4.1. ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И НАГРУЗКА НА КРЕПЬ ВЫРАБОТКИ ПРИ ЕЕ ПРОВЕДЕНИИ

  Главная     Учебники - Горное дело     Ю. Ф. ВАСЮЧКОВ ГОРНОЕ ДЕЛО 

 поиск по сайту     

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

 

 

4. КРЕПЬ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

4.1. ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И НАГРУЗКА НА КРЕПЬ ВЫРАБОТКИ ПРИ ЕЕ ПРОВЕДЕНИИ

Горное давление определяет напряжения, действующие в массиве. В нетронутом массиве вертикальные ог и горизонтальные (или боковые) ах, ау напряжения связаны между собой уравнением



 

 

Кроме того, установлено, что на глубоких горизонтах боковые напряжения могут превышать вертикальные в 1,2—1,3 раза.

Массив горных пород является сложной геомеханической системой в виду своей анизотропии — различия свойств по направлениям. Поэтому реально действующие напряжения в массиве могут существенно отличаться от расчетных, выполненных для однородной среды. Для определения фактических напряжений в массиве и соответственно нагрузки на крепь выработки используют реперные станции *, динамометры, датчики напряжений, манометры.

В нетронутом массиве породы находятся в состоянии естественного равновесия. При их выемке равновесие массива нарушается и в окружающих выработку породах возникают различного рода добавочные напряжения. Для предотвращения разрушающих деформаций вмещающих пород в выработке устанавливают крепь — специальную конструкцию из дерева, металла, бетона или другого материала, находящуюся в контакте с вмещающими породами и воспринимающую давление горных пород. Каждая крепь имеет определенную несущую способность — сопротивляемость разрушению.

Величина горного давления вокруг подготовительной выработки зависит от геологических и горнотехнических факторов. К первым относят механические свойства пород, их угол падения, мощность, глубину залегания, нарушенность, обводненность, структурное строение, ко вторым — конструкцию и размеры крепи, скорость проведения, срок эксплуатации и способ охраны выработки.

Распределение напряжений в изотропной упругой среде, моделирующей массив горных пород вокруг выработок, приведено на рис. 4.1. Сжимающие напряжения обозначены знаком «плюс», растягивающие — «минус». Графики получены при условиях Y<0,5 и Х<1. В массиве вокруг выработки в каждой точке действуют тангенциальные  и радиальные  напряжения. На контуре выработки круглой формы поперечного сечения тангенциальные напряжения примерно вдвое больше напряжений, действующих в нетронутом массиве, а радиальные близки к нулю. Поэтому по фактору устойчивости вмещающих пород круглая форма поперечного сечения выработки предпочтительнее. С удалением от контура выработки вглубь массива напряжения Qo уменьшаются, а Qr увеличиваются. В 3—20 м от выработки они уравниваются с естественным (геостатическим) давлением в массиве . Считают, что зона повышенных напряжений распространяется в массив от контура

 

 

 

 

Расчеты горного давления при проведении подготовительных выработок ведут на основе гипотезы сил, гипотезы деформаций или опытных данных. При решении задач по определению горного давления используют теории упругости, пластичности, ползучести и др.

Рассмотрим два характерных случая расчетов горного давления по гипотезе сил при проведении выработок в слоистых и сыпучих (или слабосвязанных) мелкотрещиноватых породах (рис. 4.2). Выработка может иметь прямоугольное, трапециевидное или сводчатое поперечное сечение. Высоту выработки в проходке обозначим через Л, максимальную ширину поперечного сечения (пролет) — через 2а.