Жүктемелерді есептеу.

Қатаң орнатылған жақтаулы және біртұтас бекітпелерге таужыныстарының қысымынан тік жазықтықта (қазбаның төбесі мен табаны)және горизонталь жазықтықта (бүйірлерінде) түсетін есепті жүктемелерді жеке-жеке, ал таужыныстарының құлау бұрышы 20⁰-тан 50⁰-қа дейін және созылымына нормальды болған жағдайда мына формула бойынша анықтайды (СНиП II-94-80):

кПа (53)

мұнда: артық жүктеме коэффициентті немесе сенімділік коэффициенті, 2.15-кесте бойынша қабылданады;

2.15 – кесте

Артық жүктеме (сенімділік) коэффициенті, К_n

қазбалардың атқаратын қызметін ескеретін коэффициент, басты ашу қазбалары үшін басқалары үшін деп қабылданады;

қазбаны өту әдістерін ескеретін коэффициент, бұрғылап-аттыру әдісінде комбайндық әдісіне ның шамасы қазбаның есептік орналу тереңдігінің сілемдегі таужыныстарының есептік сығылуына қатынасына сәйкес алынады (2.16-кесте).

2.16 - кесте

Қазбаны өту әдістерін ескеретін коэффициент, m_в

бекітпеге түсетін есептік жүктеме, кПа (тс/м²).

Бекітпеге түсетін есептік (нормативтік) жүктеменің Р^н мәнін 15-суреттегі график бойынша бекітілмеген қазбаның контурының бүкіл қызмет ету мерзіміндегі ығысуын U_t және бекітілген қазба контурының бекітпе сыртын бітемдейтін толтырмалардан туындайтын ығысуы (U_з) мен бекітпенің конструктивтік отырмалылығын U_кр ескере отырып анықтайды.

U_e=U_t+U_з+U_кр, мм; (54)

мұнда: U_t-бекітпе орнатылмағанға дейінгі ығысу, мм.

мм (55)

мұнда: бекітпе орнатылған мерзімге дейінгі уақыттың әсер ету коэффициенті; оның мәнін 16-суреттегі график бойынша анықтауға болады.

16 –сурет: коэффициентін анықтауға арналған график ( бір жылдан

кем болғанда).

Іс жүзінде Кузбасс шахталарында жүргізілген инструменталды бақылаулардың нәтижесінде қазбаның төбесі мен табанындағы таужыныстары бекітпе орнатылған уақытқа дейінгі (әдетте, 2-4 сағат) ығысуы U_t: таужыныстарының сығылуға бекемдігі МПа болғанда 2 4 мм, ал МПа болғанда мм.

бекітпе сыртын бітемдейтін толтырма материалдардың сығыуынан туындайтын ығысу, мм.

Бекітпе сыртын бітемдейтін толтырма материалдардың сығуынан туйндайтын ығысудың U_з шамасы материалдардың сығымдалу қасиетіне, бітемелеу қабатының қалындығына және бекітпеге түсетін есепті жүктеменің мөлшеріне тәуелді болады. Оның шамасын сынақ бойынша анықтайды. Іс жүзінде шамамен мына формула бойынша анықтауға болады:

мм (56)

мұнда: бітемелеу қабатының қалыңдығы, мм.

Яғни, нақты жүргізілген сынақ нәтижесі болмаса, онда ығысудың ( ) мәнін бекітпе сыртын бітемейтін материалдардың қалыңдығының 25% ретінде алады. Сырты бітелінбейтін бекітпелерде (анкерлі, бүрікпебетон) көрсеткіші ескерілмейді, яғни қабылдамауға болады.

Бекітпенің конструктивтік отырмалығы (ығысуын) , оның мәнін техникалық сипаттамасы бойынша қабылданады (2.17-кесте).

2.17-кесте

Бекітпенің конструктивтік отырмалықтарының шамалары, мм

Бекітпелергге түсетін есептік (нормативтік) жүктеменің шамасын мына ретпен анықтауға болады: ең бірінші ығысу өсі бойынша ( ) кординаттың басынан (0) ығысулардың жалпы (қосынды) мөлшерін ( ) саламыз (15-сурет)

15- сурет. Қатаң бекітпелерге түсетін есептік (нормативтік) жүктемелерді анықтауға арналған график.

Содан кейін нүктесінен жоғары қарай өсіне перпендикуляр тік сызық жүргіземіз, оның қисық сызығымен қиылысқан жерінің өсіне проекциясының мәні - жүктеменің шамасын (КПа) көрсетеді. Оның мәні 47-формула бойынша табылған нормативтік (есептік) жүктеменің шамасына сәйкес болады. Осындай ретпен бекітпеге горизонталь және тік бағыттарда түсетін жүктемелерді анықтайды.

СНиП II-94-80 талаптарына сәйкес, жоғарыда қарастырылған әдістемелерді пайдалана отырып, әртүрлі орнықтылық категориялары (ығысу мөлшері бойынша) бойынша ұсынылатын бекітпе түрлері 2.18-кестеде келтірілген.

2.18 – кесте

Жазық және көлбеу жерасты қазбаларындағы таужыныстарының орнықтылығын нормативтік (есептік) әдіс (ресми құжат СНиП II-94-80) бойынша анықтауға нақты мысал келтірейік:

1. Бастапқы деректер:

Қазбаның жобаланған орналасу тереңдігі – 800 м.

Қазбаның түрі – жеке квершлаг.

Жарықшақтардың орташа ара қашықтығы – 0,8 м (

Таужыныстары – шөгінді

Таужыныстарының тығыздығы – 2400 кг/м³

Сығылуға беріктігі - =38 МПа

Қазбаның қызмет ету мерзімі – 6 жыл.

Қазбаның бағыты – таужыныстарының созылымына көлденең.

Қазба орналасатын аймақта тектониканың ақаулар жоқ.

Таужыныстарының жату бұрышы – 20 градус.

Қазбаның ені – 3,0 м.

Қазбаны жүргізу әдісі – бұрғылау-аттыру жұмыстарын қолдана отырып өту.

Тұрақты (негізгі) бекітпені орнатқанға дейінгі уақыт: t=15 күн.

Бекемдік коэффициенті – 8 (М.М.Протодьяконов бойынша)

2. Анықтау керек:

1.Квершлагты қоршаған таужыныстарының ығысу мөлшерлері бойынша орнықтылық категориясын;

2. Қазбаны бекітуге қолданылуы мүмкін бекітпелердің түрлерін;

3. Тауқысымынан туындайтын есепті жүктемелерді;

Шешу амалдары:

Тазарта қазу жұмыстары аймағынан тыс шөгінді және атқылама таужыныстарында орналасқан жазық және көлбеу қазбалардың ығысу шамаларын (U) мына формула бойынша анықтаймыз:

мм (47)

мұнда: таужыныстарының жату бұрышының және қазба өту бағытының таужыныстарының созылымына немесе жарықшақтануының негізгі беткейлеріне қатысты әсер ету коэффициенті, оның мәнін 2.12-кесте бойынша анықтаймыз, яғни жату бұрышы болғанда

таужыныстарының ығысу бағытының коэфициенті:

1) Төбе немесе табан (тік бағытта) тұстарындағы ығысуда анықтағанда

2) таужыныстарының бүйірлік ығысуын (жазық бағытта)

2.12-кесте бойынша анықталады, яғни 0,55

Қорыта келе таужыныстарының ығысуын есептеу үшін : мен нің мәндері:

Қазба төбесінде (табанында):

0,7; 1,0

Қазба бүйірлерінде:

0,7; 0,55.

қазбаның өлшемдерінің әсер ету коэффициенті:

0,2 (в-1) = 0,2 (3-1) = 0,4

мұнда: в – қазбаның жүргізу кезіндегі ені, м.

басқа қазбалардың әсер ету коэффициенті. Мысалда қазба жеке квершлаг болғандықтан:

қазбаның қызмет ету мерзімін ескеретін коэффициент. 15 жылдан кем уақыт қызмет ететінін қазбалар үшін нің мәнін мен тің шамаларының қатынасы бойынша 13-суреттегі график бойынша анықталады.

Ол үшін мен тің есептік мәндерін анықтаймыз:

м

мұнда: қазбаның жобаланған орналасу тереңдігі, м.

таужыныстары сілемінің кернеулік жағдайларын ескеретін

коэффициент. Мысалда қазба орналасатын аймақта тектоникалық ақаулардың жоқтығын және сейсмикалық тұрғыдан қауіпсіз болғандықтан:

мұнда: сілемдегі таужыныстарының есептік сығылу кедергісі, МПа

мұнда: сілемдегі таужыныстарының құрылымдық әлсіреу коэффициенті. Оның мәнін 2.2-кестеден таужыныстарының әлсіреу беткейлерінің (жарықшақтарының) орташа арақашықтығына байланысты анықтаймыз, яғни

таужыныстарының сығылуға беріктігі, МПа.

МПа

: 22,8 = 35,08

нің мәнін 13-суреттегі график бойынша анықтаймыз. Қызмет ету уақытты жыл болғандықтан

таужынстарының типтік ығысу мөлшері, мм. Оның мәні 14-суреттегі график бойынша анықталады. Біздің мысалда болғандықтан:

мм

Қазбаның төбесіндегі, табанындағы және бүйірлеріндегі таужыныстарының ығысу шамалары бойынша 47-формуланы қолдана отырып жеке-жеке анықтаймыз:

Қазбаның бүкіл қызмет ету уақыты үшін төбедегі таужыныстарының ығысу мөлшері:

мм

Қазбаның бүйірлеріндегі таужыныстарының ығысу мөлшері:

мм

Таужыныстарының ығысуларының ең үлкен мөлшері мм бойынша таужыныстары сілемінің орнықтылығын 2.11-кесте бойынша бағалаймыз. Шөгінді таужыныстарынан құралған сілемнің орнықтылығы орташа (U=51 мм), яғни II категорияға жатады.

Анықталған орнықтылық категориясы бойынша 2.14-кесте бойынша техникалық тұрғыдан қолданылуы мүмкін болатын бекітпелердің түрлері:

Тұтас бетон немесе жалпы қалындығы 50-мм – ден артық комбинацияланған (құрама) бекітпе (бүрікпебетон + анкерлер +металл тор.): жақтаулы бекітпелер (тіреуіштері темірбетон, маңдайшасы металл): құрастырылмалы тюбингтер: кері күмбезсіз отырмалы металл бекітпе, аркалы металл бекітпе (бүрікпебетонмен жабуға болады). Бекітпе сыртын тығындау керек.

Осы бекітпе түрлерінің ішінен біреуін нақты таңдап аламыз. Қазбаның үлкен тереңдікте орналасуына және таужыныстарының қысымының шамасының жоғары болуына байланысты келесі есептеулерге күмбезді тұтас бетон бекітпесін қабылдаймыз.

2.Қабылдалған бекітпенің төбесіне (тік бағытта) және бүйірлеріне (жазық бағытта) түсетін есепті жүктемелерді жеке-жеке мына формула бойынша анықтайды (СНиП II-94-80);

кПа (53)

мұнда: артық жүктеме коэффициенті немесе сенімділік коэффициенті. Оның мәнін осы қазбалар үшін табылған ығысулардың шамаларына қарай:

мм; мм

2.15-кесте бойынша қабылдаймыз:

қазбалардың атқаратын қызметін ескеретін коэффициент, квершлаг үшін

қазбаны өту әдістерін ескеретін коэффициент. Бұрғылап-аттыру әдісін қолданғандықтан m=1,0.

Бекітпеге түсетін есептік (нормативтік) жүктеменің Р" мәнін 15-суреттегі график бойынша бекітілмеген қазбаның контурының бүкіл қызмет ету мерзіміндегі ығысуын және бекітілген қазба контурының бекітпе сыртын бітемдейтін толтырмалардан туындайтын ығысуы ( ) мен бекітпенің конструктивтік отырмалылығын (U_кр) ескере отырып анықтайды.

мм; (54)

мұнда: бекітпе орнатылмағанға дейінгі ығысу, мм.

мм (55)

мұнда: бекітпе орнатылған мерзімге дейінгі уақыттың әсер ету коэффициенті; оның мәнін 16-суреттегі график бойынша анықтауға болады.

Бекітпе орнатқанға дейінгі уақыт t=15 күн және болғандықтан:

Сондықтан: төбедегі бекітпе орнатқанға дейінгі ығысу:

мм 24 мм

Бүйірлердегі ығысу:

мм 13,2 мм

бекітпе сыртын бітемдейтін толтырма материалдардың сығылуынан туындайтын ығысу, мм. Іс жүзінде шамамен мына формула бойынша анықтаймыз:

мм;

мұнда: бітемелеу қабатының қалыңдығы, мм.

Тұтас бетон бекітпесінің сыртын ұнтақталған таужыныстарымен (қамыңдығын b=100 мм) толтырмалайтын болғандықтан:

мм

бекітпенің конструктивтік отырмалығы (ығысуы). Оның мәнін бекітпені техникалық сипаттамасы бойынша 2.17-кестеден табамыз:

40 мм, яғни тұтас бетон бекітпесімен бекітілген квершлаг екі жолды қазба.

Бекітпе орнатылғаннан (жасалынғаннан) кейінгі қазбаның қосынды ығысуын есептейміз.

Төбедегі: мм

Бүйіріндегі: мм

Бекітпелерге түсетін есептік (нормативтік) жүктемелердің шамасын 15-суреттегі графиктен табамыз:

төбесіне:

кПа (тс/м²)

бүйірлерге түсетін нормативтік жүктеме:

кПа (тс/м²)

Қазба бекітпесінің төбесіне және бүйірлеріне түсетін есепті жүктемелер

к Па

кПа