Определение характеристик верхняков и стоек рам трапециевидной крепи

18.03.2020

Величину нагрузки, которую должна воспринимать штрековая крепь, можно установить, если проанализировать случаи травматизма, вызванные повреждением крепи и вывалами пород в выработках. При этом вовсе не обязательно, чтобы крепь имела прочность, исключающую любые ее деформации. Речь идет лишь о восприятии крепью нагрузки от нарушенных пород кровли.

Проведенное расследование причин вывалов пород и обрушений в подготовительных выработках, зарегистрированных органами горного надзора Дортмундского округа, показало, что формы образовавшихся куполов над выработками и их размеры были во всех случаях примерно одинаковыми. При этом не было установлено каких-либо принципиальных различий между вывалами и обрушениями в выемочных и других пластовых штреках и полевых выработках.

На основании измеренных объемов вывалов над крепью в аварийных выработках можно было принять, что на крепь действовала нагрузка, равная по меньшей мере, весу породного слоя, высота которого соответствовала половине ширины выработки.

Главное управление горного надзора в Дортмунде приняло такую расчетную схему вначале лишь для штреков с прямоугольной формой поперечного сечения, проводимых комбайнами типа «Континиус майнер», и дало указание районным управлениям горного надзора руководствоваться ею при проверке паспортов крепления. Кроме того, в последующем предписании указывалось следующее:

Средние стойки необходимо устанавливать как можно раньше. Непосредственно в призабойном пространстве в большинстве случаев этого сделать не удается. Кроме того, сразу же после установки рам невозможно осуществить затяжку боков штрека или забутить закрепное пространство, как это делается обычно в выработках с трапециевидной формой поперечного сечения, проводимых буровзрывным способом. В связи с указанным на участках, где не представляется возможным своевременно установить средние стойки, требуется осуществлять следующие дополнительные меры по охране выработки:

1. Верхняки следует подпирать гидравлическими стойками или стойками трения с гидравлическим распором. Каждую такую стойку необходимо устанавливать на достаточно большом расстоянии (но не более 1 м) от конца верхняка. Для этого должно быть предусмотрено применение верхняков с элементами крепления, пригодными для захвата опорных головок гидравлических стоек или стоек трения.

2. Вплоть до момента установки средних стоек каждый верхняк должен дополнительно иметь не менее трех межрамных стяжек (распорок). Если на участке штрека без средних стоек временная усиливающая крепь из гидравлических стоек или стоек трения не применяется, то на каждую стойку и верхняк рамы должно приходиться не менее двух распорок (т. е. не менее шести распорок на раму).

Кроме того, в будущем в таких штреках необходимо обращать внимание на следующее:

1. Концы верхняков, являющиеся шарнирными узлами рам, должны тщательно расклиниваться.

2. Конструкция соединений верхняков со стойками должна обеспечивать передачу поперечных усилий, т. е. изгибающих моментов, действующих в направлении от штрека.

3. Необходимо строго соблюдать требование § 128 пункт 2, «Правил технической эксплуатации каменноугольных шахт».

Указанное предписание Главного управления горного надзора было впоследствии дополнено и уточнено новым предписанием, относившимся, правда, только к призабойным зонам подготовительных выработок. В нем указывалось, что, если расчетами, примеры которых приводятся ниже, будет установлено, что ширина пролета между стойками рамы (без средней стойки) превышает максимально допустимую для данных условий, то в представленном на согласование в орган горного надзора проекте проведения и крепления выработки должны быть дополнительно предусмотрены такие меры по усилению крепи, как уменьшение расстояния между рамами, использование крепежных материалов улучшенного качества или более тяжелых спецпрофилей для верхняков, применение сплошных (несочлененных верхняков) или усиленных соединительных накладок, установка усиливающих гидравлических стоек (при необходимости по две стойки под каждый конец верхняка), усиление крепи анкерами, установка дополнительных стягивающе-распорных межрамных соединений.

Примеры расчетов. Нагрузка действующая на верхняк, соответствует весу слоя пород толщиной D = b/2, где b — ширина штрека по почве. При известной величине b и среднем объемном весе пород 25 кН/м3 давление составит р=25/(b/2) кПа. Рассчитанные значения максимально допустимых изгибающих моментов верхняков sMmax (где s=1,5 — коэффициент запаса) и реакции стоек St на 1 м штрека (т. е. при расстоянии между рамами 1 м) для выработки с трапециевидной формой поперечного сечения, закрепленной неполным дверным окладом (рис. 7.39), приведены в табл. 7.9, для выработки с прямоугольной формой поперечного сечения с установкой одной (рис. 7.40) и двух (рис. 7.41) средних стоек — соответственно в табл. 7.10 и 7.11.

Коэффициенты запаса прочности s:

- для верхняков — его величина (по отношению к разрушающему моменту) принимается равной 1,5 и уже учтена в приведенных в табл. 7.9—7.10 значениях sMmax/a. Для выбора соответствующего спецпрофиля, из которого должны быть изготовлены верхняки, табличное значение изгибающего момента необходимо умножить на расстояние между рамами (в метрах). По полученной величине можно подобрать спецпрофиль с соответствующими линейной плотностью и моментом инерции;

- для деревянных стоек — принимается равным 1 по отношению к допустимой нагрузке, определяемой в соответствии со стандартом ДИН 21315 «Рудничный лес Несущая способность стоек и верхняков»;

- для податливых металлических стоек — принимается равным 1 по отношению к номинальной несущей способности;

- для жестких металлических стоек — принимается равным 1,5 по отношению к нагрузке, вызывающей продольный изгиб.

В приведенных в табл. 7.9—7.11 значениях St (на 1 м штрека) коэффициент запаса прочности не учтен.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна