CC BY
2
Coal Sci. and Technol. - 1986. - №2. - С. 11-13.
Панкратенко А.Н., доктор технических наук профессор, зав. кафедрой СПСиШ Московский горный институт НИТУМИСиС
Россия, г. Москва
ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УЧАСТКА КРЕПЛЕНИЯ БЕЗРАССТРЕЛЬНОЙ АРМИРОВКИ ВЕРТИКАЛЬНОГО СТВОЛА
Аннотация: Рассмотрены параметры безрасстрельной схемы армировки клетевого ствола. Разработана численная модель участка ствола с армировкой. Выполнен анализ напряженно-деформированного состояния армировки и крепи при комплексном действии постоянных и кратковременных нагрузок.
Ключевые слова: безрасстрельная схема армировки, клетевой ствол, напряженно-деформированное состояние, консоль.
Abstract: the parameters nesrastanii schema reinforcement cage of barrel. Developed a numerical model of the trunk portion with the reinforcement. The analysis of the stress-strain state of the reinforcement and supports in a comprehensive action permanent and transient loads.
Keywords: letrasterra scheme of reinforcement, cage barrel, the stress-strain state, the console.
Рассмотрим участок ствола в месте крепления яруса безрасстрельной армировки при комплексном действии нагрузок на крепь и армировку со стороны породного массива и движущегося подъемного сосуда.
Исследуемое сечение представлено на рис. 1, а ее основные характеристики приведены в табл. 1. При консольном исполнении армировки из схемы исключаются элементы типа распор 1. В случае блочного исполнения к основным несущим консолям добавляется вертикальный распор.
Примем для дальнейшего рассмотрения консольное исполнение несущего яруса. Исследование работы участка А (рис. 1) при комплексном действии нагрузок с помощью аналитических методов весьма затруднено. В связи с этим прибегнем к численным математическим методам.
Рис. 1. Безрасстрельная схема клетевого ствола Кб-4
Наименование параметра Единица измерения Значение параметра
Диаметр ствола м 8,0
Шаг армировки м 4,0
Тип и число подъемных сосудов шт Две клети, 5200x1500 мм
Масса груженой клети кг 23490
Тип и размеры профиля проводников мм Коробчатые, 160х160х11 мм
Тип и размеры консолей мм Коробчатые, 160х100х10 мм
Способ крепления консолей к крепи ствола - 4 анкерами
Тип профиля анкеров - Труба, 40х10 мм
В настоящее время при решении задач геомеханики наибольшее распространение получил метод конечных элементов.
С помощью программного комплекса Лира 9.0 выполнено построение и расчет модели, представляющий собой объемный участок породного массива с пройденным и закрепленным стволом и установленным несущим элементом армировки (рис. 2).
б)
Рис. 2. Фрагмент численной модели ствола в точке крепления
консоли армировки
Диаметр породного массива принят равным 5 диаметрам ствола, высота участка - 2,5 диаметрам. Крепь ствола принята монолитной бетонной класса В20, толщиной 300 мм.
Крепь и породный массив разбивались на объемные конечные элементы (КЭ) в виде универсального пространственного изопараметрического восьмиузлового КЭ, предназначенного для определения напряженно-деформированного состояния континуальных объектов и массивных пространственных конструкций.
Консоль и опорная плита разбивались на КЭ типа изгибаемых пластин, анкера моделировались в виде стержневых КЭ, жестко связанных с КЭ крепи ствола.
Для проведения расчетов была сформирована таблица расчетных сочетаний усилий (РСУ), позволяющая исследовать комплексное влияние нагрузок на крепь и армировку. Все нагрузки были разделены на постоянные и кратковременные.
К постоянным нагрузкам отнесены собственный вес элементов и нагрузка на крепь со стороны породного массива.
К кратковременным нагрузкам отнесены динамические воздействия со стороны подъемного сосуда.
Динамические воздействия со стороны подъемного сосуда разбиваются на боковую и лобовую составляющую и определяются согласно [1] по формуле
Р
л(б)
2 • п2 • д„
к.
•{т • V2)
Н2
п
л(б)
где дп - зазор на сторону между рабочими или предохранительными направляющими скольжения и проводником;
кр - коэффициент влияния типа рабочих направляющих подъемного сосуда;
И - шаг армировки, м;
пл(б) - коэффициент, учитывающий эксцентриситет центра масс груженого сосуда, относительного искривления проводников, и др.
Главные напряжения в центре тяжести каждого КЭ консоли в его срединной поверхности определялись из выражения
/л-г _1_ ^ Л2
2
+ г2
Эквивалентные напряжения в соответствии с 3 теорией прочности (наибольших касательных напряжений), широко применяемой для металлов, определялись из выражения
Э
На рис. 3 представлены полученные графики зависимостей максимальных эквивалентных напряжений в консоли от интенсивности подъема при учете только кратковременных нагрузок Рл(б) (аэкв), а также при комплексном действии всех возможных нагрузок (аэкв').
Рис. 3. График зависимости максимальных эквивалентных напряжений в консоли от интенсивности подъема при различных сочетаниях нагрузок ([а] - максимально допустимые напряжения в армировке) Полученные данные свидетельствуют о том, что при рассмотрении участков крепления армировки необходимо рассматривать весь комплекс нагрузок и воздействий, что позволит более точно определять параметры рассматриваемых конструкций.
Использованные источники: 1. Пособие по проектированию и монтажу жесткой армировки вертикальных стволов шахт и рудников. СНиП 11-94-80. - М.: Недра, 1989.160 с.
