Выбор типа крепи и расчет крепежных материалов

 

Прочные размеры крепи определяются по расчетным нагрузкам в зависимости от запасов прочности породного массива.

Прогрессивными видами крепи являются: набрызгбетонная, монолитная бетонная, анкерная и их комбинация.

Крепи выработок следует рассчитывать, исходя из возможных неблагоприятных сочетаний нагрузок, которые действуют одновременно при строительстве и эксплуатации выработок. Расчет конструкций крепей выполняется по несущей способности.

 

1. Расчет железобетонного анкера со стержнем из арматурной стали класса А-1 при условиях:

- d_c = 0,016 м,

- расчетное сопротивление стали R_р = 210 МПа;

- бетон марки М-300;

- расчетная длина заделки l_з = 0,4 м;

- диаметр шпура 0,042 м

- удельное сцепление бетона с породой τ₂ = 1 МПа;

- шпуры влажные m₁ =0,75

- сцепление бетона со стержнем τ₁ = 11 МПа

Рассчитываются несущиеспособности стержня по закреплению его в бетоне и из условий сдвига бетона относительно шпура

Р_с = π r²_с R_р m,  Н (43)

где, r_c - радиус стержня, для расчетов принимаем = 0,08 м;

R_р - предел прочности материала стержня при растяжении

m - коэффициент условий работы стержня штанги, который в шахтных условиях можно принять равным 0,9 – 1;

P_з = π d_c τ_l l₃ k_i m₁, Н (44)

где, k_i - поправочный коэффициент на длину заделки, принимается равным 0,55

m₁ - коэффициент условий работы замка. Принимается в зависимости on обводненности скважин. При влажных шпурах принимается равным 0,75.

Р'_з = π d_ш τ₂ l₃ m₁, Н (45)

Дальнейший расчет крепи ведется по наименьшему из всех полученных значений несущих способностей

 

2. Определение длины анкера в кровле

Дляопределения длины анкера в кровле принимаем

l_в = в'_к (46)

l_а =l_в + l_зг + l_n, м (47)

где, l_зг - заглубление анкера в устойчивую зону породы. Принимается равным 0,3 - 0,4 м.

l_n -длина выступающей части анкера, выбирается в зависимости от полученных данных и макет приниматься в пределах 0,05 - 0,2 м

Полученное значение длины анкера l_а, округляется до целого числа в большую сторону.

 

3. Определение плотности расстановки анкеров в кровле выработки

S = q_пn_n/P_а (шт./м²) (48)

где, Р_а - расчетная несущая способность анкера. За нее принимается наименьшее из рассчитанных значений несущих способностей,

n_n - коэффициент перегрузки. Принимается равным 1,2.

q_п - интенсивность бокового давления у почвы.

 

4. Определение расстояния между анкерами в кровле

а₁ = (1/S)^1/2,м (49)

Для определения окончательного расстояния между анкерами полученное значение округляем до целого числа в меньшую сторону.

На основании полученного значения определяется размер сетки установки анкеров.

 

5. Определение числа анкеров в одном ряду по кровле

Для расчета числа анкеров в кровле выработки в одном ряду

n₁ = 2a q’_н a₁ n_n/P_a, шт (50)

где, q’_н- нормативное давление со стороны кровли.

 

6. Определение интенсивности нормативного давлении со стороны кровли при использовании комбинированной крепи.

q_н = 0,17 а₁ γ, Кпа (51)

 

7. Толщина набрызгбетонного покрытия

Для набрызг6етонного покрытия из бетона М-300, имеющего расчетное сопротивление набрызгбетона 1 МПа

, м (52)

При наличии запаса прочности n_к ^>1

(53)

где, [σ_р] - расчетное сопротивление набрызгбетона;

 

Таблица 9 - Расчетные сопротивления различных пределов прочности бетона по СНиП II-21-75

Марка бетона	М150	М200	М250	М300	М350	М400	М500
Предел прочности на растяжение осевое, МПа	0,63	0,75	0,88	1	1,1	1,2	1,35

m_б = 0,85 - коэффициент условий работы

 

8. Расчет параметров выработки вчерне

Ширина выработки вчерне

B₁ = B + 2δ_к, м (54)

Площадь сечения выработки вчерне

- при высоте свода, рассчитываемой по формуле В/3

S_ч = B₁ (h₃ + 0,26B₁), м² (55)

- при высоте свода, рассчитываемой по формуле В/4

S_ч = B₁ (h₃ + 0,175B₁), м² (56)

Периметр выработки вчерне

P_ч = 2h₃ + 2,33В₁, м (57)

Длина части контура выработки вчерне, подлежащая покрытию набрызгбетоном.

L = 2h₃ + 1,219B₁, м (58)

Проектная высота выработки вчерне

H₀ = h₃ + h₀ + δ_к, м (59)

 

9. Расчет количества раствора набрызгбетона (бетона), необходимого для крепления горной выработки

Данный расчет производится на один погонный метрвыработки

V" = V_кр + 2V_с, м³ (60)

где, V_кр - объем набрызгбетона (бетона) укладываемого по кровле выработки

V_кр = (В₁ + h₀) δ_к, м³ (61)

V_с - объем набрызгбетона (бетона) укладываемого по прямой стене

V_c = h₃ δ_к, м³ (62)

Количество раствора набрызгбетона (бетона) для крепления выработки по всей длине

Длина выработки L определяется условием курсового проектирования и берется из данных

V' = LV',' м³ (63)

Коэффициент погрешности потерь составляет 15%

Потери материала крепи составят

, м³ (64)

Таким образом, общий объем набрызгбетона (бетона) необходимого для крепления выработки с учетом потерь составит

V = V' + V_б,  м³ (65)

 

10. Определение объемов работ по креплению на один цикл

10.1 Объем работ по креплению анкерами.

Число анкеров на один цикл составит:

n_a=n lу /a₁ (шт.) (66)

где, lу – длина заходки, м;

n – количество анкеров в сечении выработки;

а₁ – расстояние между рядами анкеров по длине выработки, м.

Общая длина шпуров под анкера

L_a=n lу l/a₁ (м) (67)

где, l – длина анкера, м;

 

10.2 Объем работ по креплению набрызгбетоном:

Sн=L lу, м² (68)

V_б= Sн ,м³ (69)

где,  - толщина слоя набрызгбетона, м;

L – длина контура, покрываемая набрызгбетоном, м.

В завершение расчетов составляется таблица расхода материалов для возведения набрызгбетонного (бетонного) покрытия.

 

Таблица 10 – Материал покрытия крепи

Материал	Составляемая часть	Составляемая часть, %	Количество в 1 м3, кг	Количество всего на общий объем
цемент	1
щебень	3
бетон	2

Завершением работы над данным разделом служит вычерченный на формате А-4 паспорт крепления выработки (приложение 2).