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 подошвойстенки.

Поверхность, которой фундамент опирается на почву выработки, называется подошвойфундамента. 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 сводаl₀, 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 формупараболы, 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.

Расчет анкерной крепи

Рис. 17. Типы анкеров для крепления бортов и кровли выработок в устойчивых породах:

А – анкер с клиновой головкой; б – клинораспорный анкер с двухперой гильзой; в – распорноконусный анкер с четырехперой гильзой; г – деревянный анкер; д – железобетонный анкер; е – металлический трубчатый анкер с камуфлетной головкой.

Длина анкеров в своде горной выработки l_а определяется в зависимости от глубины нарушенной зоны h_н и принимается:

- для металлических анкеров:

l_а = 1,25 h_н при h_н > 2 м,

l_а = h_н +0,5 при h_н ≤ 2 м,

- для железобетонных анкеров;

l_а = h_н +0,5 м.

Длина железобетонного анкера уточняется по формуле:

l_а = l_н + l_з ,

где l_з = - длина заделки железобетонного анкера, м.

- сцепление раствора бетона с металлом ( для арматурной стали периодического профиля принимается равным 30 40 кг/см²);

- несущая способность стержня анкера:

N = R_а, т.

В случае если длина заделки анкера получается больше 0,5 м, необходимо произвести повторный расчет параметров крепи, приняв новое значение l_а.

Если длина заделки получается менее 0,5, то l_з принимается равной 0,5 м.

При l_а > 1 м, длина анкеров принимается конструктивно равной 1 м.

Расстояние между анкерами (шаг анкера а ) определяется исходя из условия формирования и обеспечения работы породного свода над выработкой:

a = (1 – z) l_а,

где z = k_в .

При z > 0,7 применение анкерной крепи нецелесообразно;

q – нагрузка на крепь, т/м²;

B – пролет выработки, м;

k_в = 0,2 ÷ 0,3; значение коэффициента принимается наибольшим для слабых пород;

с – величина сцепления, принимаемая по данным сдвиговых испытаний в натуре.

На стадии предварительных расчетов можно принимать

с = (1 ÷ 2) ∙ 10^-3 σ_сж , т/м² ,

а для монолитных пород:

с = (4÷5) ∙ 10^-3 σ_сж , т/м² ,

где σ_сж – временное сопротивление породы сжатию, т/м².

Полученная величина проверяется по расстоянию между анкерами, подсчитанному по условию сохранения устойчивости пород между анкерами по следующим формулам:

a = при q ≤ ,

a = при q > .

Для металлических анкеров эта же величина проверяется по несущей способности по формуле:

a = ,

где N – несущая способность анкера, определяемая в натуральных условиях. Для предварительных расчетов принимают N =6 ÷10 т,

𝛾 – объемный вес породы, т/м³.

Для составления паспорта крепи принимается наименьшее значение шага, определенного по вышеприведенным формулам.

При заранее выбранной конструктивной длине анкера проверка не требуется.

Диаметр штанги анкера d_а определяется по формулам:

- для металлического

d_а = см,

- для железобетонного

d_а = см.

где R_а – расчетное сопротивление материала стержня анкера, принимаемое по ГОСТам для арматурной стали.