Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Лабораторная работа № 1. Определение параметров крепи очистных забоев

 

Задание. Определить параметры распорной крепи при выемке запасов маломощных рудных месторождений системами разработки с креплением выработанного пространства.

Крепление очистных забоев применяется при неустойчивых руде и вмещающих породах. Наиболее простые виды крепи - деревянные стойки и распорки, крепежные рамы, станки, костры. Кроме того, используется каменная или бетонная крепь. При отработке месторождений горизонтального и пологого залегания (главным образом калийных и марганцевых) применяются металлические стойки и механизированные передвижные крепи.

Крепление очистного забоя деревянной крепью в настоящее время чаще всего встречается в практике отработки жильных месторождений мощностью не более 2,0-2,5 м и месторождений со слабыми рудами и вмещающими породами системой слоевого обрушения.

Работа крепи определяется ее рабочим сопротивлением Ра и податливостью δа, величина которых зависит от угла падения залежи α = 0.

, МПа (1.1)

где Ро и δо - необходимые сопротивление и податливость крепи при α = 0.

Для большей безопасности ведения горных работ и надежного поддержания очистного пространства в верхней части блока значения Ра и δа необходимо принимать по величине равными Рmax = (0,9-1,0)Р0 и δmax = (0,9-1,0) δ0 соответственно.

В связи с тем, что расстрелы поддерживают слабую, склонную к обрушению непосредственную кровлю, нагрузки на крепь должны определяться с учетом трещиноватости кровли, а места ее установки - с учетом расстояний между трещинами. Стойки рекомендуется устанавливать с отклонением от нормали по восстанию на 6-10° во избежание их выпадения. Для обеспечения совместной работы пород и крепи необходимо тщательное расклинивание расстрелов со стороны лежачего и висячего боков, а для предотвращения вывалов - затяжка обнажений висячего бока (рисунок 1.1). Крепежный лес для уменьшения его гниения устанавливается вершиной вниз. Расстрел в нижней части обязательно зарубается топором под «карандаш». Это повышает несущую способность крепления за счет уменьшения площади его опоры и лучшего проникновения стоек крепи в породы лежачего бока.

Если породы висячего бока имеют однородное строение, то давление на крепь определяется на основании теории свода.

Для случая кососекущей трещиноватости пород непосредственной кровли (рисунок 1.2) рабочее сопротивление стоек определится по формуле, рекомендованной институтом ВНИМИ

, МПа (1.2)

где w - угол между диагональными трещинами и нормалью к залежи, град.;

f - коэффициент внутреннего трения пород.

Рисунок 1.1. Схема установки крепежных стоек



Рисунок 1.2. Схема определения рабочего сопротивления стоек при трещиноватой слоистой непосредственной кровле: 1 - выработанное пространство; 2 - стойки; 3 - целик; 4 - непосредственная кровля; 5 - порода-мост

Расчеты показывают, что с увеличением угла падения залежи а давление на крепь Ра уменьшается. Если α = 90о, то крепь испыты­вает боковой распор пород σх и рабочее сопротивление крепи выби­рается из условия Ра > σх.

Расчет параметров крепежной стойки производится с учетом распределения опорного давления по площади очистного блока для са­мых неблагоприятных условий работы - в средней части блока. Вели­чины Ро и δо принимаются на основании давления пород, заключен­ных в объеме свода.

В случае поддержания очистного забоя крепежными рамами рассчитываются не только стойки, но и верхняки. Расчеты проводятся для наиболее тяжелых условий работы крепи (на границе с вырабо­танным пространством).

На рисунке 1.3 приведен случай разработки месторождения системой слоевого обрушения, когда для обеспечения безопасности работ со­храняются неполные крепежные рамы в трех отрабатываемых заходках, остальные погашаются вместе с обрушением пород.

Рисунок 1.3. Схема к расчету крепежной рамы: а - схема расположения крепления в забое; б - эпюра действующих нагрузок; 1, 2, 3 - заходки; 4 - рудный массив; 5 - контур предполагаемого обрушения

Давление на крепежные рамы будет возрастать в направлении от рудного массива к выработанному пространству, поэтому, в зависи­мости от удаления от очистного забоя, каждая стойка и верхняки бу­дут испытывать различные напряжения и деформации. В случае, при­веденном на рисунке 1.3, а, в наиболее тяжелых условиях горного давле­ния будет находиться заходка 1, предназначенная для погашения. Заходка 2 предназначена для передвижения людей, доставки в очистной забой крепежных материалов. Основные работы по добыче полезного ископаемого (бурение, доставка) сосредоточиваются в заходке 3, по­этому ее крепление должно быть наиболее надежным.



Размеры отдельных элементов крепежных рам определяют из ус­ловий напряженного состояния вышележащих пород. Для этого опыт­ным путем или расчетами горного давления определяют нагрузки на стойки и верхняк крепежной рамы, на основании которых методами строительной механики рассчитывают параметры крепи.

Диаметр верхняка выбирают на основании момента сопротивле­ния для круглого леса по формуле

(1.3)

Откуда

, м. (1.4)

Зная максимальное сопротивление изгибу, σизг = Мmax/W, где Mmax - максимальный изгибающий момент, кН, можно определить

, м (1.5)

Если учесть коэффициент запаса прочности крепежного материа­ла Кз, то формула (1.5) примет следующий вид

, м. (1.6)

Коэффициент запаса прочности Кз обычно принимают равным 1,5-2,0.

Величины сопротивления различных материалов стойки на сжатие σсж и на изгиб σизг приведены в таблице 1.1.

Максимальный изгибающий момент определяется в зависимости от распределения нагрузки на верхняк:

- при равномерно-распределенной нагрузке q на пролете l

, кН; (1.7)

Таблица 1.1

Характеристика крепежных материалов из древесины

Древесина Предел прочности, кПа
На одноосное сжатие На изгиб
Европейская сосна 41700-46600 73200-87700
Сибирская сосна 34800-42700 69400-73600
Лиственница 51100-61500 96400-106200
Дуб
Ель 35300-43100 60300-77400
Пихта 31100-36100 51900-72200
Кедр 33700-37800 60300-71500

 

- при различных усилиях P1 и P2

, кН (1.8)

где R1 - реактивное усилие , кН м;

l0 - расстояние от стойки крепежной рамы до точки максимального прогиба верхняка.

, м (1.9)

P1 = q1 b и P2 = q2b - соответственно усилия на стойки со стороны рудного массива и выработанного пространства, кН;

q1 и q2 - дейст­вующие на стойки напряжения, кПа;

b - расстояние между крепеж­ными рамами, м.

Величину Mmax определяют по формулам (1.7, 1.8) и, подставив его значение в формулу (1.6), находят диаметр верхняка. Стойки принимают такого же диаметра, что и верхняк, но предварительно прове­ряют на прочность при большем осевом усилии. Если P2 ≤ σсж Sст, то стойка будет устойчивой. В этом выражении σсж - сопротивление материала стойки на сжатие, кПа; Sст - площадь сечения стойки, м.

Верхняки в заходках 1 и 2 на рисунке 1.3, а будут нагружены равно­мерно-распределенной нагрузкой и расчеты Mmax можно произво­дить по формуле (1.7). При этом значение q должно быть значительно выше, чем q1 и q2.В заходке 1, крепи, рассчитанные для заходки 3, под воздействием давления отслаивающейся непосредственной кров­ли будут деформироваться. Этот процесс наблюдается на практике.

 

 


Таблица 1.2

Данные к лабораторной работе № 1

Исходные данные Варианты
Пролет верхняка крепежной рамы, м 4,0 2,8 3,0 3,2 3,5 3,0 3,2 3,5 2,5 2,8 3,0 3,5 3,7 2,7 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0
Материал крепления сосна сосна ель листв кедр пихта ель сосна кедр дуб ель пихта ель кедр листв листв ель сосна ель пихта
Расстояние между рамами, м 0,4 0,4 0,3 0,3 0,35 0,4 0,3 0,3 0,4 0,4 0,45 0,4 0,3 0,3 0,4 0,3 0,4 0,4 0,4 0,4
Давление на стойку со стороны выработанного пространства, кПа
Давление на стойку со стороны массива, кПа

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Арифметические операции с двоичными числами | Лабораторная работа № 4 Определение параметров целиков при камерно-столбовой системе разработки

mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2020 год. (0.022 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал