1. Выбор формы и расчёт размеров поперечного сечения выработки

При проведении выработок различают два вида горнопроходческих операций: основные и вспомогательные.

Основными горнопроходческими операциями называются такие, которые выполняются в забое выработки и относятся непосредственно к проходке и креплению выработки.

Вспомогательными называют операции, которые обеспечивают нормальные условия для выполнения основных проходческих операций.

Площадь поперечного сечения выработки зависит от назначения и габаритов располагаемого в ней оборудования. Различают площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету, вчерне и после проходки. Площадь в свету определяют по размерам выработки до крепи за вычетом площадей, занимаемых балластным слоем и трапом в сечении выработки. Площадь вчерне является проектной площадью в проходке. При определении этой площади, к площади в свету прибавляют площади, которые занимают крепь, балластный слой, трап и затяжка (при рамных крепях установленных в разбежку). Действительная площадь, которая получается в результате проведения выработки, обычно 3-5% и более превышает проектную площадь.

Размеры поперечного сечения (ширина и высоте) откаточных выработок зависит от габаритных размеров откаточных вагонеток и электровозов, от рельсовых путей способа передвижения рабочих по выработкам и количества подаваемого воздуха для проветривания.

При наличии в выработки рельсовых путей для передвижения людей предусматривается дорожка (проход) шириной не менее 700мм, который должен выдерживаться на высоте 1800мм от уровня трапа (балластного слоя).

Исходя из конкретных условий: f =16; устойчивость - средняя; срок службы выработки - 16 лет, выбираем сводчатую форму выработки, набрызг бетонным креплением

1. Рассчитывают поперечное сечение высоты выработки.

a. Высота строения рельсового пути h 0 , мм

h 0 = h б + h ш + h п + h р, мм;

Где: h 0 - высота верхнего строения пути выработки, выбирается с нормами предусматривающими ЕПБ, мм;

h б - высота балластового слоя, мм;

h п - высота подкладки под рельс, мм;

h р - высота рельсового пути, мм;

h 0 = 100 + 420 + 20 + 135 = 375 (мм).

2. Высота подвижного состава h, мм

3. Высота прямостенного участка выработки.

h 1 = 1800 (мм).

4. Высота выработки в свету.

h 2 = h 1 +h б +1/3h ш, мм;

h 2 =1800+135+20+1/3*120=1995 (мм).

Где: h 1 - высота прямостенного участка выработки, мм;

h б - высота балластного слоя, выбирается с нормами предусматривающими ЕПБ, мм;

h ш - высота шпального бруса, мм;

5. Высота выработки в чернее.

h 3 = h 0 + h 1 , мм;

h 3 =375+1800=2175 (мм).

6. Высота сводчатого перекрытия в свету.

h ч =1/3*В, мм;

h ч =1/3*2250=750 (мм).

7. Высота сводчатого перекрытия в черне.

h 5 = h ч + Т кр. , мм;

h 5 =750+50=800 (мм).

8. Расчитывается ширина выработки в свету.

В= n+A+m, мм;

В=200+1350+700=2250 (мм).

Где: В - ширина выработки в свету, мм;

n - зазор между крепью и подвижным составом, мм;

А - ширина подвижного состава, мм;

m -свободный проход для людей, мм;

9. Ширина выработки в черне.

B 1 =В+2* Т кр. , мм;

B 1 =2250+100=2350 (мм).

10. Площадь поперечного сечения в свету.

S св. = В*(h 2 +0,26*В)

S св. = 2250*(2745+0,26*2250) =7,4 м 2

11. Площадь поперечного сечения в чернее.

S чер. = В 1 *(h 3 +0,26* В 1)

S чер. = 2350*(2960+0,26*2350) =8,3 м 2

12. Скорость движения воздушного потока.

V = Q возд / S c в, м/с;

V = 18/7,4 =2,4 м/с;

Где: V - регламентируемая правилами безопасности скорость движения вентиляционной струи по выработке, м/с;

Q возд - количество воздуха проходящего по выработке, м 3 /с;

S c в - площадь поперечного сечения выработки в свету, м 2 ;

Так как V =2,4 м/с, то 0,25 ? V ? 8,0 удовлетворяет требованиям ЕПБ, следовательно, данное сечение рассчитано, верно.

13. Сечение в проходке.

S пр =1,03* S чер, м

S пр =1,03* 8,3 =8,7 (м)

В зависимости от физико-технических свойств пород, срока службы выработки, возможного влияния очистных работ, выбираются форма поперечного сечения, материалы и тип крепи...

Выбор и обоснование технологии, механизации и организации проведения людского ходка

Для данной выработки получаем спец. профиль СПВ-17. Выбираем спец. профиль по фактору экономики. Для спец. Профиля СВП-17 присуще следующие характеристики: = 18774, что соответствует интервалу = 18700 - 20700. W(1) = 50,3 Р(1) = 21,73 Таблица 2...

Выбор способа охраны и типа крепи горной выработки

На рис.2.1 указано расположение выработки относительно пород вмещающих угольный пласт. С точки зрения охраны выработки, безусловно, выгодно применять проходческий комбайн для проведения данной выработки...

Гидравлический расчет узла гидротехнических сооружений

Определение размеров поперечного сечения сводится к определению ширины по дну и глубины наполнения по заданным параметрам (расход Q, уклон i, коэффициенты шероховатости n и заложения откосов m)...

Квершлаг двухпутный

При разработке проекта проведения выработки вопрос выбора формы и размеров поперечного сечения является важнейшим. Для горизонтальных разведочных выработок, стандартом установлены прямоугольно-сводчатая и трапециевидная формы сечения...

Организация и проведение горно-разведочных работ

Так как заданием не указан отбор технологической пробы, приведём Sм к ближайшему типовому в соответствии с ГОСТ: 1) исходя из того, что глубина шурфа 30 м...

Подземная разработка месторождений

Определяем поперечное сечение главного вертикального ствола по формулам и уточняем его по таблице 4.2 : SВ = 23,4+3,6 АГ, (5) где АГ - годовая производственная мощность рудника, млн т. SВ = 23,4 + 3,6 1,4 = 28,44 м2...

Проведение горных выработок нарушает устойчивое напряженное состояние горных пород. Вокруг контура выработки образуются зоны повышенных и пониженных напряжений. Чтобы предотвратить обрушение пород выработку крепят...

Проведение горноразведочной выработки

4.1 Расчет площади поперечного сечения выработки трапецеидальной формы Определение размеров выработки в свету. Ширина одно-путевой выработки на уровне кромки подвижного состава: B= m + A + n1 ,м Где: m = 0...

Так как выработка бремсберг имеет срок службы - 14 лет, то рекомендуется проводить выработку арочной формы сечения, крепить рамной арочной крепью и железобетонной затяжкой...

Технологический проект для проведения горизонтальных подземных горных выработок

Форма поперечного сечения выработки выбирается с учетом конструкции и материала крепи, которые в свою очередь, определяются устойчивостью пород в боках и кровле выработки...

Технология разработки штольни в крепких породах

1. Определяется количество воздуха, которое должно проходить по выработке в период её эксплуатации: (1) где - коэффициент, учитывающий неравномерность доставки воздуха, - добыча угля на участках...

Для горизонтальных горно-разведочных выработок установлены две формы поперечных сечений: трапециевидная (Т), прямоугольно-сводчатая с коробовым сводом (ПС).

Различают площади поперечного сечения горизонтальных выработок в све­ту, в проходке и вчерне. Площадь в свету (5 СВ) - это площадь, заключенная меж­ду крепью выработки и ее почвой, за вычетом площади сечения, которая занята насыпанным на почве выработки балластным слоем.

Площадь в проходке (5 П|)) - площадь выработки, какой она получается в процессе проведения до возведения крепи, настилки рельсового пути и устрой­ства балластного слоя, прокладки инженерных коммуникаций (кабелей, возду­хе-, водопроводов и пр.). Площадь вчерне (5 8Ч) - площадь выработки, которая получается при расчете (проектная площадь).

Так как 5 ВЧ = 5 СВ + 5 кр, то расчет площади сечения выработки начинают с расчета в свету, где 5 кр - сечение выработки, занимаемое крепью; Кп„ - коэффи­циент перебора сечения (коэффициент излишка сечения - КИС).

Размеры площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету определяют исходя из условий размещения транспортного оборудования и дру­гих устройств с учетом необходимых зазоров, регламентированных Правилами безопасности.

При этом необходимо рассмотреть следующие возможные случаи проведе­ния выработок и расчета сечения:

1. Выработка проводится с креплением и погрузочная машина работает в за­крепленной выработке. В этом случае расчет ведут по наибольшим габаритам подвижного состава или погрузочной машины.

2. Выработка проходится с креплением, но крепь отстает от забоя более чем на 3 м. В данном случае погрузочная машина работает в незакрепленной части выработки.

При расчете размеров площади сечения по наибольшим габаритам подвиж­ного состава необходимо сделать поверочный расчет (рис. 11):

т + В + п">2й + 2*2+ т + В с. + п; Н р + й 3 > Аз + <* + и-

Расшифровка данных приведена ниже.

3. Выработка проходится без крепления. Тогда размерь! сечения рассчиты­
ваются по наибольшим габаритам проходческого оборудования или подвижного
состава.

Основные размеры подземных транспортных средств стандартизированы с Целью типизации сечений выработок, конструкции крепи и проходческого обо­рудования.

Для выработок трапециевидной формы разработаны типовые сечения с при­менением сплошной крепи, крепи вразбежку, с затяжкой только кровли и с за­тяжкой кровли и боков.

Типовые сечения выработок прямоугольно-сводчатой формы предусмотре­ны без крепи, с анкерной, набрызгбетонной и комбинированной крепями

Горное давление

Создание безопасных условий функционирования подземных сооружений -одна из главных задач обеспечения устойчивости горных выработок. Техноген­ное воздействие горного производства на геологическую среду приводит к но­вому ее состоянию. (Под геологической средой здесь понимается реальное фи­зическое (геологическое) пространство в пределах земной коры, которое харак­теризуется определенным комплексом геологических условий - совокупностью некоторых свойств и процессов).

Возникают количественно и качественно новые силовые поля вокруг горио-геологического объекта как части геологической среды, которые проявляются на границе горная выработка - массив пород, т.е. в незначительных пределах массива пород, окружающего выработку.

Силы, возникающие в массиве, окружающем горную выработку, называют­ся горным давлением. Горное давление вокруг выработок связано с перераспре­делением напряжений при их проведении. Оно проявляется в виде;

1) упругого или упруговязкого смещения пород без их разрушения;

2) вывалообразования (местного или регулярного) в слабых, трещиноватых и

мелкослоистых породах;

3) разрушения и смещения пород (в частности, вывалообразования) под влия­нием предельных напряжений в массиве по всему периметру сечения выработки или на отдельных его участках;

4) выдавливания пород в выработку вследствие пластического течения, в ча­стности со стороны почвы (пучение пород).

Различают следующие виды горного давления:

1. Вертикальное - действует по вертикали на крепь, закладочный массив и является следствием давления массы вышележащих пород.

1. Боковое - является частью вертикального давления и зависит от мощно­сти пород, лежащих над выработкой или разрабатываемым пластом, инженерно-геологических характеристик пород.

3. Динамическое - возникает при больших скоростях приложения нагрузок: взрыв, горный удар, внезапное обрушение пород кровли и т.д.

4. Первичное - давление горных пород в момент проведения выработки.

5. Установившееся - давление горных пород после проведения выработки по прошествии некоторого времени и не меняющееся длительный период ее функционирований.

6. Неустановившееся - давление, изменяющееся с течением времени вслед­ствие ведения горных работ, ползучести пород и релаксации напряжений.

7. Статическое - давление горных пород, в котором инерционные силы от­сутствуют или весьма малы.

Усложнение условий, в которых осуществляется проведение (подземное строительство) горных выработок (большие глубины разработки, многолетняя мерзлота, высокая сейсмичность, неотектонические явления, ускорение и уве­личение объемов техногенного воздействия и пр.), и уровень развития науки позволили создать современные, более приближенные к реальным методы рас­чета горного давлении.

Возникло новое научное направление - механика подземных сооружений. Это паука о принципах и методах расчета подземных сооружений на прочность, жесткость и устойчивость при статических (горное давление, давление подзем-ных вод, изменение температуры и т.п.) и динамических (взрывные работы, землетрясения) воздействиях. Она разрабатывает методы расчета конструкций крепи.

Механика подземных сооружений возникла в результате развития механики горных пород - науки, изучающей свойства и закономерности изменения на­пряженно-деформированного состояния пород в окрестности выработки, а так­же закономерностей взаимодействия пород с крепью горных выработок для создания целесообразных методов управления горным давлением. Механика подземных сооружений оперирует механическими моделями взаимодействия крепи с массивом пород, учитывающими геологическое состояние окружающих выработку пород, и расчетными схемами крепи.

Анализ механических моделей и расчетных схем производится с использо­ванием методов теории упругости, пластичности и ползучести, теории разруше­ния, гидродинамики, строительной механики, сопротивления материалов, тео­ретической механики.

Для горизонтальных горно-разведочных выработок установлены две формы поперечных сечений: трапециевидная (Т) и прямоугольносводчатая с коробовым сводом (ПС). На рис. 9-10 показаны типовые сечения горных выработок различной формы.

Различают площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету, в проходке и вчерне. Площадь в свету (S CB) - это площадь, заключенная между крепью выработки и ее почвой, за вычетом площади сечения, которая занята насыпанным на почве выработки балластным слоем (при его наличии).

Площадь в проходке (5 пр) - площадь выработки, какой она получается в процессе проведения до возведения крепи, настилки рельсового пути, устройства балластного слоя и прокладки инженерных коммуникаций (кабелей, воздухо-, водопроводов и пр.). Площадь вчерне (S BH) - площадь выработки, которая получается при расчете (проектная площадь).

Допустимые превышения площади в проходке над проектной (вчерне) приведены в табл. 2.

Таблица 2

Рис. 9.1. Типовое сечение выработок трапециевидной формы с деревянной крепью: а - скреперная доставка породы; б - конвейерная доставка породы; в -ручная откатка породы; г - локомотивная откатка породы; д - двухпутевая выработка с локомотивной откаткой породы

Рис. 10. Типовое сечение выработок с монолитной бетонной крепью с локомотивной откаткой породы: а - однопутевая; б - двухпутевая

Рис. 9.2. Типовое сечение выработок прямоугольно-сводчатой формы без крепления или с анкерным (набрызг-бетонным) креплением: а - скреперная доставка породы; б - конвейерная доставка породы; в -ручная откатка породы; г - локомотивная откатка породы; д - двухпутевая выработка с локомотивной

откаткой породы

Таким образом, площадь сечения выработки в проходке

или, с другой стороны,

Так как S B4 = S CB + S Kр, то расчет площади сечения выработки начинают с расчета в свету, где S Kp - сечение выработки, занимаемое крепью; К п - коэффициент перебора сечения (коэффициент излишка сечения - КИС).

Размеры площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету определяют исходя из условий размещения транспортного оборудования и других устройств с учетом необходимых зазоров, регламентированных Правилами безопасности.

При этом необходимо рассмотреть следующие возможные случаи проведения выработок и расчета сечения:

• 1. Выработка проходится с креплением, и погрузочная машина работает в закрепленной выработке. В этом случае расчет ведут по наибольшим габаритам подвижного состава или погрузочной машины.
• 2. Выработка проходится с креплением, но крепь отстает от забоя более чем на 3 м. В данном случае погрузочная машина работает в незакрепленной части выработки.

При расчете размеров площади сечения по наибольшим габаритам подвижного состава необходимо сделать поверочный расчет (рис. 11):

Расшифровка данных приведена ниже (табл. 5).

3. Выработка проходится без крепления. Тогда размеры сечения рассчитываются по наибольшим габаритам проходческого оборудования или подвижного состава.

Основные размеры подземных транспортных средств стандартизированы с целью типизации сечений выработок, конструкции крепи и проходческого оборудования.

Для выработок трапециевидной формы разработаны типовые сечения с применением сплошной крепи, крепи вразбежку, с затяжкой только кровли и с затяжкой кровли и боков.

Типовые сечения выработок прямоугольно-сводчатой формы предусмотрены без крепи, с анкерной, набрызг-бетонной и комбинированной крепями.

Основные размеры типовых сечений выработок типа Т и ПС даны в табл. 3 и 4.

Таблица 3

Основные размеры сечений выработок трапециевидной формы (Т)

Обозначе-	Размеры сечения, мм				Обозначе-	Размеры сечения, мм
				Площадь сечения в свету, м 2					Площадь сечения в свету, м 2

Таблица 4

Основные размеры сечений выработок прямоугольно-сводчатой

формы (ПС)

Обозначение	Размеры сечения, мм					Площадь сечения в свету, м 2

Рис. 11. Схемы условий работы погрузочной машины в забое: а - в незакрепленном призабойном пространстве; б - в закрепленном призабойном пространстве

Расчетные формулы для определения размеров сечений выработок типов Т и ПС приведены в табл. 5, 6.

Таблица 5

Выработки трапециевидной формы

		Обозначение	Расчетные формулы
	Транспортного оборудования		Выбирается по каталогам
	Свободного прохода
	От почвы до головки рельс		h =hi + h p + 1/3 /г шп
	Балластного слоя (трапа)
	Выработки от головки рельса		Выбираются
	до верхняка		в соответствии с ПБ
	Выработки в свету:
	без рельсового пути
	при скреперной уборке породы
	при конвейерной доставке породы		h 4 = h + hi
	при наличии рельсового пути:
	без балластного слоя		h 4 = h + hi
	с балластным слоем		h 4 = h + Л3-Л2
	Выработки вчерне:
	без балластного слоя		hs = h 4 + d + ti
	с балластным слоем		hs = h 4 + hi + d + ti
	Транспортного оборудования		Из каталогов оборудования
	Свободного прохода на высоте h		Выбираются в соответствии с ПБ
	Прохода на уровне транспортного оборудования
	В свету на уровне транспортного оборудования:
	при скреперной уборке		Ь = В + 2т
	однопутевой		Ь = В + т + п
	двухпутевой		Ь = 2В + с + т-п
	Выработки в свету по верхняку: без рельсового пути		b = b-2{h-H) ctga
	при наличии рельсового пути		B=b- 2{hi - H) ctga
	По подошве:
	без рельсового пути		bi = b + 2 H ctga
	при наличии рельсового пути без балластного слоя		Z>2 = 6 + 2(#+/ji)ctga
	с балластным слоем		Z>2 = 6 + 2(#+/ji)ctga

		Обозначение	Расчетные формулы
	Выработки вчерне:
	верхнего основания		Ьз = b+ 2 (d + t 2) sina
	нижнего основания с балластным слоем	Ьа	Ьа = Ьз + 2 hs ctga
	без балластного слоя		Ьа = b 2 + 2 {d + t 2) sina
	Между транспортным оборудовани-		Выбирается согласно ПБ
	ем и стенкой выработки		(т > 250 мм, с > 200 мм)
	Между подвижными составами
	Стоек, верхняка из кругляка
			Расчетное
Расстояние, мм	От оси пути (конвейера) до оси выработки: однопутевой		к = (щ + Ы 2 )-Ы 2
	двухпутевой		к = Ы 2 -(щ+Ы 2 )
	Поперечного сечения: в свету		Р = Ь + 62 + 2Л4/sin a
			Pi = Ьз + Ьа + 2/г5/sin a
	Поперечного сечения: в свету		S CB = /24(61 + b 2 )l 2
			S m = /25(63 + 6 4)/2

Таблица 6

Выработки прямоугольно-сводчатой формы

		Обозначение	Расчетные формулы
	при набрызг-бетонной, штанговой и комбинированной крепях		ho = bl4
	при бетонной крепи		ho = b/2
	Выработки в свету:
	без рельсового пути:
	при скреперной уборке породы		h 4 = h + ho
	при конвейерной		h 4 =h + /?2 + ho
	при наличии рельсового пути: без балластного слоя		h 4 = h + /?2 + ho
	с балластным слоем		h 4 = h + ho
	Выработки вчерне		hs = h + hi + ho +1
	Стенки выработки вчерне:
	при скреперной уборке породы
	с балластным слоем (трапом)		he = h + hi
	Транспортного оборудования		Выбирается по каталогам
	Выработки в свету:
	однопутевой		b=В + m+n
	двухпутевой		b = 2B + c + m + n
	Выработки вчерне		bo = b + 2t
	Осевой дуги свода:
	при ho = Ы4		R = 0,%5b
	при ho = Ы 3		R = 0,6926
	Боковой дуги свода:
	при ho = ЫА		r = 0,1736
	при ho = ЫЪ		r = 0,262b
Периметр поперечного выработки,
	при ho = ЫА: без балластного слоя		P = 2he+ 1,219
	с балластным слоем при ho = b/3: без балластного слоя		P = 2h+ 1,219 P = 2he + 1,33 b
	с балластным слоем		P = 2h+ 1,33 b

		Обозначение	Расчетные формулы
Периметр поперечного выработки,	Вчерне: при ho = Ы4 при ho = Ы 3		/>1=2*6+1,19*0 />! = 2*6+1,33 bo
Площадь поперечного сечения выработки, м 2
	при ho = ЫА при ho = Ы 3		S CB = b(h + 0,15b) S CB = b(h + 0,2b)
	без крепи или штанговой крепи		S B4 = b(h 6 +0,n5b)
	при набрызг-бетонной и комбинированной крепи при бетонной крепи прямоугольной части выработки		S B4 = bo(h 6 +0,15b) S B ч = S CB + S+ S 2 + S 3 S = 2A 6 /[
	сводчатой части выработки		S 2 = 0,157(1 + Ao/6)(6i 2 -6 2)
	подпочвенной части крепи	S 3	Si = 2/27/ + hg(t}-t)
Размеры подпочвенной части крепи			Выбираются в зависимости от свойств пород и ширины
	Высота разделки		выработки

Все горизонтальные выработки, по которым производится транспортирование грузов, должны иметь на прямолинейных участках зазоры между крепью или размещенным в выработке оборудованием, трубопроводами и наиболее выступающей кромкой габарита подвижного состава не менее 0,7 м {п > 0,7) (свободный проход для людей), а с другой стороны - не менее 0,25 м (т > 0,25) при деревянной, металлической и рамных конструкциях железобетонной и бетонной крепи и 0,2 м - при монолитной бетонной, каменной и железобетонной крепи.

Ширина свободного прохода должна быть выдержана на высоте выработки не менее 1,8 м (h = 1,8).

В выработках с конвейерной доставкой ширина свободного прохода должна быть не менее 0,7 м; с другой стороны - 0,4 м.

Расстояние от верхней плоскости ленты конвейера до верхняка или кровли выработки - не менее 0,5 м, а у натяжных и приводных головок - не менее 0,6 м.

Зазор с между встречными электровозами (вагонетками) по наиболее выступающей кромке - не менее 0,2 м (с > 0,2 м).

В местах сцепки-расцепки вагонеток расстояние от крепи или размещаемого в выработках оборудования и трубопроводов до наиболее выступающей кромки габарита подвижного состава должно быть не менее 0,7 м с обеих сторон выработки.

При откатке контактными электровозами высота подвески контактного провода должна быть не менее 1,8 м от головки рельса. На посадочных и погрузочно-разгрузочных площадках, в местах пересечения выработок с выработками, где имеется контактный провод и по которым передвигаются люди, - не менее 2 м.

В околоствольном дворе - в местах передвижения людей до места посадки - высота подвески не менее 2,2 м, в остальных околоствольных выработках - не менее 2 м от головки рельсов.

В околоствольных дворах, на основных откаточных выработках, в наклонных стволах и уклонах при применении вагонеток емкостью до 2,2 м 3 должны применяться рельсы типа Р-24.

Шахтные рельсовые пути при локомотивной откатке, за исключением выработок с пучащей почвой и со сроком службы менее 2 лет, должны быть уложены на щебеночном или гравийном балласте из крепких пород с толщиной слоя под шпалами не менее 90 мм.

Для штолен и других подземных горных выработок выделяют понятия: площадь поперечного сечения «вчерне» - без крепления; «в свету» - закрепленная выработка; «в проходке» - с учетом неточностей отбойки контуров горной выработки, примерно на 10 % больше сечения «вчерне». При проходке придерживаются стандартных размеров выработки в ее поперечном сечении, которому придают или форму трапеции, когда применяют деревянную крепь или сводчато-прямоугольную при бетонной крепи

Площадь поперечного сечения «вчерне» рассчитывается с учетом диаметра элементов крепи, ширины зазоров между крепью и стенками выработки. Поперечное сечение выбирается также из расчета применения крепи, высоты выработки, зазоров между крепью и боковыми породами, высоты и ширины откаточного оборудования, ширины свободного прохода, высоты балластного слоя. Для расчета ширины выработки по кровле и подошве и площади сечения учитываются допустимые зазоры между стенками, кровлей выработки и откаточным оборудованием, которые устанавливают на основании требований техники безопасности и приводятся в справочной литературе.

Все горизонтальные горные выработки проходятся с некоторым подъемом (0,002-0,008) для удаления воды из выработки самотеком.

Штрек- горизонтальная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проходимая по простиранию тел полезных ископаемых при наклонном их залегании, а при горизонтальном залегании тела -в любом направлении по протяженности месторождения.

Квершлаг - горизонтальная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проходимая по вмещающим породам или по телу полезного ископаемого под углом к их простиранию, чаще всего вкрест простирания.

Орт проходится по мощности полезному ископаемому и не выходит за его пределы.

Рассечка проходится из другой выработки под любым углом к телу полезных ископаемых, может выходить за его пределы. Длина обычно небольшая и не превышает 20-30м.

Вертикальные выработки.

Шурф - вертикальная выработка квадратного, прямоугольного или круглого сечения (шурфы круглого сечения носят название дудок), имеющая непосредственный выход на земную поверхность. Из шурфов нередко проходят горизонтальные выработки: рассечки, квершлаги, штреки.

Имеет типовые размеры в свету и чаще всего прямоугольную форму поперечного сечения (рис. 5, 6; табл. 2). Площадь сечения шурфа в общем случае зависит от его глубины. Шурфы сечением 0,8 и 0,9 м2 проходятся на глубину до 20 м, шурфы сечением 1,3 м2 проходятся на глубину до 30 м, 3,2 м2 предусмотрено проходить на глубину до 40 м. Площадь сечения и размеры шурфа вчерне определяется в зависимости от толщины крепи. Действительная площадь сечения в проходке несколько больше. Допускается увеличение площади в 1,04-1,12 раза.

Проходческое звено, как правило, состоит из трех человек: двое на поверхности, один в шурфе, при площади поперечного сечения более 2 м2 на забое могут работать двое проходчиков.

Шахтный ствол имеет большее, чем шурфы сечение, большую глубину. Форма сечения обычно квадратная, размером от 4-6 до 10-16 м2 (в зависимости от глубины, объема работ и сроков выполнения). Имеет выход на дневную поверхность; В некоторых случаях шахтный ствол проходится из горизонтальных подземных выработок, например из штолен, и называются «слепыми».

Гезенк в отличие от шахтного ствола не имеет непосредственного выхода на дневную поверхность, служит для спуска грузов и людей с верхнего на нижние горизонты.

Наклонные выработки.

Уклон проходиться по падению пласта полезного ископаемого. При добыче полезного ископаемого используется обычно для подъема грузов с нижнего горизонта на верхний.

Бремсберг также проходиться по падению полезного ископаемого, но в отличие от уклона используется для спуска грузов и людей с нижнего на верхний горизонт.

Восстающий - это выработка, которая не имеет выхода на дневную поверхность и проходиться снизу вверх под любым углом.

2. Способы и средства ведения проходческих работ

2.1. Горнотехнические характеристики и классификации горных пород

Физико-механические свойства горных пород являются главными факторами, определяющими выбор оборудования и технологию добычи. К наиболее существенным из этих свойств относятся крепость и устойчивость.

Крепость - комплексная характеристика горных пород, характеризующая их сопротивляемость разрушению и зависящая от таких свойств как твердость, вязкость, трещиноватость, и от наличия прослоек и включений. Понятие крепости введено проф. М. М. Протодьяконовым, который предложил для ее количественной оценки использовать коэффициент крепости f. В первом приближении величина f обратно пропорциональна пределу прочности породы при сжатии сж. Поскольку коэффициент крепости связан с прочностью пород, его можно рассчитать в простейшем случае по формуле

где - предел прочности пород при сжатии, Па, для многих пород составляет от 5 до 200 МПа.

Горные породы по сопротивляемости разрушению от воздействия внешних сил классифицируют по относительной крепости, удельной работе разрушения, буримости и взрываемости.

Классификация горных пород по крепости разработана М. М. Протодьяконовым в 1926 г. Согласно этой классификации все горные породы разбиты на 10 категорий. К первой категории отнесены породы наивысшей крепости (f = 20), к десятой - наиболее слабые плывучие породы (f = 0,3),

На выбор метода ведения взрывной отбойки горных пород от массива оказывает влияние взрываемость, под которой понимают сопротивляемость породы разрушению взрывом. Взрываемость определяется количеством эталонного взрывчатого вещества, необходимого для разрушения породы объемом 1 м3 (показатель удельного расхода ВВ). Для определения удельного расхода ВВ (кг/м3) применительно к конкретным породам используют различные классификации пород по взрываемости, например Единую классификацию пород по буримости и взрываемости проф. А. Ф. Суханова.

Буримость горной породы характеризует ее способность сопротивляться проникновению в нее бурового инструмента и интенсивность образования в породе шпура или скважины под действием усилий, возникающих при бурении. Буримость породы характеризуют скоростью бурения (мм/мин), реже - продолжительностью бурения 1 м шпура (мин/м).

Единая классификация горных пород по буримости разработана Центральным бюро промышленных нормативов по труду для нормирования горноразведочных работ. Буримость – это сопротивляемость породы разрушающему действию инструмента в процессе бурения.

Основной критерий для отнесения пород к той или иной категории по буримости - машинное время бурения 1 м шпура в стандартных условиях. В этой классификации породы разбиты на 20 категорий, а по буримости классифицированы только в пределах IV-XX категорий. Породы I-III категорий предусмотрено разрабатывать отбойными молотками.

Другие классификации разработаны для расчета норм и различных расходных показателей применительно к отдельным производственным процессам (например, Единая классификация горных пород по буримости и взрываемости, в основу которой положены скорость бурения и удельный расход взрывчатых веществ).

Устойчивость горных пород - это их способность сохранять равновесие при обнажении. Устойчивость горных пород зависит от их структуры и физико-механических свойств, величины возникающих в породном массиве напряжений. Устойчивость пород является одним из основных признаков для выбора систем подземной разработки, определения ее параметров и способов крепления горных выработок.

По устойчивости горные породы условно разделены на пять групп.

Весьма неустойчивые горные породы, не допускающие обнажения кровли и боков выработки. К ним отнесены плывучие, сыпучие и рыхлые горные породы.

Неустойчивые горные породы, допускающие некоторые обнажения боков выработки, но требующие возведения крепи вслед за проведением выработки. К таким породам отнесены влажные пески, слабосцементированный гравий, обводненные или сильно разрушенные горные породы средней крепости.

Породы средней устойчивости, допускающие обнажение кровли на сравнительно большой площади, но требующие постановки крепи при длительном обнажении. Это достаточно уплотненные мягкие породы средней крепости, реже крепкие и трещиноватые.

Устойчивые породы допускают обнажения кровли и боков на большой площади, поддержание требуется только в отдельных местах. Это мягкие, средней крепости и крепкие породы.

Очень устойчивые допускают без поддержания обнажения на большой площади и длительное время (десятки лет). Крепить выработки в таких породах не требуется.

Таблица 3

Единая классификация горных пород по буримости бурильными молотками и электросверлами для нормирования горнопроходческих работ

Наименование пород:

I 0.1 Глина сухая, рыхлая в отвалах. Лёсс рыхлый, влажный. Песок. Супесь рыхлая. Торф и растительный слой без корней.

II 0.3 Гравий. Суглинок легкий, лёссовидный. Торф и растительный слой с корнями или с небольшой примесью мелкой гальки и щебня.

III 0.5 Галька размером от 10 до 40 мм. Глина мягкая жирная. Песчано-глинистые грунты. Дресва. Лед. Суглинок тяжелый. Щебень различных размеров.

IV 0.8-1.0 Галька размером от 41 до 100 мм. Глина сланцеватая, моренная. Галечно-щебенистые грунты, связанные глиной. Песчано-глинистые грунты, связанные глиной. Песчано-глинистые грунты с включением гальки, щебня и валунов. Соли мелко- и среднезернистые. Суглинки тяжелые с примесью щебня. Угли весьма мягкие.

V 1.2 Алевролиты глинистые, слабо сцементированные. Аргиллиты слабые. Конгломераты осадочных пород. Марганцевые окисные руды. Мергель глинистый. Мерзлые породы I-II категории. Песчаники, слабо сцементированные с песчано-глинистым цементом. Угли мягкие. Мелкие желваки фосфорита.

VI 1.6 Гипс пористый. Доломиты, затронутые выветриванием. Железная руда - синька. Известняки оталькованные. Мерзлые породы III-V категорий. Меловые породы мягкие. Мергель неизмененный. Руды охристоглинистые с включением желваков бурого железняка до 50%. Пемза. Сланцы углистые. Трепел. Угли средней крепости с ясно выраженными плоскостями напластования

Площадь сечения в свету- это площади, ограничен внутр. Контуром крепи и поверх балластного слоя рельсового пути (без учета толщины крепи)

Площадь сечения вчерне – площадь по наружному контуру крепи, включая затяжку и почве выработки.

Площадь ограниченная ее проектным контуром, опр-ся путем сложения размроввыр-ки в свету с толщиной крепи с учетом толщины затяжки и забутовки.

Площадь поперечного сечения выработки в проходке предст собой площадь ограниченную контуром выработки в забое (ее принимают на 3-5 % больше площади вчерне).

15.Устойчивость горных пород (рыхлые, связные, скальные).

По характеру связи между твердыми частицами грунты подразделяются на сыпучие, связные и скальные.

Сыпучие, несвязные грунты характеризуются отсутствием сцепления между частицами, значительной водопроницаемостью, малой сжимаемостью, высокой величиной сил внутреннего трения и быстротой деформаций под нагрузкой.

Связные грунты отличаются малой водопроницаемостью; присутствие в них воды обусловливает молекулярные силы сцепления. Поэтому связные грунты характеризуются значительным оцеплением между частицами, большими деформациями под нагрузкой и длительностью деформаций.

В скальных грунтах их частицы жестко связаны между собой цементирующим веществом, и эта связь при ее нарушении не восстанавливается.

Более полная классификация и характеристика грунтов приведены в справочниках и специальной литературе.

Свойства грунтов оказывают существенное влияние на характер их разработки и производительность машин. В связи с этим при выборе типа машины для земляных работ надо учитывать характерные свойства и состояние разрабатываемых грунтов. Наиболее важные с этой точки зрения свойства грунтов - сопротивление разработке и устойчивость их как основания, на котором установлена машина, определяются в основном гранулометрическим составом и физико-механическими свойствами грунта.

работ надо учитывать характерные свойства и состояние разрабатываемых грунтов. Наиболее важные с этой точки зрения свойства грунтов - сопротивление разработке и устойчивость их как основания, на котором установлена машина, определяются в основном гранулометрическим составом и физико-механическими свойствами грунта.

Гранулометрический состав грунта характеризуется процентным содержанием по весу частиц различной величины. Крупность отдельных частиц нескальных грунтов составляет: гальки 40 мм; гравия 2-40 мм; песка 0,25-5 мм; песчаной пыли 0,05- 0,25 мм; пылеватых частиц 0,005-0,05 мм и глинистых частиц 0,005 мм.

Для оценки наиболее важных физико-механических свойств грунта имеют значение объемная масса, разрыхляемоеть, влажность, угол естественного откоса, связность (сцепление), трещиноватость, слоистость.