Выбор формы поперечного сечения выработки иматериала крепи - файл

1.ВЫБОР ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ

ИМАТЕРИАЛА КРЕПИ

Форма поперечного сечения горизонтальной выработки выбирается с учетом конструкции и материала крепи, которые в свою очередь, определяются устойчивостью пород в боках и кровле выработки. Необходимыми исходными данными для оценки устойчивости контура поперечного сечения являются:

-коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову “ f “;

-объемная плотность породы “ ρ “, кг/м 3 ;

-глубина заложения выработки “ H “, м;

-коэффициент длительной прочности массива пород “ “;

-коэффициент Пуассона “ “.

Выбор формы поперечного сечения выработки и материала крепи производится

вследующем порядке:

1.Ориентировочно определяются прочностные характеристики горной породы

– пределы ее прочности на сжатие: сж 10 f , МПа и растяжение:

р 0,5 f , МПа.

2.С учетом указанной в задании характеристики горных пород определяется категория их по трещиноватости (табл. 1).

3.Показатель устойчивости контура горной выработки вычисляется по формуле:

	у	Н
					.
		10	5
				сж
где, 105 – переводной коэффициент.
	Классификация горных пород по трещиноватости
							Таблица 1
Категория	Степень трещиноватости			Среднее			Удельная
по	(блочности) массива	расстояние между				трещиноватость,
трещиноват				трещинами, м			трещ/м
ости
	Чрезвычайно	До 0,1				Более 10
I	трещиноватые
	(мелкоблочные)
П	Сильнотрещиноватые	0,1 – 0,5				2 – 10
	(среднеблочные)

Ш	Среднетрещиноватые	0,5 – 1,0				1 – 2
	(крупноблочные)

IV	Малотрещиноватые	1,0 – 1,5				0,65 – 1
	(весьма крупноблочные)

V	Практически монолитные	Свыше 1,5				До 0,65

4. По значению Пу выбирается материал для крепления выработки:

-при Пу > 0,20 применяются либо комбинированные крепи, либо тяжелые виды крепи (бетон, железобетон).

-при Пу = 0,15 0,20 в качестве крепи используется дерево;

-при Пу 0,15 в породах 1 и II категории по трещиноватости выработку рекомендуется крепить набрызгбетоном, а в породах III-V категорий по

трещиноватости целесообразнее использовать анкерную крепь;

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

	4
- при Пу<0,05 выработка может	проходиться без крепления, но

окончательно этот вопрос может быть решен лишь после определения запаса устойчивости в боках и кровле выработки.

5.В соответствии с выбранным материалом для крепи, определяется форма поперечного сечения выработки. При креплении выработок деревом форма

поперечного сечения принимается трапециевидная с углом наклона стоек к горизонту α = 83°.

При всех остальных видах крепи выработки проходятся прямоугольно-

сводчатой формы поперечного сечения. Такая же форма придается и выработкам, пройденным без крепления (рис. 1). Эта форма поперечного сечения выработок характеризуется высотой свода “hсв”, радиусом осевой дуги свода “R” и радиусом дуг сопряжений с вертикальными стенками “ r “.

В породах с f > 12 высоту свода рекомендуется принимать

hсв = 0,25 b

где b – ширина выработки вчерне,

В менее крепких породах ( f 12) hсв = 0,33 b Радиусы R и r принимаются следующими:

при hсв = 0,25 b, R 0,9 b и r 0 5 b при hсв = 0,33 b, R b и r 0,26 b.

6. В соответствии с	заданными свойствами пород и
принятой формой	поперечного сечения выработки
определяются значения коэффициентов для расчета		рис.1
запасов устойчивости ее боков и кровли:

а) коэффициент концентрации напряжений в боках выработки К1 , его значения

варьируют в пределах от 1,8 до 3,2, а при расчетах можно принимать К1 = 2,5;

б) коэффициент концентрации напряжений в кровле выработки К2, для выработок трапециевидной формы поперечного сечения К2 = 1, для выработок прямоугольно- сводчатой формы поперечного сечения К2 = 0,4 при hсв = 0,25 b и К2= 0,3

при hсв = 0,33 b;

в) коэффициент бокового распора:


1

где - коэффициент Пуассона;

г) коэффициент структурного ослабления пород Кс., значения которого в зависимости от трещиноватости пород приведены ниже:

Категория пород по	I	II	III	IV	V
трещиноватости

Коэффициент структурного	0,1-0,3	0.3-0,5	0,5-0.8	0,8-1,0	1,0
ослабления Кс


7.	Определяются максимальные и минимальные напряжения на контуре горной
	выработки, МПа:	σmax=10-5 · K1 · ρ · H; σmin=10-5 · K2 · ρ · λ · H.
8.	Вычисляются пределы прочности массива пород на сжатие и растяжение,
	МПа: Rсж = σсж · ξ · Kс;		Rp = σp · ξ · Kс
	где - коэффициент длительной прочности массива пород.

ξ= 1 – 0,7 для кварцевых и подобных пород;

ξ= 0,5 – 0,7 для осадочных пород.

9.Рассчитываются коэффициенты запаса устойчивости боков nб и кровли nкр

nб

R cж

nкр

R p

max

min

nкр > 3.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

10. По полученным значениям nб и nкр окончательно решается вопрос о

необходимости крепления и делается вывод о том, что является менее устойчивым – кровля или бока выработки. Выработка может проходиться без крепления при Пу < 0,05, nб > 3,

1.1 РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ

Размеры поперечного сечения подземных выработок определяются графоаналитическим способом по максимальным габаритам транспортного оборудования (электровоз, вагонетка, скрепер и др.) и с учетом зазоров, предусмотренных Правилами безопасности при геологоразведочных работах.

Определение размеров поперечного сечения выработок, проводимых с электровозной откаткой породы целесообразно начинать с построения почвы выработки с балластным слоем и рельсовыми путями.

В геологоразведке чаще всего применяются рельсы типов Р11, Р18 и Р24 (табл. 2); ширина колеи – 600 мм. Выбор типа рельсов может осуществляться в соответствии с табл. 3.

Техническая характеристика рудничных рельсов

Таблица 2

Тип рельсов

Масса 1 м

Размеры, мм

Ширина

Толщина

рельса, кг

Высота

подошвы

головки

шейки

Р 11

11,2

80,5

7,0

Р 18

18,06

10,0

Р 24

24,04

107

10,5

Рекомендуемые типы рельсов

Таблица 3

Тип выработки

Объем кузова вагонетки, м3

до 1,0

1,0-1,5

свыше 1,5

Протяженные (свыше 300 м)

Р 18

Р 24

выработки

Выработки длиной до 300 м

Р 11

Р 18

Р 24

Рельсы укладываются на брусковые или пластинные шпалы толщиной 120 мм. Длина шпал принимается вдвое больше ширины колеи, расстояние между шпалами не должно превышать 0,7 м.

Толщина балластного слоя выбирается с таким расчетом, чтобы под шпалой находилось не менее 100 мм балласта, а шпала была бы погружена в балласт на 2/3 своей толщины (рис. 2).

С одной стороны выработки настилается пешеходный трап для передвижения людей, с этой же стороны под трапом устраивается дренажная канавка. Размеры поперечного сечения канавки зависят от величины суммарного водопритока в выработку и при притоке до 50 м3 /ч составляют:

ширина по низу . . . . . . . . . . . . . . 200 мм, ширина по верху . . . . . . . . . . . . . 300 мм глубина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 мм, площадь поперечного сечения . . 0,05 м2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис.2. К расчету размеров поперечного сечения выработки.

После построения почвы выработки на чертеж наносят максимальные габаритные размеры транспортного оборудования m и n. Со стороны пешеходного

трапа (на высоте 1800 мм от него) откладывают минимально допустимый зазор между наиболее выступающей частью подвижного состава и крепью (стеной) выработки (точка “ а1"). В соответствии с требованиями Правил безопасности, зазор

принимается равным 700 мм.

С противоположной стороны минимально допустимый зазор (250 мм) между подвижным составом и крепью выработки откладывается на высоте транспортного оборудования (точка " а2" ).

Через точки "а1" и "а2" проводятся линии боковых стенок выработки. Для

выработок трапецевидной формы поперечного сечения линии проводятся под углом= 83° к плоскости почвы, для выработок прямоугольно-сводчатой формы – под углом = 90°.

Высота боковых стенок выработки (рис. 3 приложения) должна быть не менее 1,8 м и выбираться с учетом возможности монтажа вентиляционных труб. Ориентировочно диаметр вентиляционных труб можно принимать равным 500 мм.

Вентиляционные трубы подвешиваются к стенкам или кровле выработок обычно со стороны, противоположной пешеходному трапу, с таким расчетом, чтобы расстояние от них до наиболее выступающей части подвижного состава было бы не менее 200 мм. Разрешается подвеска вентиляционных труб (а также других коммуникаций) и со стороны свободного прохода, на высоте не ниже 1800 мм от пешеходного трапа. Если вентиляционные трубы подвешиваются на сопряжении свода выработки с вертикальной стенкой (рис. 3), то высоту вертикальной стенки выработки можно принимать равной:

h3 h4 0,2 Dв 2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

где h4 - высота транспортного оборудования от пешеходного трапа, м; Dв - диаметр вентиляционных труб, м; 0,2 - зазор между транспортным оборудованием и

трубопроводом, м.

При этом необходимо, чтобы соблюдалось условие: h3 1,8 м

При построении поперечного сечения выработок прямоугольно-сводчатой

формы через верхние точки А и Б боковых стенок проводится линия свода, которая представляет из себя трехцентровую кривую (см. рис.1).

Площадь поперечного сечения выработок “в свету” Sсв и их периметр Рсв

вычисляются по формулам:

для выработок с трапециевидной формой поперечного сечения:

Sсв

B1 B2

h3 ; Рсв

2h3

B1 B2 (см. рис. 3а)

sin

2

для выработок с прямоугольно-сводчатой формой сечения при hсв = 0,25 B Sсв = B (h3 + 0,175 B), Pсв = 2 h3 + 2,21 B;

при hсв = 0,33 B

Sсв = B (h3 + 0,26 B), Pсв = 2 h3 + 2,33 B.

После построения поперечного сечения выработки “в свету” строится сечение “вчерне”. При этом в случае крепления выработок деревом диаметры стоек и верхняка ориентировочно принимаются равными 200 мм, а толщина затяжки 50 мм.

Затяжка боков в породах с f 8 не производится. При креплении выработок

набрызгбетонной крепью толщина крепи принимается равной 50 мм. В выработках, пройденных без крепления или закрепленных анкерной крепью, площади поперечного сечения “в свету” и “вчерне” отличаются лишь на величину площади поперечного сечения балластного слоя. Площади и периметры поперечного сечения выработок трапециевидной и прямоугольно-сводчатой формы “вчерне”

вычисляются по формулам:

для выработок с трапециевидной формой поперечного сечения:

S			B3 B4	H		P	2H5	B	B
	ч				;
		2		5		ч	SI N	3	4

для выработок с прямоугольно-сводчатой формой сечения при hсв = 0,25 B

Sч = B1 (h3 + h2 + 0,175B1); Pч = 2 (h3 + h2) + 2,21B1;

при hсв = 0,33 B

Sч = B1 (h3 + h2 + 0,26B1); Pч = 2 (h3 + h2) + 2,33B1 (см. рис. 3б)

Полученные расчетные значения площади поперечного сечения выработки округляются в большую сторону до + 0,05 м2, а периметра – до + 0,05 м.

При использовании породопогрузочных машин высота выработки должна быть такой, чтобы между кровлей выработки и поднятым ковшом погрузмашины оставался зазор не менее 50 мм.

Расчет поперечного сечения выработки при скреперной уборке породы ведется по габаритным размерам скрепера (рис. 4 приложения). При доставке породы скрепером от забоя к устью выработки дренажная канавка не сооружается, движение людей по выработке в процессе уборки породы запрещено, поэтому место для прохода людей и настилка пешеходного трапа не предусматривается.

Зазор между перемещающимся скрепером и стенками выработки откладываются на уровне его высоты и может приниматься равными 0,25 м при скреперах

емкостью q 0,16 м3 и 0,30 м при скреперах большей вместимости, рис. 4.

Высота выработки “в свету” должна быть не менее 1,8 м.

В выработках, закрепленных деревом, для предохранения стоек от повреждения их движущимся скрепером, делается обшивка стоек из досок или горбыля толщиной 50 мм. Высота обшивки принимается равной 1,5 высоты скрепера.

1.ВЫБОР ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ