Сборник научных трудов ДонГТИ

Статья

Наименование Обоснование конструкции и параметров рамной крепи из коробчатого профиля
Авторы Литвинский Г. Г., д. т. н., проф.
Фесенко Э. В., к. т. н., доц.
Раздел Разработка полезных ископаемых
Год 2014 Выпуск 42 Страницы 22 - 29
УДК 622.28.042.4:622.281.5:622.283.5:622.23.056
Аннотация Обоснована форма поперечного сечения для крепления горных выработок в условиях пологого и наклонного залегания пород. Исследована работа полигональной рамной крепи из коробчатого профиля, предложена методика расчета ее элементов с учетом взаимодействия с массивом пород. Обоснована оптимальная конструкция, в которой минимизированы изгибающие моменты, что экономит расход металлопроката в 3-5 раз. Доказано, что заполнение трубы бетоном повышает несущую способность крепи из коробчатого профиля еще более, чем в 2 раза.
Реферат Цель. Изучение особенностей работы замкнутого профиля квадратного очертания (квадратной трубы) в различных конструкциях крепей с учетом взаимодействия с массивом горных пород и характера приложенной нагрузки.
Методика. Определение параметров полигональной рамной крепи из коробчатого профиля на основе расчета несущей способности сжато-изогнутого несущего элемента по критерию потери его общей устойчивости с использованием численного моделирования методом конечных элементов.
Результаты. Сформулированы требования к рамным крепям горных выработок. Обоснована полигональная форма поперечного сечения для крепления выработок в условиях пологого и наклонного залегания пород, позволяющая наиболее полно использовать сечение выработки, снизить массу отдельных элементов крепи, отказаться от использования гнутых элементов. Предложена оптимальная конструкция для крепления горных выработок – шарнирная полигональная 5-звенная крепь из коробчатого профиля, в которой минимизированы изгибающие моменты. Это существенно сокращает расход металлопроката (в 3-5 раз) и устраняет необходимость применения забутовки закрепного пространства. Доказано, что заполнение трубы бетоном повышает несущую способность крепи из коробчатого профиля еще более, чем в 2 раза.
Научная новизна. Сформулированы требования к рамной крепи. Обоснована конструкция и разработана методика расчета параметров полигональной рамной крепи с учетом контактных условий взаимодействия с массивом горных пород и характера действующей нагрузки. Показано влияние жесткости забутовки и оценена эффективность крепи новой конструкции.
Практическая значимость. Внедрение новой шарнирной полигональной крепи из коробчатого профиля позволит отказаться от применения неэффективного спецпрофиля СВП и сократить потребление металлопроката в 3-5 раз по сравнению с существующей арочной крепью. Заполнение коробчатого профиля бетоном позволяет повысить несущую способность крепи еще в 2-2,5 раза.
Ключевые слова коробчатый профиль, рамная крепь, полигональная крепь, несущая способность, расчет устойчивости, эффективность, трубобетон.
Полный текст