4.4. Расчет затяжки крепи выработок

Затяжка, применяемая для перекрытия боков (бортов) и кровли выработки, рассматривается как балка, свободно лежащая на двух опорах – соседних крепежных рамах – с пролетом L;

толщина затяжек С определяется по формуле:

С = k'L ,

где L – расстояние между точками опоры затяжек на рамах, см;

k' – расчетный коэффициент для затяжек:

- для затяжек, изготовленных из досок k' = 0,87;

- для затяжек, изготовленных из обаполов k' = 1,3;

- для затяжек, изготовленных из железобетона k' = 0,45 ÷ 0,5.

γ – объемный вес породы, т/м³.

f – коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова.

Кровля выработок всегда затягивается всплошную, а борта выработки – в зависимости от крепости пород:

- при f > 8 – борта не затягиваются;

- при f = 4 ÷ 8 – борта затягиваются вразбежку,

- при f = 1 ÷ 4 – борта затягиваются всплошную.

4.5. Расчет бетонной крепи

Бетонная крепь применяется для крепления капитальных горных выработок с большим сроком службы и при значительном установившемся горном давлении. Основная форма этих выработок сводчатая, но, в зависимости от состояния и физических свойств горных пород, могут применяться и другие варианты бетонной крепи (см. рис. 16). Свод воспринимает давление сверху и передает его на вертикальные боковые стенки, а через них - на фундамент. Для снижения смещения пород, в пустотах между бетонной крепью и массивом породы

Различные виды выработок, закрепленных сплошной бетонной, каменной и бетонно-блочной крепью представлены на рис. 16.

Рис. 16. Формы поперечного сечения монолитных и блочных бетонных крепей

а – основная сводчатая форма; б – потолочный свод; в – косвенный (ползучий) свод;

г – сводчатая бетоно-блочная крепь с криволинейными стенками; д – сводчатая

бетоно-блочная крепь с обратным сводом; е – кольцевая бетоно-блочная крепь.

размещают забутовку из инертных материалов (дробленая порода без мелочи с проходки, доставляемые горные породы высокой крепости с поверхности шахт и т.п.) или искусственное заполнение пустот бетонным раствором под давлением.

Поверхность крепи, которой свод опирается на стенку, называется пятой свода.

Поверхность, которой стенка опирается на фундамент, называется подошвой стенки.

Поверхность, которой фундамент опирается на почву выработки, называется подошвой фундамента. Линия, соединяющая две пяты, называется линией пят. Верхняя часть свода называется замком (ключом) свода - шелыга. Если линия, соединяющая обе пяты горизонтальна, то такой свод называется прямым, если линия пят наклонна – то косым или ползучим.

Расстояние от бортов выработки до оси выработки, называется полупролетом свода l₀, расстояние от середины линии пят до замка свода, т.е. размер m – n, называется подъемом или высотой свода h₀.

В зависимости от соотношения между полупролетом свода l₀ и величиной подъема свода h₀ различают следующие виды сводов:

- полуциркульные, у которых h₀ = l₀, т.е. направляющая кривая (образующая) имеет форму половины окружности;

- пониженные, у которых h₀ < l₀; обычно в этом случае направляющая кривая имеет форму трехцентровой коробовой кривой; такие своды называются коробовыми;

-повышенные, у которых h₀ > l₀; направляющая кривая этих сводов имеет форму параболы, поэтому они называются параболическими.

Полуциркульный свод устойчив, поэтому его применяют в породах крепостью

f < 3 по шкале проф. М.М. Протодьяконова.

Коробовые своды с h₀ = l₀ наиболее распространены в связи с минимальным сечением верхней части выработки и применяются в породах крепостью f 3.

Параболические своды наиболее устойчивы, но требуют значительного увеличения сечения выработки и поэтому применяются редко и только по слабым породам.

Бетонную крепь с вертикальными стенками и сводчатым перекрытием применяют в породах крепостью f = 3 ÷ 9

Выработки, проходимые в породах крепостью выше f 9 не крепят вообще или крепят анкерной крепью с металлической сеткой или без нее, набрызг-бетоном или торкрет-бетоном.

При расчетах параметры бетонной крепи следует определять по эмпирической формулам проф. М.М. Протодьяконова:

- высота подъема свода бетонной крепи:

h₀ = ,см

- толщина бетонной крепи в замке свода d₀:

d₀ = 4,4 · , см,

или по формуле проф. С.С. Давыдова:

d₀ = 0,06 · · (1 + ) ,

где – = 40 ÷ 60 кГ/см² - допускаемое напряжение бетона при сжатии;

- толщина свода в пяте:

d_п = (1,25 ÷ 1,5) d₀, см;

- толщина стен:

с = ( 1÷ 2) d₀ , см;

- толщина фундамента:

b = (1 ÷ 1,5) c, см.

В крепких породах толщина фундамента обычно равна толщине стен и является их продолжением.

- глубина заложения фундамента h:

h = , см

Если при полученных расчетах величина напряжений грунта в подошве фундамента превышает допускаемую, то применяют обратный свод.

Толщина бетонной крепи после расчетов должна быть проверена по СНиП-II-4-08, согласно которому толщина бетонной крепи в замке свода должна быть не менее 200 мм, а толщина стенок не менее 250 мм.