27

6. Obliczenia doboru obudowy dla wyrobiska korytarzowego.

Projekt obejmuje swym zakresem drążenie chodnika odstawczego Aw o wybiegu 1053,

w pokładzie 510 partii Aw na poziomie 665m kopalni KWK „Mysłowice-Wesoła”. Jak

wynika z punktu 4, tego projektu, chodnik powinien mieć następujące wymiary; szerokość

5,5 m i wysokość 3,8 m. W rejonie projektowanego wyrobiska górotwór zbudowany jest z

warstw zamieszczonych w tabeli 6.1

Tab. 6.1 Wykaz warstw z otworu G.672 wraz z grubością i wskaźnikami zwięzłości skał.

Lp.

Warstwy stropowe

Grubość

warstwy [m]

Wskaźnik

zwięzłości skał f

1

Łupek zapiaszczony

11,1

4,48

2

Łupek piaszczysty

1,2

3,72

3

Piaskowiec

9,3

4,2

4

Łupek ilasty

0,4

2,54

5

Węgiel pokładu 510

6,5

1,18

6

Łupek ilasty

2,4

2,45

6.1. Określenie

parametrów

wytrzymałościowych

skał

otaczających

projektowany chodnik odstawczy Aw

Obliczono średnią ważoną wskaźnika zwięzłości skał dla otworu G.672 ze wzoru 5.1

f

śr

= 3,45

-Współczynnik zmniejszający wytrzymałość skał ze względu na podzielność skał równa

się d

1

=1, ponieważ przyjęto wyniki z badań penetrometyrycznych.

- Współczynniki zmniejszające wytrzymałość skał ze względu na odziaływanie wody

znajdują się w tabeli 6.2:

Tab.6.2 Liczba rozmakalności dla poszczególnych warstw skalnych.

Lp.

Warstwa skalna

Współczynnik

rozmakalności

Grubość

warstw [m]

1

Łupek ilasty

0,7

0,4

2

Piaskowiec

1

9,3

3

Łupek piaszczysty

1

1,2

4

Łupek zapiaszczony

0,7

11,1

5

Węgiel

0,8

6,5

6

Łupek ilasty

0,7

2,4

28

Ponieważ wyniki pochodzą z badań penetrometrycznych wykonanych w skałach

zawodnionych, wartość współczynnika d

2

przyjento wartość 1,0.

- Wpływ zaszłości eksploatacyjnych. Ponieważ otwór penetrometryczny wykonany był w

rejonie projektowanego wyrobiska dlatego przyjęto że współczynnik d

3

ma wartość 1,0.

Korzystając ze wzoru 5.6 wyliczono ostateczną wartość współczynnika zwięzłości skał i

wynosi ona:

f = 3,45

Wyliczono średnią ważoną wartości modułu sprężystości.

Tab. 6.3 Zestawienie wartości modułu sprężystości dla poszczególnych warstw.

Lp.

Warstwa skalna

Moduł sprężystości

[MPa]

1

Łupek ilasty

4100

2

Łupek piaszczysty

5370

3

Łupek zapiaszczony 4480

4

Piaskowiec

6630

Korzystając ze wzoru 5.2 z rozdziału piątego i danych zamieszczonych w tabeli 6.3,

wyliczono średnią ważoną wartość modułu sprężystości i wyniosła ona.

E

śr

= 5431 MPa

6.2. Określenie

stanu naprężenia w masywie skalnym w rejonie

projektowanego chodnika odstawczego Aw.

Naprężenie pionowe w górotworze w rejonie chodnika odstawczego Aw obliczono ze

wzoru 5.7:

- Wpływ zaburzeń tektonicznych – ze względu na brak zaburzeń tektonicznych w rejonie,

gdzie będzie drążone projektowane wyrobisko k

1

= 1

- Wpływ oddziaływań innych wyrobisk – ze względu na brak innych wyrobisk w

określonej odległości k

2

= 1

- Wpływ krawędzi eksploatacyjnych i resztek pokładów – czynniki te nie wpływają na

projektowany chodnik, dlatego współczynnik k

3

= 1

- Wpływ nachylenia warstw masywu skalnego - ponieważ nachylenie warstw wynosi 4°

dlatego współczynnik k

4

wynosi 1,0 .

29

- Wpływ odziaływania wstrząsów – ponieważ w odległości 5m nad chodnikiem

odstawczym Aw zalega warstwa wstrząsogenna a prognozowana wielkość energii

wstrząsu wynosi 7·10

5

J. Korzystając ze wzorów 5.24 i 5.25 wyliczono, gdy A

s

= 7·10

5

J,

r = 5,05 m to:

P

d

= 18,89 MPa

k

d

= 2,55

Wielkość naprężeń w górotworze w rejonie projektowanego chodnika wyliczono ze

wzoru 5.26 i wynosi:

σ

z

= 31,08 MPa

6.3. Określenie oddziaływania górotworu na obudowę wyrobiska.

Wyliczono współczynnik wytężenia górotworu wg wzoru 5.27 wynosi:

n

w

= 0,90

Wartość parametru charakteryzującego właściwości odkształceniowe skał wyznaczono z

nomogramu, wykres 5.2. Wartość wskaźnika zwięzłości skał f wynosi 3,49. Ponieważ do

obliczeń wykorzystano wytrzymałość skał metodą penetrometryczną od odczytania

współczynnika n

e

z nomogramu, wykres 5.2, przyjęto wartość modułu sprężystości w

wysokości 0,7 E

śr

= 3801 MPa. Wartość parametru charakteryzujący wielkość

odkształcenia górotworu n

e

przyjmuje wartość:

n

e

= 0,6

Następnie na podstawie współczynnika wytężenia górotworu n

w

oraz parametru

właściwości odkształceniowego górotworu n

e

obliczono parametr charakteryzujący stan

górotworu n

sg

ze wzoru 5.29.

n

sg

= 0,53

Obciążenie statyczne q

o

obudowy ŁP projektowanego wyrobiska określa się w oparciu o

nomogram, wykres 5.4, które wynosi:

q

o

= 110 kPa

Ze względu na występowanie wstrząsów określono na podstawie wzorów 5.32 i 5.33

wzrost obciążenia na obudowę chodnika odstawczego Aw, gdy A

s

= 7·10

5

J, r = 5,05 m

to:

v

w

= 3,2

q

p

= 140,05 kPa

Następnie obliczono całkowite obciążenie obudowy ze wzoru 5.34:

q

c

= 250 kPa

30

6.4. Określenie wymaganych parametrów wytrzymałościowych obudowy

chodnika odstawczego Aw.

Dla określonego oddziaływania górotworu na obudowę projektowanego wyrobiska

określono wymagany krok obudowy ŁP ktury odczytujemy z nomogramów wyk.5.7 i 5.8

- dla profilu V-29 i złączem SD29 i wykładki typu 3( wykładka dobra, opinka ciągła,)

Z wykresu 5.7 wyznaczono krok obudowy względem nośności profilu odrzwi, która

wynosi:

d

o1

= 0,5 m

Z wykresu 5.8 wyznaczono zastępczy krok obudowy względem nośności zamka, która

wynosi:

d

zas

= 0,2 m

Z tabeli 5.3 odczytano wartość nośności złącza SD29 dla momentu dokręcenia śruby

M

d

= 350 Nm, która wynosi N

z

=240 kN.

Następnie ze wzoru 5.35 wyliczono krok obudowy ze względu na nośność złącza SD29

wynosi ona:

d

o2

= 0,5 m

Następnie sprawdzono warunek minimalnej odległości między odrzwiami obudowy ŁP

V29 ze wzoru 5.36.

d = min(d

o1

,d

o2

) = min(0,5;0,5) = 0,5 m

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń określono krok obudowy na 0,5 m i jest to

odległość, dla której można dobrać akcesoria o tej samej długości, takimi akcesoriami są,

np.: rozpory o długości 0,5 m, siatki do opinki, itp.