книги из ГПНТБ / Широков, А. П. Теория и практика применения деревянной анкерной крепи
.pdf
l_K - полная длина конусообразного клина,мы;
/* находим из подобия треугольников
d u n |
Г к |
.. |
/ |
- |
Ё Ж |
(Х4.5), |
||
d |
tcn’ |
Zlr ~ |
|
. |
*-АГ |
|
/ |
|
|
|
К |
|
d e x - d t t п |
||||
После подстановки |
L к |
в формулу (144) |
и С в формулу(143) |
|||||
получим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d u n - d |
|
||
'относительное сжатие замка анкера |
£ |
определяем так не. |
||||||
ван и £■ п |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
d - А |
+ d u n - & |
(14?) |
|||
|
|
|
|
Z (d - h ) |
||||
|
|
|
|
|
||||
После |
подставки |
Sn |
и £ „ |
е |
одау из формул ( ЮЗ—108) |
|||
в вависиыости от разновидности древесины |
o f i в одну иь |
|||||||
форвул (10-15), найдем |
Р |
и Р . |
|
|
|
|||
Пример, |
Опрёделить прочность |
закрепления замка анкера |
||||||
в конической и цилиндрической |
частях втулки. Анкер изготов |
|||||||
лен из cor аы о влажностью древесины 10 % и имеет металличес-
, |
о |
' |
кий конусообразный клин. Диаметр стержня С/ |
= 27 идо. диаметр |
|
цилиндрической части втулки,!имитирующей.^ |
= 29 |
мм, выоота |
щели анкера h - 2 ни. |
|
|
Решение |
|
|
я. Находим прочность закрепления замка анкера в коничес кой части втулки,
1201
1. Коэффициент трения между конусообразна* клином в
«зверем и между стержнем и втулкой по графину (рис.17).
/ Р М
frr =0,438
2. Диаметр основания конусообразного клина
d KH = £>-3=29-3=26мм
3. |
Радиус конусообразного клина на границ^ |
*0«*- |
||||
чоскоА и цилиндрической частями скважины |
|
|
||||
с1'кп |
_ |
£>-(d- h ) t 7 - Едол) |
2 9 - 1 2 7 - 2 ) 1 7 - 6 , 2 6 ) |
■ |
||
—g |
|
- |
---------- ^ --------- |
— |
—6,4мм |
|
4. |
Наибольший диаметр конической части втудкя |
|
||||
A -d e # * (d ,-k )li~ £S o»):2 £ + C ?7 > 2 jU -a t35)*42**H |
||||||
5. |
Высота усеченного конуса |
|
|
|||
|
|
|
2 Робш, 2 к |
"V- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!a L |
|
|
|
1 К с + В \& 1 ~ к } г- И ? к - В ) г |
||
|
|
|
2 .1 S 0 0 -2 1 |
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
11?мы |
6. |
|
|
Площадь соприкосновения замка анкера с одной сторо |
|||
ны скважины |
|
|
|
|
||
%Ф«-Ю 2^ у Л я * Л ) |
A & - f 4 , 5 ) z+ d i * ' |
|||||
(28+74,5) |
= .3687„м * |
V. Прочность закрепления эаина анкера в ионической частг.
втулка
0 х _ / 3 |
S £ W )/_смп |
_ |
т, , > |
||
К* * [/3№ /,/3 +2,2W-0£dJ\jTp |
COSc(k c i-Jcn oi^cj-- |
||||
_ / |
36&7 |
36870,35-0,1 l / |
„ п |
|
, |
( |
130,1+1,13 + |
2,2-01-0,08 Ц 0'^ 3 |
-0,998+0,085)= 1200ч Г |
||
В опытах среднее значение усилий при вытягивании сосновых анкеров соответствующей влажности аз конической пасти втулки составило 965 и \ Отклонение расчетных данных от опытных со ставило 24,3 %.
Б, Определяем прочность закрепления замка в цилиндрической части втулки
1. Площадь соприкосновения замка анкера на участке пере уплотнения древесины
SM= f e g f e e t - 2 h +2 сС чгс sL n ^ |
) - |
|
* f |
■ff?(s/4-27-2-2+£-£7*tcs£a Ц ^8- ) |
|
2 . |
Относительное сжатие замка анкера на участке переуп |
|
лотнения древесины: |
|
|
|
£_ . 2 d -2 к -н£х,ч + dlc„ ~2 D |
|
|
2 Ы - к ) ......... . |
|
|
2 2 J : ~ 2 D + 2 6 ч- * 2 , 8 - 2 . 2 9 |
_ ^ 9 |
2 0 Г Г 1 ) |
~ й' £ " |
3, Прочность закрепления замка анкера на участке пере-
. уплотнения древесины
р ' |
= _-TSn |
0 , 4 3 8 - 5 i S |
O - С , б 8 г |
-5 0 6 0 к Г |
|
|
|||
/ £' |
Л \ * f |
0 , 7 7 - 0 , 7 + |
0 , 7 0 5 |
|
|
О ,7W -+ а , 1 0 5 |
|
Площадь соприкосновения замка анкера на участке
хаотической деформации
* |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* ~ { a a z c s c n . 6 L k ^ ) (d ^ ^ td ^ O _ _ f ^ |
|
|||||||||
- |
*■ |
|
|
|
Л а м - |
а г w |
|
/ |
|
|
- —, Р 7 л г с |
\’i. 4-L?j3 |
); |
2 7 - 2 |
+ 2 |
6 - 2 5 |
~ |
,\ |
,п Лп г |
||
о С 1 |
* |
gj' |
~/V |
Р |
~flP$ |
~ f j |
^ ^^ |
|||
5» Относигэльвое снятие замка анкера на участке плаета-
■гэсной деформацки
2 |
- d - k - cL'k» - 2D |
2Z~c +12,8-23 |
“ |
Ш к ) |
Ш + г > — г ° - П с |
6. Прочность закрепления замка анкера на участке пласти
ческой деформации
а _ f s . TrS2W 0,438ШЗО |
043SJ03e.0/7S-G,f^rtec ж |
Гс ~ I3ty+1,f5 * 2,2WOJT3 ~~ГЗМ7+ 7, (3 |
* Y , ^ , 7-0,0$ |
?. Прочность закрепления s-siuia анкера в цилиндрической
~чсга втулка
v P '+ ? ? I G £ 8 + 2 5 ? * S m * fT
123
При вытягивании анкеров из втулок с кбнкчеопим концом установлено, что они разрывались у щели заика анкера при оредаеы усилии 2800 кГ.
Из сравнения расчетных и опытных данных устанавливаем,
что вследствие разрыва анкеров атой конструкции нельзя до стигнуть теоретической прочности закрепления замка анкера
вцилиндрической части втулки.
Вэтой случае прочность анкеров следует рассчитывать по разрывным усилиям.
8.Усилие на разрыв
Fp ~ ^ p ( ~ ^ " ' h d ) = ( 6 , 4 - 5 w ) ( ^ - h d ) = |
|
|
4 - 5 - 0 / ) ^ ~ 2 - 2 tJ = ? 0 5 6 k F |
|
|
Отклонение расчетных данных от опытных составило Э,14%- |
||
§ 1 1 . Р е з у л ь т а т ы |
и с с л е д о в а н и й |
н ь |
р а - з р ы в и с к о л р а з л и ч н ы х , п о р о д д р е в е. с и н ы с у ч е т о м в л а ж н о с т и
Для исследований деревянных анкеров на разрыв было из
готовлено 264 образца из различных пород древесины, в том
числе из березы 36, лиственницы 48, сосны 46, недра 36, ели
37 и пихты 61. Эти породы деревьев доставляются в Кузбассе
о леспромхозов Западной Сибири и широко используются для
крепления горных выработок.
Образцы испытывались на десятитонном прессе LUW-IQ с
запись® усилий разрыва на диаграммной бумаге. Каждый образец
шал длину 200 ым к диаметр в средней части 12 мм.
124
Anti ксследоваш^ч ца игал онлн изготовлены 553 анкера |
с |
|||||
толщенным концом из березы, |
лестб“1шшзы, сосны,, недра, |
еля |
||||
в иихьы. Анкеры имели длину 0,4 |
ы, диаметр 40 мм. Утолщенная |
|||||
часть штанга прямоугольной формы сечением 50 х 50 мы выела |
||||||
длину 50, |
75 и 100 им. |
|
|
|
|
|
Перед испытанием на прессе каждый анкер утолщенной часть® |
||||||
дставлялся в специальный цилиндр, который шел аысоту 141 |
мм, |
|||||
наружный диаметр 80,5 |
мм и внутренний. 80,5 ш . Яаамото отвер |
|||||
стая для пропуска стержня анкера равнялся 43 мм. |
|
|
||||
После |
обработки |
опытных данных методами математической |
||||
статистика |
были найдены зависимости, позволяющие определить |
|||||
пределы прочнооги различной древесины на разрыв (э р а |
скол |
|||||
о учетом влажности |
W |
= 0,05*0,6 : |
|
|
||
w,(i=o,6-o,as; \ё%г~г7,$%), Ш8>
G c K |
- ^ С К '^ С М М [z * O J 3 ~ Q , 9 2 ; V z j , 7 2 . - 3 9 , 8 % ) t |
<14Э> |
|
еда |
постояявда козффадавитн, которые определена |
||
|
для различных пород древесины решением си |
||
|
стемы уравновийг составленных по методу наи |
||
|
меньших |
квадратов (табл.5) |
|
из уравнений (148-149) |
видно, что о увеличением |
шшждоо- |
|
ти прочность древесины не разрыв и скол снижается.
Опытами было установлено, что наибольшее временное сопро тивление па сваливание имеет древасана бервэы, листвеалнвд и сосны, наименьшее - кедра, пихты, ели.
125
Пример. Определить усилие при скалывании для анкера, изго
товленного из дерезы с влажностью древесины 20 %. Диаметр стер
жня анкера равняется 40 мм, джина утолщеяноЯ^части LI - ЮОмм.
Решение
1. Временное сопротивление на скалывание при влажности
древесины березы 20 %
=0,80- 0,74-0,2. ~ О, /52кГ/мм2
2. Площадь боковой поверхности цилиндра S^d, по которой
происходит окол утолщенной части анкера
S$-7i:ciLZj=3,H ■40■/ОО- /2560мп2
3. Усилие, необходимое для скалывания утолщенной части ан-
нера
р Ц * g L -Ss = О, /52 ■f2560= is 09 к Г
При определении усилий на скалывание расхождение между рас-
Чвтнат и опытными данными не превышало 14,3 %.
§ 12, У в е л и ч е н и е |
п р о ч н о с т и |
з а к р е |
||
п л е н и я . |
з а м к о в д е р е в я н н ы х |
|||
а я н е р о в |
п у т е м |
п р и м е н е н и я |
||
м е т а л л и ч е с к и х |
п о л у в т у л о н |
|||
Опыты по определению влияния металличеоких полувтулок на
увеличение прочности закреплейия замков деревянных анкеров в
скважинах проводились как в лабораторных, гак и шахтных усло
виях.
Г20
для проведения лабораторных испытаний было изготовлено
,50 анкеров соответственно по 10 штук из березы, лиственницы, ■сосны, ели и пихты.
Анкеры имели длину 300 мм, диаметр 19 и 22 мм. Металли
ческий клав имел длину 60 мм, высоту 9 мм, ширину 19 мм. Me.
талличесние полувтулки длиной 43 мм имели внутренний диаметр
19 мм и наружный 22 мм. На поверхности полувтудок е вару* -
ной и внутренней сторон была яарззана резьба MI9. Всего было нарезано 15 ниток резьбы.
Для проведения испытаний анкеры с полувтудкамн а без них устанавливались в породных кернах, з которых просверливались отверстия диаметром 24 мм, длиной 75 мм.
Чтобы керны при сверлении отверстий и при испытании анке ров не разрушались, они зажимались в специальном металлическом патроне, состоящем из двух полуцилиндров, соединяемых вместе
(после размещения в них керна) специальными хомутами.
Для возможности сравнения результатов испытаний на проч -
ностъ закрепления замков анкеров в кернах также устанавдиЕв -
яась анкеры без полуогулок.
Диаметр анкеров в этом случае принимался равнш наружно му диаметру полувтулок, го есть 22 мм.
Из породных кернов анкеры вытягивались на десятитонном прессе ЦДУ-10 с автоматической записью усилий прн вытягивании анкеров и их скольжения на диаграммной бумаге.
Исследования были проведены для всего диапазона горных пород по крепооги с различными фивино-механическши свойст вами а петрографическим отроением.
В результате лабораториях асшянеай на вытягжвадне ан
керов из нернов было уегвяоввеяэ, чт® во веек ©яучаях подуятулка остаются в сгверсгаяЕ, а волокна анкеров срезаются.
127
ТаОш.цд b
Значения коэффициентов для» стремления • предала прочности древесины на разрыв и свел
Разновидность
древесины |
|
Значение коэффициентов |
|
|
|
|
|
|
|
Береза |
8,99 |
9 |
0,8 |
0,74 |
Лиственница |
7,6 |
5,7 |
0,59 |
0,57 |
Сосна |
6,4 |
5 |
0,54 |
0,45 |
Е л ь - |
5,1 |
3,7 |
0,305 |
|
|
|
|
’ |
|
Пихта |
4.7 |
3,2 |
0,338 |
0.421 |
|
|
. |
|
|
Кедр |
4,2 |
з д |
0,40 |
0.40 |
128
Прочность же закрепления анкеров о мвталличеокимн шз дувтулнами была значительно выше, чем без HHXiU соответст венно превышала для анкеров, изготовленных, из березы в
2,4-2,7, лиственницы в 2,0-2,4, сооны в f,6 -2 ,2 , ели и'ы»».-
ты в 1,5-2,2 раза.
Дальнейшие опыты по определению влиянияметалличес^
яих полувтулок на увеличение прочности закрепления замков деревянных анкеров были продолжены в'шахте гш.;Калинине комбината Прокопьевскуголь.
Для испытаний было изготовлено 190 анкеров из березы, ocfcHu, кедра, ели и пихты диаметром 35,5-41 мы~. длиной 0,4-
п46 м.
С;одноЙ отороны анкеры имелр щель, о другой утолщени'е.
Клинья применялись металлические длиной 140; 140 и
150 мы, высотой соответственно'26, |
29, |
18 и'22 мк. |
|
$ аналогичных условиях испытывались анкеры баз яолувту- |
|||
док ж1о металлическими полувгулнамя, |
|
||
) |
' |
60 |
и 80'мм. С -внутпрвне*, |
Длина полувтулок равнялась 40, |
|||
■j |
• |
I ■ |
! |
и, наружной сторон пелувтулди имели метрическую реаьб^-'с.'ша >-
гом i |
мм и некотсрые имели проточенные через'пять ыиуок; |
|||||||||
резьбы канавки шириной 4-5 |
мм. |
|
|
|
|
|
||||
|
IИз скважин анкеры вытягивались рри помощи специальног |
|||||||||
|
|
1 |
? |
‘ |
vi ' |
-.. 1 |
., |
i 'U" |
||
винтфвор устройства. |
Нагрузка при иытядивад,г(п анкеров; «*.*» |
|||||||||
сировалась динамометром "ПД-З,.франтам' ддочвЪ'РрМ\'43Ц7j-Mi* |
||||||||||
, |
1 1 |
|
; |
■ |
1■' |
■'1г |
i I ' .i |
; |
. ! /' j j |
1■'> ll. |
бурились в песчанику, |алэнродит®4' аргирдите. |
ж. |
J?B.oai> |
ломкие |
|||||||
ве пласта Горклого ручник йяватрорввилсм |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
'• •; -■* ?! Т: |
|
' |
Ц-Шову*., |
|||
|
Фактический диаметр сквазаиш в| Аяа'хте' aJMeijiicii |
|||||||||
|
|
|
|
1 ■. |
|
. 1 |
; |
и а. ! I |
Л 1 |
|
лом коночного1диаметраft' шпура !(”•ЮТ-I) |
.ио1Ы:-Ьру.чйм |
|
||||||||
, |
I .1 |
|
|
Мм. |
|
|
|
|
|
|
точностью отсчета 0,2 |
|
|
|
|
|
|
||||
J Z3