 200 мм.

Высоту вертикальной стенки от балласта принимаем h1 =1800 мм.

Определяем высоту вертикальной стенки выработки от почвы h2, мм

Принимаем высоту подвески контактного провода hк. п.

Определяем высоту арочного свода h0, мм по формуле

при f h0 = B/3, (18)

Определяем ширину выработки вчерне B1, мм по формуле

где Т – толщина вертикальной стенки крепи, принимаемая 250 мм.

Определяем радиус осевой дуги арочного свода R, мм по формуле

при f R = , (21)

при f > 12 R = . (22)

Определяем радиус боковой дуги арочного свода r, мм

при f r = , (23)

при f > 12 r = . (24)

Определяем площадь поперечного сечения выработки в свету Sсв, м2 по формуле

при f Sсв = В(h1 + 0,26·В), (25)

при f > 12 Sсв = В1(h2 + 0,175·В1). (26)

Величины в ф. 25 и 26 подставляют в м.

Определяем площадь поперечного сечения выработки вчерне Sчер, м2 по формуле

при f , (27)

при f > 12 , (28)

Определяем высоту выработки вчерне H, мм по формуле

где d — толщина свода крепи, принимаемая 200 мм.

Определяем площадь поперечного сечения в проходке Sпр, м2

Sпр=. (30)

Рис 3. Поперечное сечение однопутной и двухпутной выработок прямоугольно-сводчатой формы сечения с бетонной крепью и рельсовым транспортом.

Определяем периметры выработки вчерне Рчер, м по формуле

при f ≤12 Рчер= , (31)

при f >12 Pчер= . (32)

В. Выработки с арочной формой поперечного сечения с металлической податливой крепью из спецпрофиля СВП и рельсовым транспортом [6, 8].

Для принятого подвижного состава выбираем из табл. 1 параметры электровоза и вагонетки: ширину А, высоту h и ширину колеи. Выбираем марку настилаемых рельсов и выписываем параметры строения рельсового пути: высоту верхнего строения пути hв; высоту балласта hб ; высоту от голвок рельсов до балласта hа.

Определяем высоту подвижного состава над уровнем почвы h0, м по формуле

Величины в ф. 33 подставляют в м.

Определяем высоту свободного прохода для людей над почвой hл, м по формуле

где hб — высота балластного слоя, м

Определяем уширения выработки α, м вследствие кривизны стоек по формуле

а1 = (h0 — hс) ·, (35)

а2= (hл — hc) · , (36)

где hс — высота прямой части стойки, равная 1,1 м;

— угол перехода прямой части стойки в кривую, равный 150.

Определяем ширину основания арки Вос, м по формуле

где m – зазор между электровозом и крепью, равный 0,25 м;

p – зазор между электровозами, равный 0,2 м;

n – ширина прохода для людей, равная 0,7 м.

Рис 4. Поперечное сечение двухпутной и однопутной выработок арочной формы с податливой металлической крепью из профиля СВП и рельсовым транспортом.

Из табл. 2 по значению Вос принимаем стандартный профиль арки и выписываем его параметры: номер профиля, ширину арки по почве, площадь поперечного сечения в свету, радиус осевой дуги, высоту от почвы выработки до центра осевой дуги, высоту арки, периметр арки.

Параметры арочной крепи из профиля СВП

Ширина арки по почве, м

Номер профиля арки №

Площадь поперечного сечения арки в свету, м2

Радиус осевой дуги, м

Высота от почвы до центра осевой дуги

Периметр арки, м

Определяем периметр сечения выработки P, м по формуле

где Вос – ширина выбранной арки, м;

hб – толщина балластного слоя, м

Определяем площадь поперечного сечения выработки вчерне Sчер. м2 по формуле

где hпр – высота профиля арки, принимаемая 0,1-0,12 м;

δ – толщина затяжки, принимаемая 0,05 м.

Определяем площадь поперечного сечения выработки в проходке Sпр, м2 по формуле

6. Расчет горного давления

Горное давление на крепь выработки определяем по гипотезе проф. .

Рис 5. Схемы горного давления на различные сечения

Определяем горное давление на 1 м. крепи выработки Р, т/м

Р = , (42)

где α — половина ширины свода (кровли), м;

ƒ – коэффициент крепости пород;

γ – плотность пород, т/м3

7. Расчет элементов крепи

а) Деревянная крепь горизонтальных выработок.

Определяем диаметр верхняка крепежной рамы d, см

, (43)

где α — половина ширины сечения по кровле в свету, см;

γ – плотность горных пород, кг/см3;

L – расстояние между крепежными рамами (шаг крепи), см;

[би] – допускаемое напряжение на изгиб для материала верхняка (дерева), принимаемое равным 60 кг/см.

Диаметр стоек принимают равным диаметру верхняка.

Крепежный лес стандартизован и имеет следующие размеры по диаметру: 16,18,20,24,26,28,30 см.

Расстояние между рамами L (шаг крепи)принимают от 50 до 150 см.

Определяем толщину затяжки δ, см из обаполов по формуле

(44)

б) Бетонная крепь.

Определяем толщину свода d, см при монолитном бетоне по формуле

, (45)

где h0 –высота арочного свода в свету крепи, см;

— половина ширины выработки в свету, см;

ƒ – коэффициент крепости пород;

[бсж] – допускаемое напряжение при сжатии бетона, принимаемое 30кг/см2.

Определяем толщину стен бетонной крепи Т, см по формуле

. (46)

Согласно требованиям СНиП толщина свода d должна быть не менее 200 мм, а толщина стены Т не менее 250 мм.

в) Арочная металлическая податливая крепь из спецпрофиля СВП.

Определяем расстояние между арками L, см по формуле

, (47)

где P – грузоподъемность арки, принимаемая для выработок с площадью сечения в свету до 8 м2 – 4000 кг, от 8до 10 м2 – 5000 кг, свыше 10 м2-6000 кг;

ƒ – коэффициент крепости пород;

α – половина ширины арки, см;

γ – плотность горных пород. кг/см3

г) Штанговая (анкерная) крепь.

Определяем расстояние между штангами в продольном и поперечном направлениях выработки , см по формуле

, (48)

где [бр] – допускаемое напряжение на растяжение стали, принимаемое равным 1400 кг/см2;

s – поперечное сечение штанги в наиболее ослабленном месте, см2;

h – толщина (мощность) стягиваемой кровли, см;

γ – объемный вес стягиваемых пород, кг/см3

Диаметр штанги принимают равным 16÷20 мм. Площадь поперечного сечения штанги S, см2 в наиболее ослабленном месте определяем по формуле

, (49)

где d –принятый диаметр штанги, см.

Определяем длину штанги , см по формуле

=, (50)

где В – ширина выработки в проходке, см;

ƒ – коэффициент крепости пород;

Кш – коэффициент, принимаемый равным 50 см при ширине выработки В 3,5 м.

д) Набрызг-бетонная крепь.

Определяем толщину набрызгбетона δ, см по формуле

, (51)

где — половина ширины выработки в проходке, см;

γ – плотность горных пород, кг/см3;

ƒ – коэффициент крепости пород;

[бр] – допускаемое напряжение на растяжение для набрызгбетона, принимаемое равным 12 кг/см2.

Практически толщина набрызг-бетонной крепи принимается в пределах от 2 до 7 см.

При проведении горизонтальных выработок для бурения шпуров применяют переносные перфораторы, колонковые перфораторы и самоходные бурильные установки [6, 8].

Переносные перфораторы (табл. 3) применяют для бурения прямых и наклонных шпуров с пневмоподдержек (табл. 4). Переносные перфораторы рекомендуются для выработок с площадью поперечного сечения в проходке до 9 м2.

Колонковые перфораторы (табл. 5) применяют для бурения прямых и наклонных шпуров с распорных колонок (табл. 6). В этих перфораторах их перемещение по салазкам на забой и обратно производится посредством автоподатчиков. Колонковые перфораторы рекомендуются для выработок с площадью поперечного сечения в проходке 9-11 м2.

Самоходные бурильные установки (табл. 7) изготовляются на гусеничном, колесно-рельсовом и пневмоколесном ходу. Они имеют пневматический или дизельный привод и оснащены колонковыми перфораторами. Рекомендуются для применения в выработках с площадью поперечного сечения в проходке более 11 м2.

Выбор бурильной машины для бурения шпуров в горизонтальной выработке должен производиться с учетом следующих положений:

— тип бурильной машины должен соответствовать крепости пород в обуреваемом забое;

— размеры зоны бурения должны быть больше или равны высоте и ширине обуреваемого забоя;

— наибольшая длина буримых шпуров по характеристике машины должна быть согласована с максимальной длиной шпуров по расчету;

— ширина бурильной установки не должна быть больше применяемых транспортных средств (электровозов, вагонеток, погрузочных машин).

Для оснащения буров применяют съемные буровые колонки, армированные твердосплавными вставками. В основном применяют две конструкции коронок – долотчатые (КДП) и крестовые (ККП) (табл. 8). При выборе коронок для патронированных ВВ необходимо, чтобы диаметр коронки был на 4-5 мм больше диаметра патрона, а для заряда с насыпным ВВ принимают диаметр коронки 40 мм.

Техническая характеристика переносных перфораторов

🔍 Видео