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.