Сборник научных трудов ДонГТУ

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