Расчет деревянной крепи

Горизонтальные выработки. В горизонтальных выработках, когда кровля неустойчива (запас прочности пород кровли nк<1), а боковые породы устойчивы (nб≥4), определяют только прочные размеры верхняка крепежной рамы. Диаметр d верхняка (м)

где а — полупролет выработки вчерне по кровле (см. рис. 17.3), м; ρ — плотность пород, кг/м3; L — расстояние между крепежными рамами, м; nп=1,2— коэффициент перегрузки; m=0,85 — коэффициент условий работы для шахтной крепи; tg φ — коэффициент внутреннего трения пород; Rк — расчетный предел прочности древесины из круглых материалов при изгибе, Па (для сосны по СНиП II-В.4—71 Rн=16 МПа).
Диаметр верхняка при относительно устойчивой кровле (1Толщину затяжки δ из обапол (для nк<1) рассчитывают по формуле

Здесь Rн=13 МПа (для некруглых элементов по СНиП II.В.4—71).
Толщина затяжки из досок δ0=0,67δ, где δ определяют по формуле (19.2). При неустойчивых кровле и боках (nк=nб≤1) сначала определяют высоту свода обрушения b1\ [см. формулу (17.10)], а затем рассчитывают диаметр верхняка по формуле

При наличии у пород кровли запаса прочности (1Диаметр стойки принимается равным диаметру верхняка. Стойки в этом случае испытывают сложное сопротивление от силы сжатия со стороны кровли и поперечного изгиба под действием боковой силы D (см. рис. 17.4). Прочность стойки от продольного изгиба при сжатии и изгибе проверяют по формуле

где F — площадь стойки (поперечного сечения), м2; W — момент сопротивления, м3 (W=0,1d3); l — длина стойки, м; ψ — коэффициент продольного изгиба.
Расчетное осевое усилие Р [см. формулу (19.4)] определяют по формуле

где Q — нагрузка со стороны кровли на единицу длины выработки [см. формулу (17.9)], Н/м; nп=1,2 — коэффициент перегрузки; L — расстояние между крепежными рамами, м; α — угол наклона стоек, градус.
Коэффициент продольного изгиба при гибкости стойки λ≤75 рассчитывают по формуле

Для стойки, у которой один конец защемлен (установлен лунку), а другой шарнирно закреплен, λ=0,8l/rи (здесь rи радиус инерции; rи=(0,1dв4/F)0,5.

Таким образом, стойка будет прочной. Окончательно принимаем крепежную раму из леса диаметром 22 см; рамы устанавливаем вразбежку через 0,5 м.
Вертикальные выработки. Расчет венцовой крепи в вертикальных выработках ведется на изгиб элемента по наибольшей расчетной нагрузке боковых пород. Рассчитывают только элемент, имеющий наибольший пролет в сечении выработки. Такой пролет чаще всего встречается по короткой стороне сечения, так как длинный элемент имеет дополнительные опоры на расстрелах (рис. 19.7).

Диаметр венца из круглого леса определяют по формуле

где Рп — расчетное давление пород, Па, определяемое по формуле (17.21) или (17.22); l — наибольший пролет в конструкции венца, м; L — расстояние между венцами, м; m — коэффициент условий работы, равный 0,85; Rп — расчетный предел прочности древесины, равный 16 МПа для круглого леса и 13 МПа для пиленого (СНиП II-В.4—71).
При сплошной венцовой крепи, когда L=d, диаметр венда рассчитывают по формуле

Если крепь изготовлена из пиломатериалов (брусьев), то следует определять момент сопротивления:

Зная W, находят необходимые размеры бруса, так как для прямоугольного сечения W=bh2/6, где b и h — соответственно ширина и толщина, м.

---