31

7. Obliczenia doboru obudowy skrzyżowania chodnika odstawczego Aw z

pochylnią I wschodnią.

Przedmiotem analizy tego rozdziału jest dobór obudowy skrzyżowania pochylni I wsch. z

chodnikiem odstawczym Aw pokładu 510 na poziomie 665 kopalni KWK „Mysłowice-

Wesoła”. Obudowa skrzyżowania będzie się składała z obudowy stalowej ŁP, która na

odcinku otwarcia podpierana będzie przez 6 podciągów o długości 8 m, opartych na

dodatkowych odrzwiach podtrzymujących te podciągi. Wzory i potrzebne dane do

określenia potrzebnych paranetrów zawarte są w rozdziałach 5 i 6 tego projektu.

7.1.

Określenie parametrów wytrzymałościowych skał otaczających

projektowane skrzyżowanie chodnika odstawczego Aw z poch. I wsch.

Dane potrzebne do policzenia tej części projektu wyliczone zostały w rozdziale 6.

Korzystając ze wzoru 5.6 wyliczono ostateczną wartość współczynnika zwięzłości skał i

wynosi on:

f

śr

= 3,45

Korzystając ze wzoru 5.2 z rozdziału 5, wyliczono średnią ważoną wartości modułu

sprężystości i wynosi ona.

E

śr

= 5431 MPa

E

obl

= 3801 MPa

7.2. Określenie stanu naprężenia w masywie skalnym w rejonie

projektowanego skrzyżowania chodnika odstawczego Aw z poch. I wsch.

Tak jak w poprzednim podpunkcie, dane potrzebne do określenia stanu naprężeń zostały

już policzone w rozdziale 6 tego projektu.

Naprężenie pionowe w górotworze w rejonie chodnika odstawczego Aw obliczono ze

wzoru 5.7:

p

z

= -12,19

Wielkość naprężeń w górotworze w rejonie projektowanego w tej pracy wyrobiska

wyliczono ze wzoru 5.26 i wynosi ona:

σ

z

= 31,08 MPa

7.3. Określenie odziaływania górotworu na obudowę skrzyżowania.

- Strefa I – jest to strefa wspólna wyrobisk składających się na skrzyżowanie. Dla tej strefy

określamy maksymalną szerokość, ktróą wyliczono ją ze wzoru 5.37 gdy:

32

S

w1

= 5,5 m

S

w2

= 5,5 m

Współczynnik wytężenia górotworu wyliczono ze wzoru 5.39, a wynosi on:

n

w

= 1,27

Wartość parametru charakteryzującego właściwości odkształceniowe skał wyznaczono z

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

obliczeń wykorzystane zostały wytrzymałości skał metodą penetrometryczną do

odczytania współczynnika n

e

z nomogramu, wykres 5.2, przyjmuje się 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

Na podstawie wyliczonych powyżej: 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

= 0,76

Obciążenie statyczne obudowy q

o

wyznaczono z nomogramu, wykres 5.4 i wynosi ono:

q

o

= 175 kPa

Z powodu możliwości wystąpienia wstrząsów wyliczono ze wzorów 5.32 i 5.33 wzrost

obciążenia na obudowę, gdy A

s

= 7·10

5

J, r = 5,05 m

v

w

= 3,2

q

p

= 224 kPa

Następnie obliczono całkowite obciążenie obudowy ze wzór 5.34, które wynosi:

q

c

= 399,0 kPa

- Strefa II – obejmuje odcinki wyrobiska Pochylni I wsch. przylegającej do

projektowanego chodnika odstawczego Aw.

W strefie II występuje koncentracja naprężeń spowodowana wzajemnym oddziaływaniem

na siebie Pochylni I wschodniej oraz projektowanego chodnika odstawczego Aw.

Zasięg strefy II wyliczono ze wzoru 5.38, wynosi ona:

S

w2

= 5,5 m

X

1

= 3,4 m ≈ 3,5 m

33

Współczynnik wytężenia górotworu wyliczony ze wzoru 5.39 wynosi:

n

w

= 1,27

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 do 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

Na podstawie wyliczonych powyżej, 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

= 0,76

Obciążenie statyczne obudowy q

o

wyznaczono z monogramu, wykres 5.4, i wynosi:

q

o

= 142 kPa

Z powodu na możliwość wystąpienia wstrząsów wyliczono ze wzorów 5.32 i 5.33 wzrost

obciążenia na obudowę, gdy:

A

s

= 7·10

5

J

r = 5,05 m

v

w

= 3,2

q

p

= 185,6 kPa

Następnie obliczono całkowite obciążenie obudowy ze wzoru 5.34, które wynosi:

q

c

= 327,6 kPa

- Strefa III – obejmuje odcinki projektowanego chodnika odstawczego Aw.

odgałęziającego się od Pochylni I wsch.

W strefie III występuje koncentracja naprężeń ,tak samo ja w strefie II, spowodowana

wzajemnym oddziaływaniem na siebie pochylnia I wschodnia oraz projektowanego

chodnika odstawczego Aw.

Zasięg strefy III wyliczono ze wzoru 5.40, i wynos:

S

w1

= 5,5 m

X

2

= 3,9 ≈ 4 m

Współczynnik wytężenia górotworu wyliczony ze wzoru 5.41 wynosi:

34

n

w

= 1,34

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 z metody penetrometrycznej do odczytania

współczynnika n

e

z nomogramu, wykres 5.2, przyjmujento wartość modułu sprężystości w

wysokości 0,7 E

śr

= 3801 MPa. Wartość parametru charakteryzującego wielkość

odkształcenia górotworu n

e

przyjmuje wartość:

n

e

= 0,6

Na podstawie wyliczonych powyżej: 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

= 0,8

Obciążenie statyczne obudowy q

o

wyznaczono z nomogramu, wykres 5.4, i wynosi ono:

q

o

= 145 kPa

Z powodu na możliwość wystąpienia wstrząsów wyliczono, ze wzorów 5.32 i 5.33, wzrost

obciążenia na obudowę:

A

s

= 7·10

5

J

r = 5,05

v

w

= 3,2

q

p

= 185,6 kPa

Następnie obliczono całkowite obciążenie obudowy ze wzoru 5.34 wynosi:

q

c

= 330,6 kPa

7.4. Określenie wymaganych parametrów wytrzymałościowych obudowy

skrzyżowania pochylni I wschodniej z projektowanym chodnikiem

odstawczym Aw.

Dla wyznaczonych oddziaływań górotworu dla poszczególnych stref na obudowę

projektowanego skrzyżowania określono wymaganą odległość pomiędzy odrzwiami

obudowy ŁP wykonanej z profilu V29 z zastosowaniem złączy SD29 (M

d

= 350 Nm)

oraz wykładki typu 3 (wykładki dobrej ręcznej z opinką ciągłą z siatki zgrzewanej).

Strefa I :

Z wykresu 5.7 wyznaczono odległość między odrzwiami z warunku na nośność profilu

obudowy które wynosi:

35

d

o1

= 0,6 m

Z wykresu 5.8 wyznaczono zastępczy krok obudowy ze względu na nośność zamka i

wynosi on:

d

zas

= 0,22 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

i wynosi ona:

do2 = 0,77

m

Następnie sprawdzono warunek minimalnej odległości miedzy odrzwiami obudowy ŁP

V29 ze wzoru 5.36.

d = min(d

o1

,d

o2

) = min(0,6;0,77) = 0,6 m

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń określono krok obudowy na 0,6 m. Jest to

odległość, na której podporność dobranej obudowy jest wystarczająca, ale ponieważ trzeba

ją dostosować do rozmiarów innych elementów, takich jak np.: rozpory, siatki do opinki,

przyjmuje się krok obudowy co 0,5 m i jest to odległość, dla której można dobrać

akcesoria o takiej długości.

Strefa II:

Z wykresu 5.7 wyznaczono odległość między odrzwiami z warunku na nośność profilu

obudowy i równa się ona:

d

o1

= 0,75 m

Z wykres 5.8 wyznaczono zastępczy krok obudowy ze względu na nośność zamka i

wynosi on:

d

zas

= 0,3 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

i wynosi ona:

d

o2

= 0,7 m

Następnie sprawdzono warunek minimalnej odległości między odrzwiami obudowy ŁP

V29 ze wzoru 5.36.

d = min(d

o1

,d

o2

) = min(0,75;0,72) = 0,72 m

36

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń określono krok obudowy na 0,72 m. Jest to

odległość, na której podporność dobranej obudowy jest wystarczająca, ale ponieważ trzeba

ją dostosować do rozmiarów innych elementów, takich jak np.: rozpory, siatki do opinki,

przyjmuje się krok obudowy co 0,5 m i jest to odległość dla której można dobrać akcesoria

o takiej długości.

Strefa III

Z wykresu 5.7 wyznaczono odległość między odrzwiami z warunku na nośność profilu

obudowy i równa się ona:

d

o1

= 0,75 m

Z wykresu 5.8 wyznaczono zastępczy krok obudowy ze względu na nośność zamka i

wynosi on:

d

zas

= 0,3 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

i wynosi ona:

d

o2

= 0,72 m

Następnie sprawdzono warunek minimalnej odległości między odrzwiami obudowy ŁP

V29 ze wzoru 5.36.

d = min(d

o1

,d

o2

) = min(0,75;0,72) = 0,72 m

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń określono krok obudowy na 0,72 m. Jest to

odległość, na której podporność dobranej obudowy jest wystarczająca, ale ponieważ trzeba

ją dostosować do rozmiarów innych elementów, takich jak np.: rozpory, siatki do opinki,

przyjmuje się krok obudowy co 0,5 m i jest to odległość dla której można dobrać akcesoria

o takiej długości.

Na podstawi obliczeń z strefy I przyjęto, że odległość między odrzwiami obudowy wynosi

0,5 m. Siłę skupioną obciążającą poszczególne podciągi wyliczono ze wzoru 5.42, gdy:

q

o

= 175 kPa, S

w

= 5,5 m, d = 0,5 m, n

pod

= 6, x

p1

= 0 m, x

p2

= 0,5 m, x

p3

= 0,5 m, x

p4

= 1 m,

x

p5

= 1 m, x

p6

= 1,5 m,

37

To wartość obciążenia dla poszczególnych podciągów wyniosły:

- Podciąg 1 – w osi wyrobiska:

P

o1

= 13,2 kN

- Podciąg 2 – 0,5 m od osi wyrobiska:

P

o2

= 12,0 kN

- Podciąg 3 – 0,5 m od osi wyrobiska:

P

o3

= 12,0 kN

- Podciąg 4 – 1,0 m od osi wyrobiska:

P

o4

= 10,8 kN

- Podciąg 5 – 1,0 m od osi wyrobiska:

P

o5

= 10,8 kN

- Podciąg 6– 1,5 m od osi wyrobiska:

P

o6

= 9,6 kN

Następnie przeliczono, ze wzoru 5.43, obciążenie punktowe sił skupionych na obciążenie

ciągłe wiedząc że L

pod

= 8 m:

- Podciąg 1 – w osi wyrobiska:

q

z

p1

= 16,4 kN/m

- Podciąg 2 – 0,5 m od osi wyrobiska:

q

z

p2

= 14,9 kN/m

- Podciąg 3 – 0,5 m od osi wyrobiska:

q

z

p3

= 14,9 kN/m

- Podciąg 4 – 1,0 m od osi wyrobiska:

q

z

p4

= 13,5 kN/m

- Podciąg 5 – 1,0 m od osi wyrobiska:

q

z

p5

= 13,5 kN/m

- Podciąg 26– 1,5 m od osi wyrobiska:

q

z

p6

= 12,0 kN/m

Znając obciążenie ciągłe wyliczone powyżej, można policzyć maksymalne momenty

zginające dla każdego z 6 podciągów, ze wzoru 5.44 :

- Podciąg 1 – w osi wyrobiska:

M

g1

= 131,5 kNm

38

- Podciąg 2 – 0,5 m od osi wyrobiska:

M

g2

= 119,6 kNm

- Podciąg 3 – 0,5 m od osi wyrobiska:

M

g 3

= 119,6 kNm

- Podciąg 4 – 1,0 m od osi wyrobiska:

M

g 4

= 107,6 kNm

- Podciąg 5 – 1,0 m od osi wyrobiska:

M

g 5

= 107,6 kNm

- Podciąg 26– 1,5 m od osi wyrobiska:

M

g 6

= 95,7 kNm

Z powyższych obliczeń i z założenia wzoru 5.46 dobrano, z tabeli 5.4, kształtowniki

podciągów. Dobrane zostały one następująco:

- Podciąg 1 – 1 x profil S-140

- Podciąg 2 – 1 x profil S-140

- Podciąg 3 – 1 x profil S-140

- Podciąg 4 – 1 x profil S-140

- Podciąg 5 – 1 x profil S-140

- Podciąg 6 – 1 x profil V-44

Obliczono wielkość reakcji w miejscach zamocowania podciągów, korzystając ze wzoru

5.45:

- Podciąg 1 – R

a1

= R

b1

= 65,8 kN

- Podciąg 2 – R

a2

= R

b2

= 59,8 kN

- Podciąg 3 – R

a3

= R

b3

= 59,8 kN

- Podciąg 4 – R

a4

= R

b4

= 53,8 kN

- Podciąg 5 – R

a5

= R

b5

= 53,8 kN

- Podciąg 6 – R

a6

= R

b6

= 47,8 kN

Następnie obliczono obciążenie dodatkowe odrzwi na których utwierdzone są podciągi, ze

wzoru 5.47, gdzie q

o

jest to obciążenie statyczne ze strefy II:

q

z

o

= 197,0 kPa

Na podstawie nomogramów, wykres 5.7 i wykres 5.8 dla profilu V-29 z zastosowaniem

złącza SD29 dla momentu dokręcenia śruby M

d

= 350 i wykładki typu 3 (wykładka dobra

39

ręczna i opinki ciągłej siatkami zgrzewanymi) stwierdzono, że wymagana długość przy

takim obciążeniu wynosi:

- z wykresu 5.7 wyznaczono odległość między odrzwiami z warunku na nośność profilu

obudowy i równa się ona:

d

o1

= 0,6 m

- z wykresu 5.8 wyznaczono zastępczy krok obudowy ze względu na nośność zamka i

wynosi on:

d

zas

= 0,22 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

i wynosi ona:

d

o2

= 0,53 m

- następnie sprawdzono warunek minimalnej odległości miedzy odrzwiami obudowy ŁP

V29 ze wzoru 5.36.

d = min(d

o1

,d

o2

) = min(0,6;0,53) = 0,53 m

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń określono krok obudowy na 0,53 m. Wynika z

tego, że kolejne odrzwia stawiane będą od siebie w odległości 0,5 m i jest to taka sama

odległość, jaka została ustalona dla strefy II.