ZARYS GEOMECHANIKI
Projekt obudowy wyrobiska chodnikowego
Temat projektu
Określić wartości ciśnienia statycznego górotworu na obudowę poziomego wyrobiska
chodnikowego. Strop chodnika znajduje się na głębokości z = 60+5*N [m].
Obliczenia
naleŜy
przeprowadzić
wykorzystując
teorię
M.M.
Protodiakonova,
Cymbariewicza, Bierbaumera i Sałustowicza. Wybrać wartości obciąŜenia oraz wielkości
strzałki f strefy spękań jako reprezentatywne. Wybór uzasadnić. Narysować schematy
obciąŜenia stropu z zastosowaniem wielkości obliczeniowej.
Dane do projektu zestawiono w tablicy nr 1
Lp.
Wykaz wielkości
Wartość
Jednostka
1
Nr porządkowy
N=6
2
Szerokość wyrobiska
L= 3+0,05*N=3,3
[m]
3
Wysokość wyrobiska
W=2+0,05*N=2,3
[m]
4
Głębokość zalegania wyrobiska
Z=60+5*N=90
[m]
5
CięŜar objętościowy skał
stropowych
γ
s
=20+0,1*N=20,6
[kN/m
3
]
6
Kąt tarcia wew. skał stropowych
ς
s
=60+0,5*N=63
[°]
7
Kąt tarcia wew. Pokładu
ς
o
=40+0,5*N=43
[°]
8
Współczynnik Poisson’a
υ=0,15+0,01*N =0,21
9
Wytrzymałość dopuszczalna skał
stropowych na ściskanie
Rc=2
[kN/cm
2
]
10
Wytrzymałość dopuszczalna skał
stropowych na rozciąganie
Rr=0,1
[kN/cm
2
]
11
Współczynnik rozporu bocznego
σx/σz
ξ=0,5
12
Kohezja
c=0
1.
Obliczenie obciąŜenia obudowy chodnika (cięŜaru skał) metodą Protodiakonov`a.
a) Obliczenie pionowego zasięgu strefy spękań
[ ]
m
tg
tg
L
f
s
p
84
,
0
63
2
3
,
3
2
=
⋅
=
=
ς
b) Obliczenie obciąŜenia obudowy chodnika (cięŜaru skał) w strefie spękań.
2
1000
2000
1000
=
=
=
c
R
µ
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
=
=
m
kN
m
L
G
R
s
39
,
37
2
3
3
,
3
6
,
20
1
3
1
2
2
µ
γ
2.
Obliczenie obciąŜenia obudowy chodnika (cięŜaru skał) metodą Cimbariewicza.
a) Obliczenie poprzecznego zasięgu strefy spękań
[ ]
m
ctg
ctg
W
a
98
,
0
2
43
45
3
,
2
2
45
0
0
0
0
=
+
⋅
=
+
⋅
=
δ
[ ]
m
a
L
f
c
32
,
1
2
2
98
,
0
2
3
,
3
2
2
=
⋅
⋅
+
=
⋅
⋅
+
=
µ
b) Obliczenie obciąŜenia obudowy chodnika (cięŜaru skał) w strefie spękań
R=
(
)
(
)
=
⋅
⋅
+
⋅
=
⋅
⋅
+
⋅
=
m
kN
a
L
L
G
s
7
,
70
2
3
98
,
0
3
3
,
3
3
,
3
6
,
20
3
3
µ
γ
3.
Obliczenie obciąŜenia obudowy chodnika (cięŜaru skał) metodą Bierbaumera.
a) Obliczenie wartości reakcji obudowy na jej obciąŜenie cięŜarem skał pomniejszonym o siły
tarcia występujące podczas zsuwania się skał ku dołowi
[ ]
kN
tg
m
s
tg
Z
L
L
Z
s
G
R
21
,
112
63
90
5
,
0
2
3
,
3
2
3
,
3
90
6
,
20
1
2
2
=
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
=
=
ς
ξ
γ
b) Obliczenie napręŜeń pionowych działających na obudowę chodnika
kPa
m
tg
mb
s
tg
Z
L
L
Z
s
z
34
1
63
90
5
,
0
2
3
,
3
3
,
3
90
6
,
20
1
2
=
⋅
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
=
ρ
ξ
γ
δ
c) Obliczenie napręŜeń poziomych
kPa
z
x
z
x
17
34
5
,
0
=
⋅
=
⋅
=
⇒
=
δ
ξ
δ
δ
δ
ξ
4.
Obliczenie obciąŜenia obudowy chodnika (cięŜaru skał) metodą Sałustowicza
a) Obliczenie stosunku długości osi pionowej do długości osi poziomej elipsy
−
=
⋅
−
=
⋅
−
=
2
1854
90
6
,
20
m
kN
Z
p
s
z
γ
76
,
4
21
,
0
1
1
=
=
=
v
m
(
) (
)
(
) (
)
28
,
1
1854
1000
1
,
0
1
76
,
4
2
76
,
4
2
1
1
2
2
1
=
−
⋅
⋅
−
+
−
⋅
=
⋅
−
+
−
⋅
=
=
z
p
r
R
m
m
b
a
n
b) Obliczenie długości osi pionowej elipsy
( ) ( ) ( )
m
W
L
n
a
81
,
4
3
,
2
3
,
3
28
,
1
2
2
2
2
2
2
=
+
⋅
=
+
⋅
=
c)
Obliczenie długości osi poziomej elipsy
m
n
a
b
7
,
3
28
,
1
81
,
4
=
=
=
d) Obliczenie pionowego zasięgu strefy spękań
m
W
a
f
s
25
,
1
2
3
,
2
81
,
4
2
=
−
=
−
=
e) Obliczenie obciąŜenia statycznego na obudowę chodnika
(
)
(
)
kN
mb
m
W
a
L
s
G
R
88
,
56
1
3
,
2
81
,
4
3
,
3
6
,
20
3
1
1
3
1
=
⋅
−
⋅
⋅
⋅
=
⋅
−
⋅
⋅
⋅
=
=
γ
Uzasadnienie wyboru metody obliczeń
Z powyŜszych obliczeń przy doborze obudowy wybrałbym metodę Bierbaumera poniewaŜ
siła R w tym przypadku była największa, a co za tym idzie musiałbym zastosować obudowę o
lepszych parametrach wytrzymałościowych niŜ w pozostałych przypadkach, co przyczyniłoby
się niewątpliwie do zwiększenia parametrów stateczności przedmiotowego wyrobiska, a więc
wzrosłoby bezpieczeństwo zatrudnionej tam załogi.
Załączniki:
4 schematy obciąŜenia stropu
