Оценка напряженно-деформированного состояния участка крепления безрасстрельной армировки вертикального ствола
Автор: Панкратенко А.Н.
Журнал: Теория и практика современной науки @modern-j
Рубрика: Основной раздел
Статья в выпуске: 10 (16), 2016 года.
Бесплатный доступ
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.
Безрасстрельная схема армировки, клетевой ствол, напряженно-деформированное состояние, консоль
Короткий адрес: https://sciup.org/140267333
IDR: 140267333
Текст научной статьи Оценка напряженно-деформированного состояния участка крепления безрасстрельной армировки вертикального ствола
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 К б -4
Таблица 1 – Характеристика схемы армировки К б -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, 5200 x 1500 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 рас- пространение 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 изопараметрическо-го 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 • дп • к 2р -(т • V2)
• n лб) ,
h2
где δп – зазор на сторону между рабочими или предохранительны- ми направляющими скольжения и проводником;
кр – коэффициент влияния типа рабочих направляющих подъемного сосуда;
h – шаг армировки, м;
nл(б) – коэффициент, учитывающий эксцентриситет центра масс гру- женого сосуда, относительного искривления проводников, и др.
Главные напряжения в центре тяжести каждого КЭ консоли в его срединной поверхности определялись из выражения
^1,2 =
CTx + az
±
'(
vv
2 )
+ Т Х
J
Эквивалентные напряжения в соответствии с 3 теорией прочности
(наибольших касательных напряжений), широко применяемой для метал- лов, определялись из выражения
аЭ = а1 - a3.
На рис. 3 представлены полученные графики зависимостей максимальных эквивалентных напряжений в консоли от интенсивности подъема при учете только кратковременных нагрузок Р1^6 (оэкв), а также при ком- плексном действии всех возможных нагрузок (σэкв’).

Рис. 3. График зависимости максимальных эквивалентных напряжений в консоли от интенсивности подъема при различных сочетаниях нагрузок ([σ] – 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.
Список литературы Оценка напряженно-деформированного состояния участка крепления безрасстрельной армировки вертикального ствола
- Пособие по проектированию и монтажу жесткой армировки вертикальных стволов шахт и рудников. СНиП II-94-80. - М.: Недра, 1989.- 160 с