Определение размеров поперечного сечения выработки

Прямоугольно-сводчатую форму поперечного сечениярекомендуют применять в  устойчивых породах, когда запас прочности составляют не менее 4. Такую же форму имеет сече­ние выработки, пройденной в недостаточно устойчивых породах, когда запасы прочности породного массива по контуру сечения можно компенсировать возведением в выработке облегченной крепи — анкерной, набрызгбетонной или комбинированной (анкерная с металлической сеткой, анкерная с набрызгбетоном по металлической сетке).

Если же запас прочности пород существенно ниже указанного значения, то грузонесущей способности облегченной крепи оказывается недостаточно. В таких условиях выработке придают трапециевидную форму сечения, в которой возводят рамную крепь, преимущественно из дерева.

Предварительно выбор крепи и, соответственно, формы поперечного сечения можно произвести на основании расчета показателя устойчивости П_у.

Вычисляют показатель устойчивости контура горной выработки:

П_у   = g H /σ_сж                                                       (1)

где: σ_сж – предел прочности породы при сжатии (ориентировочно можно принять σ_сж =10⁶f, гдеf - коэффициент крепости по  шкале проф. М.М. Протодьяконова); g- объемная масса породы, кг/м³; H– глубина заложения выработки, м.

По полученному значению П_у выбирают материал для крепления выработки:

ü при П_у > 0.20 применяют либо комбинированные крепи, либо тяжелые виды крепи (бетон, железобетон);

ü при П_у = 0.15-0.20 в качестве крепежного материла рекомендуется применять дерево или металл (в зависимости от срока службы выработки);

ü при П_у = 0.05-0.15 в породах I и II категории по трещиноватости (сильнотрещиноватые) выработку крепить набрызгбетоном, а в породах III-IV категорий (среднетрещиноватые) целесообразнее использовать анкерную крепь;

ü при П_у < 0, 05 выработку, можно проходить без крепления.

3. В соответствии с выбранным материалом для крепления, определяют форму поперечного сечения выработки.

При креплении выработок деревом форма поперечного сечения принимается трапециевидная или прямоугольная; металлом – арочная (прямоугольная).

При всех остальных видах крепи поперечное сечение выработки принимают прямоугольно-сводчатой формы. Такую же форму придают и выработкам, пройденным без крепления.

Определение размеров поперечного сечения выработки

Размеры поперечного сечения подземных выработок определяют графоаналитическим способом по максимальным габаритам транспортного оборудования (электровоз, ПДМ, автосамосвал, конвейер и т.д.) с учетом необходимых зазоров (предусмотренных ЕПБ-подземные).

Рельсовый транспорт

Определение размеров поперечного сечения целесообразно начинать с построения почвы выработки с балластным слоем и рельсовыми путями.

Рельсовый путь состоит из основания, которым является почва выработки, и верхнего строения — балластного слоя, шпал, рельсов и скреплений.

1 – рельс; 2 – костыль; 3 – подкладка; 4 – шпала; 5 – балластный слой; 6 – водоотливная (водосточная) канавка; 7 – пешеходный трап

Расстояние между внутренними гранями головок рельсов называют шириной рельсовой колеи. Нормальная ширина колеи для подземных путей рудных шахт установлена —750 мм.

Балластный слой обеспечивает равномерную передачу нагрузки на нижнее основание, сглаживает неровности почвы выработки, динамические нагрузки на колёса и рельсы. Материалом для балласта служит щебень крепких и средней крепости пород с крупностью кусков 20 – 70 мм. Толщина балластного слоя под шпалой – не менее 100 мм, пространство между шпалами засыпают балластом на 2/3 толщины шпалы. Для расчета упрощенно можно принять: высоту шпалы – 130 мм, длину шпалы – 1200 мм, высоту рельса – 110 мм.

С противоположной стороны выработки настилают пешеходный трап для передвижения людей шириной 500 мм и высотой 50-100 мм, с этой же стороны под трапом устраивают дренажную канавку.

После построения почвы выработки на чертеж наносят максимальные габаритные размеры транспортного оборудования (Приложения 3 и 4). Со стороны пешеходного трапа (на высоте 1800 мм от него) откладывают минимально допустимый зазор между наиболее выступающей частью подвижного состава и крепью (стенкой) выработки. 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 откладывают на высоте транспортного оборудования.   

Через построенные точки проводят линии боковых стенок выработки. Для выработок трапециевидной формы поперечного сечения линию проводят под углом a = 83-85° к плоскости почвы, для выработок прямоугольно-сводчатой формы – под углом a = 90°.

Высота выработки должна выбираться с учетом возможности монтажа вентиляционных труб (ориентировочно диаметр вентиляционных труб можно принимать равным 500 мм).

Вентиляционные трубы подвешивают к стенкам или кровле выработок обычно со стороны, противоположной пешеходному трапу, с таким расчетом, чтобы расстояние отних 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. При откатке контактными электровозами и при отсутствии специального отшитого прохода для людей высота выработки от головки рельс до контактного провода должна быть не менее 2000 мм;

Расчетную высоту выработки проверяют по параметрам выбранного погрузочного оборудования в рабочем положении (приложение 5). Зазор между кровлей и выступающей частью поднятого ковша следует принимать не менее 250 мм (при этом необходимо учиты­вать, что обычно погрузку породы производят в незакрепленной части выработки). Зазоры между породопогрузочной машиной и крепью (стен­кой) выработки должны быть: с противоположной пульту управления стороны - не менее 250 мм, со стороны пульта управления - не менее 500 мм от наиболее выступающей части машины.

Площадь поперечного сечения выработки трапециевидной формы «в свету» (см. рис.) вычисляют по формуле:

где l₁ l₂ – ширина выработки в свету по кровле и почве, соответственно, м; h – высота выработки от балластного слоя до верхняка, м.

По полученному расчетному результату принимают ближайшее большее типовое сечение (Приложение 2). В случае, когда расчетная площадь поперечного сечения выработки в свету превышает наибольшую типовую, для дальнейших действий принимают расчетную площадь поперечного сечения выработки в свету.

После построения поперечного сечения выработки «в свету», строят сечение ее «вчерне». При этом в случае крепления выработок де­ревом диаметры стоек и верхняка крепи ориентировочно принимать равными 200мм, а толщину клиньев и затяжки в кровле и боках выработки – 50 мм (за­тяжку боков в породах с f³8 не производят).

Площадь поперечного сечения выработки трапециевидной формы «вчерне» вычисляют по формуле (см. рис.).

где l₃ l₄ – ширина выработки вчерне по кровле и почве, соответственно, м; H – высота выработки вчерне, м.

Построение поперечного сечения выработки прямоугольно-сводчатой формы «вчерне» и «в свету» производят с учетом следующих рекомендаций.

В породах с коэффициентом крепости f  > 12 высоту свода принимать h_СВ = ¼ b, где b – ширина выработки. В породах менее крепких f ≤ 12 высота свода h_СВ = 1/3 b.

Радиусы R и r принимать следующие:

при h_СВ = ¼ b R = 0,9 B и r = 0,17 B,

при h_СВ = 1/3 b R = 0,7 B и r = 0,26 B,

Площадь поперечного сечения в свету: 

при h_СВ = ¼ b S_СВ = B(h_б + 0,175B),

при h_СВ = 1/3 b S_СВ = B(h_б + 0,2B),

где h_б – высота боковой (прямоугольной) стенки выработки.

Площадь поперечного сечения вчерне определяют с учетом толщины принятой крепи и площади балластного слоя.

При бетонной крепи толщину стенок и свода принимать равной 200 мм. При креплении вы­работок набрызгбетонной крепью толщину крепи принимать 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.

По полученному расчетному результату принимают ближайшее большее типовое сечение (Приложение 2). В случае, когда расчетная площадь поперечного сечения выработки в свету превышает наибольшую типовую, для дальнейших действий принимают расчетную площадь поперечного сечения выработки в свету.

Принятую к использованию площадь поперечного сечения выработки в свету проверяют по скорости движения воздуха.

где v – скорость воздушной струи при данных размерах поперечного сечения выработки, м/с; Q – количество воздуха, проходящего по выработке; S – площадь сечения выработки в свету, м²; v₁ – допустимая по ЕПБ скорость воздушной струи для данной выработки, м/с (v₁ = 6 м/с).    

Автотранспорт

Автомобильный транспорт рекомендуется применять в выработках прямоугольно-сводчатой формы поперечного сечения, проводимых без крепления или с применением анкерной, бетонной, железобетонной или торкретбетонной крепей.

Порядок расчета параметров поперечного сечения выработки аналогичен изложенному в п. 2.1 с учетом некоторых особенностей, изложенных ниже.

Сечения горных выработок при применении самоходного оборудования:

1 – силовой кабель; 2 – знак пешеходного движения; 3 – светильник; 4 – знак скорости движения; 5 – вентиляционный став; 6 – подвеска осветительных сигнальных кабелей; 7 – водоотливная канавка; 8 – пешеходная дорожка (трап)

Ширина горной выработки при использовании самоходного оборудования (рис., а) складывается из ширины а пешеходной дорожки (а), ширины транспортного оборудования (А) и минимального расстояния между транспортным оборудованием и стенкой выработки (С), т.е. В = а + А + С. При отсутствии пешеходной дорожки (рис., б) В = А + 2С.

В транспортных выработках на отечественных рудниках, где имеет место движение машин и пешеходов, предусматривают тротуар шириной 700-800 мм и высотой 200 мм. Зазор между транспортным средством и стенкой выработки со стороны тротуара должен быть не менее 1200 мм, с противоположной стороны, а также при отсутствии пешеходного движения зазор между стенкой выработки (крепью) и транспортным средством – не менее 500 мм. На поворотах проезжая часть должна быть расширена на величину выбега, при этом необходим поперечный уклон дороги в зависимости от радиуса поворота и конструктивных особенностей машины (на 300-500 мм).

Остальные расчеты, включая проверочные, аналогичны п.2.1.

ОФОРМЛЕНИЕ РАБОТЫ

В начале записки помещают титульный лист (приложение 7), оглавление и исходные данные на курсовой проект (приложение 1); в конце записки приводят список литературы.

В пояснительной записке приводят исходные данные; обосновывают выбор формы поперечного сечения выработки, приводят расчеты и расчетные схемы по определению параметров выработки.

Текст пояснительной записки должен быть напечатан (шрифт Times 12, интервал полуторный) или напи­сан от руки четким разборчивым почерком чернилами или пастой (кроме красного цвета) на листах бумаги формата А4 с оставлением полей: левое поле - 30 мм, правое - 10 мм, верхнее - 15 мм, нижнее - 20мм.

Предложения строят в безлично-именной форме. Запрещаются зачеркивания текста, помарки, сокращения слов, кроме общепринятых (КПД — коэффициент полезного действия, проч. — прочие, т. е. — то есть, и т. д. — и так далее).

Весь материал записки должен иметь сквозную нумерацию страниц. Страницы нумеруют по нижнему полю. При аналитических расчетах сначала записывают в символах за­висимость, ставят знак равенства, в последовательности размещения символов подставляют их цифровые значения и после второго знака равенства записывают результат вычислений. Ниже формулы дается расшифровка входящих в нее параметров. Значения параметров обосновываются ранее, либо приводятся со ссылками на источник при расшифровке символов. Расчеты проводятся с точностью, принятой для данного показателя или параметра.

Ссылки на литературный источник даются в квадратных скобках с указанием порядкового номера в списке использованных источников. Они должны помещаться в тексте в соответствии с использованием технической литературы.

На листе формата А4 вычерчивают в масштабе продольный разрез выработки в проходке с расположением проходческого оборудования, а также поперечное сечение оборудованной выработки с нанесением необходимых размеров, оборудования и устройств. Оборудование изображают схематически. Масштаб изображений рекомендуется выбирать из ряда 1:20, 1:50 или 1:100.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Мы поможем в написании ваших работ!