 |
Определение физических параметров опорной зоны
|
|
|
|
Исходные данные
Н =700 м – глубина залегания слоя породы основной кровли;
hсл =16 м– мощность слоя;
nс =2– тип породы основной кровли;
m =1,2 м – вынимаемая мощность пласта;
W =6 %– влажность породы основной кровли;
t= 50 сут– время прошедшее с момента начала наблюдения;
Sn =1000 тс/м2 – длительная прочность пласта;
γ =2,3 т/м3 – удельный вес пород;
Lл =180 м– длина лавы;
V =2,4 м/сут– скорость подвигания очистного забоя;
Определение прочностных свойств пород
Коэффициент зависящий от типа породы основной кровли и от ее влажности
Коэффициент, зависящий от типа породы и промежутка времени прошедшего с момента начала наблюдения.
Прочность породы на одноосное сжатие:
Прочность пород на растяжение:
Прочность пород на скалывание перпендикулярно напластованию:
Коэффициент, зависящий от типа и глубины залегания слоя породы;
Прочность пород на отрыв параллельно напластованию:
Длительная прочность пласта:
В дальнейших расчетах принимаем
.
Определение деформационных свойств
Модуль деформации породы в объемном состоянии определяется по выражению:
Модуль деформации породы над выработанным пространством:
Коэффициент, учитывающий жесткость слоя и податливость подстилающих пород:
а) Приближение 1.
Принимаем 
=0,5∙Lл=0,5∙180=90м
Производим корректировку коэффициента β в зависимости от предельного полупролета:
Принимаем
.
Корректировка модуля деформации породы над выработанным пространством Еп и коэффициента β в зависимости от времени t и скорости подвигания очистного забоя V.
Принимаем
Определение геометрических параметров опорной зоны
|
|
|
Расстояние от плоскости забоя лавы до максимума реакции:
Расстояние от максимума реакции до начала координат:
Расстояние от максимума реакции до минимума нагрузки для первого от пласта слоя породы, м.
Ширина опорной зоны реакции:
Полный полупролет:
Расстояние от максимума до минимума нагрузки:
Ширина опорной зоны нагрузки:
Эквивалентный коэффициент для очистной выработки:
Определение физических параметров опорной зоны
Величина максимальной нагрузки:
Нагрузка над выработанным пространством:
Величина максимальной реакции:
Разность между максимальным значением нагрузки и нагрузкой в нетронутом массиве:
Разность между максимальным значением реакции и реакцией в нетронутом массиве:
Коэффициент ряда Фурье:
тс/м
Максимальные опускания:
Теоретические опускания:
Производим сравнение
Для второго приближения предельный полупролет l необходимо уменьшить в 
раз.
б) Приближение 2.
Принимаем 
.
Расстояние от плоскости забоя лавы до максимума реакции:
Расстояние от максимума реакции до начала координат:
Расстояние от максимума реакции до минимума нагрузки для первого от пласта слоя породы, м.
Ширина опорной зоны реакции:
Полный полупролет:
Расстояние от максимума до минимума нагрузки:
Так как 
принимаем его равным
Ширина опорной зоны нагрузки:
Эквивалентный коэффициент для очистной выработки:
Принимаем 
Величина максимальной нагрузки:
Нагрузка над выработанным пространством:
Величина максимальной реакции:
Разность между максимальным значением нагрузки и нагрузкой в нетронутом массиве:
Разность между максимальным значением реакции и реакцией в нетронутом массиве:
Коэффициент ряда Фурье:
Максимальные опускания:
Производим сравнение
Для третьего приближения предельный полупролет необходимо увеличить.
|
|
|
Расчет заканчивается. Когда будет выполнено условие 
.
Для данного примера такие опускания соответствуют предельному полупролету 
. Остальные значения:
; 
; 
.
Эпюры нагрузок и реакций в опорной зоне по рассчитанным значениям приведены на рис. 2.1.
Наиболее опасным считаем сечение в плоскости забоя лавы то есть:
Рис 2.1 – Эпюры нагрузок и реакций в опорной зоне
Опускания слоя породы основной кровли в этом сечении:
Изгибающий момент в рассматриваемом сечении слоя породы основной кровли:
Прочностной расчет
Напряжения от изгибающего момента:
В случае сжатия (момент положительный):
Коэффициент бокового распора:
Нормальные напряжения по осям:
Напряжения, вызванные силами трения в рассматриваемом сечении.
Касательные напряжения в нижней части слоя породы основной кровли:
Главные напряжения в рассматриваемом сечении:
Наблюдаем 
– разрушение слоя породы от изгибающего момента с вывалообразованием в очистную выработку.
Расчетные смещения урасч пород на границе призабойного пространства
;
Допустимые опускания:
, м; (1.49)
В данном случае расчетные опускания урасч превышают допустимые удоп, поэтому необходимо устанавливать поддерживающую крепь.
Реактивный момент:
(тс)
Сопротивление крепи:
(тс/м);
Полученное расчетное значение сопротивления крепи во много раз превышает значения реальных крепей применяемых на шахтах. Это связано с упрощением алгоритма расчета не рассматривающего наличие нескольких слоев породы основной кровли, а также отсутствием непосредственной кровли, которую и должна поддерживать выбранная крепь.
Данный расчет показывает, что никакими реальными крепями невозможно уменьшить опускания основной кровли до необходимого значения.
Одним из возможных вариантов управления состоянием массива в данном конкретном случае является использование закладки выработанного пространства, которая уменьшит опускания пород основной кровли на границе выработанного пространства.
|
|
|
