книги из ГПНТБ / Калмыков Е.П. Борьба с внезапными прорывами воды в горные выработки

откуда толщина клинчатой одноступенчатой перемычки прямоугольносводчатой формы с полуциркульным сводом (см. рис. 37, б) из усло­ вия прочности на сжатие

Подставив значения Р 2 и F2 из равенств (V.19) и (V.20) в уравне­ ние прочности (V.6) с учетом равенства (V.5) и решив его относи­ тельно В2, получим толщину клинчатой одноступенчатой перемычки круглой формы поперечного сечения

ние прочности (V.6) и проделав необходимые преобразования, полу­ чим уравнение

Решив полученное уравнение относительно В3, найдем толщину клинчатой одноступенчатой водонепроницаемой перемычки эллипсо­ видного поперечного сечения (рис. 37, г)

Для клинчатой одноступенчатой перемычки прямоугольной формы поперечного сечения (рис. 37, д):

в уравнение (V.6) и после его решения получим толщину клинчатой одноступенчатой водонепроницаемой перемычки прямоугольной формы поперечного сечения

где а — полная ширина выработки, м;

Ъ— полная высота выработки от почвы до кровли, м.

Вчастном случае перемычки квадратной формы поперечного сечения (рис. 37, в) при а — Ъ ее толщина

Для упрощения расчетов приведены некоторые значения вели­ чин, входящих в формулы:

сопротивления сжатию материала перемычки, то при ^расчетах сле­ дует принимать расчетное сопротивление горных пород сжатию R„ в водонасыщенном состоянии.

Под действием гидростатического давления воды, действующего на клинчатую перемычку, в ней по периметру горной выработки, в которой она сооружена, возникают напряжения срезывания.

Уравнение прочности клинчатых водонепроницаемых перемычек на срезывание (продавливание) может быть написано в виде

где % — коэффициент перегрузки;

тб — расчетное сопротивление бетона срезыванию, т/м 2 ;

т— коэффициент условий работы;

S0 — площадь срезывания клинчатой перемычки, м2 .

Из условия прочности на срезывание определим толщину клин­ чатой водонепроницаемой перемычки для наиболее распространенной

Ж

В случае, если расчетное сопротивление материала перемычки меньше расчетного сопротивления горных пород і? п , необходимо, чтобы действительное напряжение сжатия было равно или меньше расчетного сопротивления горных пород, т. е. о ^ Л п . При этом обеспечивается необходимая прочность горных пород в местах опи­ рання на них водонепроницаемой перемычки и исключается тем самым их деформация.

Пример. Рассчитать клинчатую водонепроницаемую перемычку круглого поперечного сечения диаметром 4 м на прочность при условии, что гидростати­ ческое давление воды рг = 750 тс/м2 ; \ = 1,2; т = 0,6; а = 10°.

Материал перемычки — бетон марки 300 с Яб = 1300 тс/м2 и те = 250 тс/м 2 . Толщина одноступенчатой перемычки из условия прочности на сжатие

Толщина одноступенчатой перемычки из условия прочности на срезывание

3 м, принимаем трехступенчатую водонепроницаемую перемычку с толщиной

е = 2,25 -0,176 s 0,4 м.

При сооружении прямоугольных (безврубовых) перемычек между твердеющим бетоном, уложенным в тело перемычек, и окружающими его скальными горными породами происходит сцепление. Величина сил сцеплгения зависит от марки бетона, характера поверхности горных пород, их литологического состава и прочности. При большей прочности бетона, большей шероховатости стенок горных пород и большей их прочности сцепление бетона с окружающими его гор­ ными породами будет наибольшим.

Сооруженная при ликвидации внезапного прорыва воды в горной выработке прямоугольная безврубовая водонепроницаемая пере­ мычка (рис. 39) будет находиться под действием полного гидроста­ тического давления воды Р, которое стремится сдвинуть ее вдоль оси горной выработки. Этому сдвижению противодействуют силы сцепления перемычки с окружающими горными породами F. Для того чтобы перемычка не сдвинулась по оси горной выработки, необ­ ходимо сохратить условие равновесия

При этом собственным весом перемычки, ввиду его малого абсо­ лютного значения по сравнению с другими рассмотренными силами, действующими на нее, мы пренебрегаем. Сделанное допущение идет в запас прочности перемычки.

Полное гидростатическое давление воды, действующее на пере­

Силы сцепления перемычки с окружающими ее горными породами

F ^mxJIB, (V.50)

где т с — сцепление бетона с горными породами, тс/м 2 ; П — периметр горной выработки, м.

Г

t = t d L

Рис. 39. Расчетная схема прямоугольной безврубовой водонепроница­ емой перемычки

При отсутствии опытных данных ориентировочно при расчетах принимаем

Т с - (0,7-f-0,8) тб .

Подставив в равенство (V.48) значения Р и F из равенств (V.49) и (V.50), получим

"bpTSn=mxJIB,

откуда толщина прямоугольной (безврубовой) перемычки для любой формы поперечного сечения горных выработок

или, принимая во внимание, что т с = птб , можно написать

В табл. 15 приведены выведенные нами расчетные формулы прямо­ угольных перемычек применительно к наиболее употребительным формам поперечного сечения горных выработок.

98