Расчёт монолитной бетонной и набрызгбетонной крепей

Расчёт крепи производится по данным выше приведённых расчётов горизонтального (радиального) давления пород.

Выбор типа и расчёт параметров крепи вертикального шахтного ствола производится раздельно для устья, протяжённой части и сопряжений.

На протяжённых участках ствола с жёсткой армировкой, а также для участков в сопряжениях в породах I, II, III категорий устойчивости при отсутствии воздействия очистных работ и водопонижения рекомендовано применять, как правило, монолитную бетонную крепь и бетон не ниже марки М200. См. табл. 10.

В породах I категории устойчивости бетонная крепь принимается без расчёта по таблице 11.

В породах II и III категории устойчивости толщину бетонной крепи устанавливают рассчётом, но она должна быть не менее величин, указанных в таблице 5.

В породах I категории устойчивости толщина набрызгбетонной крепи на протяжённых участках принимается без расчёта по таблице 12, а бетон - не ниже М300.

На сопряжениях и в породах II категории устойчивости толщина набрызгбетонной крепи принимается по расчёту.

При этом толщина крепи должна быть на менее 150 мм на глубинах до 500 м и 200 мм на глубинах более 500 м.

Таблица 10

Ви сопротивлений	Расчётные сопротивления (МПа) при проектной марке бетона
	150	200	250	300	350	400	450	500
Сжатие осевое Растяжение осевое	7 0,63	9 0,75	11 0,88	13,5 1,0	15,5 1,1	17,5 1,2	19,5 1,28	21,5 1,35

Таблица 11 Таблица 12

Глубина расположения участка, м Толщина бетонной крепи (мм) при углах залегания пород, градус до 35 менее 35 не более 500 более 500 200 250 250 300 Глубина расположения участка, м	Толщина набрызгбетонной крепи (мм) при углах залегания пород, градус
	до 35	более 35
не более 500 более 500		80 100	120 150

Расчёт бетонной и набрызгбетонной крепей производится в следующей последовательности.

1. Определяется расчётная глубина заложения ствола и прочность массива на сжатие для каждого из пересекаемых стволов по формуле:

2. Определяется категория устойчивости пород каждого слоя по формуле:

3. Рассчитываются нормативное и расчётное давления пород по формулам:

При С ≤ 6 Р_н = 10[(2C-1)+∆];

При 10 ≥ C >6 Р_н = 10[(3C-7)+∆];

,

4. Рассчитывается толщина крепи по формуле:

где: r_o – радиус вертикальной выработки в свету, мм

m_y – коэффициент условий работы крепи = 1,25

m₁ – коэффициент условий работы бетона, определяющий деятельность воздействия нагрузки (для монолитного бетона m₁ = 1)

m₃ – коэффициент, определяющий температурные колебания (поперечное оттаивание и замораживание, равный от 0,7 до 0,95)

m₇ – коэффициент, учитыающий условия бетонирования (для слоя бетонирования более 1,5 м m₇ = 8,05)

R´_сж – расчётное сопротивление бетона сжатию, см. табл. 10

k_p – коэффициент концентрации напряжений в конструкции крепи, принимается = 1 на протяжённых участках и k_p = 2 – 0,05 · Z на сопряжениях, где Z – расстояние от угла сопряжения до рассматриваемого сечения, м

Р_п – горизонтальное давление, кПа

δ_nδ – толщина породобетонной оболочки, образующей за счёт проникновения бетона в окружающие нарушенные породы (для набрызгбетона принимается равной 50 мм, для остальных типов крепи равна нулю).

Пример:

Рассчитать толщину бетонной и набрызгбетонной крепей для ствола круглой формы на протяжённых участках, используя результаты определения нагрузок в примере №1. Исходные данные для расчёта сведены в табл. 13.

Дополнительные условия: температурные колебания в стволе ±25°С (m₃ = 0,7),используется секционная опалубка, высота бетонирования 3м (m₇ = 0,85), применяется бетон М200, имеющий расчётное сопротивление сжатию R_сж = 9МПа (см. табл. 10)

Решение:

1. В породах I категории устойчивости толщины монолитной бетонной крепи принимаем без расчёта – 200 мм до глубины залегания слоя №1 – 250 м (см. табл. №5).

2. Рассчитываем толщину крепи для остальных слоёв по формуле при δ_nδ = 0

Аналогично рассчитывая толщину крепи для слоёв №3 и №4, получаем δ₃ = 130 мм, δ₄ = 140 мм

Таблица 13

№ слоя	Категория устойчивости пород	Глубина залегания почвы слоя, м	Расчётное давление Рп, МПа
1 2 3 4	I – устойчивые II – среднеустойчивые То же То же	250 600 880 1000	Не определяется 0,16 0,182 0,197

Согласно рекомендациям СНиП 94-80 (см. табл. 5 для угла α до 35°) толщина крепи должна быть принята для всех слоёв на глубинах более 500 м равной 250 мм.

Окончательно принимаем толщину крепи для слоя №1 – 200 мм, а ниже 500 м для всех слоёв – 250 мм.

3. Рассчитываем толщину набрызгбетонной крепи. Принимаем набрызгбетон М300, для которого R_сж = 13,5 МПа

Для слоя №1 толщину набрызгбетона можно принять без расчёта равной 80 мм, т.к. породы I категории устойчивости (см. табл. 12).

Для слоёв №2 – 4 расчёт толщины ведём по формуле

,

Для пород слоя №2

Аналогично рассчитывая толщину крепи для слоёв №3 и №4 получаем: δ₃ = 38 мм, δ₄ = 45 мм

Согласно СНиПу, в породах IIкатегории толщина набрызг бетонной крепи должна быть не менее 150 мм на глубинах до 500 м и 200 мм – более 500 м.

Окончательно принимаем толщину крепи из набрызг бетона для слоя №1 – 80 мм, для слоя №2 с глубины 250 м до 500 м – 150 мм, а с глубины 500 м до 100 м (для слоёв №2 – 4) – 200 мм.