ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Текст:

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО – СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Кафедра строительства горных предприятий и подземных сооружений

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Автор: студент гр. ГС-14-2 ________________ /Зверев Г.А./

^{(подпись)} ^(Ф.И.О.)

ОЦЕНКА: _____________

Дата: _________________

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель проекта доц. ________________ /Шубин А.А./

^{(должность)
(подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2016

Аннотация.......................................................................
............................................................... 3

Классификация подземных горных выработок.......................................................................
.. 4

Вертикальные горные выработки.......................................................................
.................... 5

Горизонтальные горные выработки.......................................................................
................. 6

Наклонные горные выработки.......................................................................
......................... 7

Специальные горные выработки.......................................................................
..................... 8

Околоствольный двор............................................................................
.................................. 9

Деревянная рамная крепь...........................................................................
................................ 11

Характеристика типа крепи...........................................................................
........................ 11

Технологическая схема возведения......................................................................
................. 11

Анкерная крепь...........................................................................
................................................ 12

Характеристика типа крепи...........................................................................
........................ 12

Анкерная с подхватами......................................................................
.................................... 12

Технологическая схема возведения......................................................................
................. 12

Монолитная бетонная........................................................................
......................................... 13

Характеристика типа крепи...........................................................................
........................ 13

Технологическая схема возведения......................................................................
................. 13

Металлическая арочная из СВП.............................................................................
................... 14

Характеристика типа крепи...........................................................................
........................ 14

Технологическая схема возведения арочной крепи............................................................ 15

Расчет площади сечения выработок по габаритам.................................................................. 16

транспортных средств.........................................................................
....................................... 16

Проверка выработки по скорости движения воздушной струи............................................ 18

Подбор сечений водоотливных канавок.........................................................................
......... 19

Подбор элементов верхнего строения пути............................................................................
. 19

Расчет паспорта БВР.............................................................................
...................................... 20

Расчет количества зарядов БВР.............................................................................
................ 20

Определение числа шпуров..........................................................................
......................... 21

Расчет скорости проведения выработки.......................................................................
........ 21

Способы и технологические схемы сооружения горизонтальных и наклонных выработок 22

Способы и технологические схемы сооружения стволов шахт............................................. 25

Заключение......................................................................
............................................................ 27

Список литературы......................................................................
............................................... 28

1. Аннотация

В настоящей курсовой работе представлен вариант решения индивидуального задания, выдаваемого студентам второго курса с целью закрепления знаний по дисциплине «Основы строительства горных предприятий» путём самостоятельного проектирования горных выработок, а именно: определения формы и размеров поперечного сечения выработок, выбора способа размещения транспорта, а также изучения некоторых дополнительных материалов, сопряжённых или так или иначе связанных в технологическом плане с рассматриваемыми, что, в сочетании с исследованием технологии возведения различных видов крепи и их особенностей, позволяет овладеть навыком правильного, а главное, с экономической точки зрения, выгодного подбора способа решения задач при строительстве.

Стоит отметить, что в данной курсовой работе чертежи поперечных сечений горных выработок и их характерные узлы выполнены в программной среде «AutoCAD 2015».

2. Классификация подземных горных выработок

Горная выработка — искусственная полость в земной коре, образуемая в результате ведения горных работ. Основными классификационными признаками подземных горных выработок считаются их пространственное расположение и назначение.

2.1. Вертикальные горные выработки

К вертикальным горным выработкам относят шахтные стволы (в том числе слепые), а также шурфы и гезенки (рис. 1).

Ствол (№1 на рис. 1) (эксплуатационный) имеет непосредственный выход на поверхность и обслуживает подземные работы в пределах шахтного поля или отдельной его части (блока, крыла). Такой ствол проходят на большую глубину (до 1000 м и свыше), чаще – круглого поперечного сечения диаметром от 3 – 5 м до 10 – 12 м (иногда и более); в его основании устраивают зумпф

(№13 на рис. 1) для сбора воды или загрузки подъёмных сосудов. Эксплуатационные шахтные стволы бывают главные и вспомогательные. Первые служат для подъёма полезного ископаемого на поверхность, вторые подразделяются на вентиляционные (для проветривания), водоотливные (для откачки воды из шахты), закладочные (для спуска соответствующих материалов) и др.

Главные стволы нередко выполняют одновременно несколько функций и различаются по основному назначению. Иногда их именуют по виду подъёмных сосудов – скиповые, клетевые или скипо-клетевые. Если ствол предназначен для выяснения структуры горных пород, то его называют разведочным. Обычно он имеет небольшое поперечное сечение прямоугольной формы.

Слепой ствол (№16 на рис. 1) отличается от предыдущего тем, что не обладает непосредственным выходом на поверхность, а используется в большинстве случаев для подъёма полезного ископаемого с нижних рабочих горизонтов на верхние. У него, как правило, меньше глубина и размеры поперечного сечения.

Шурф (№20 на рис. 1) – вертикальная (реже крутая) неглубокая горная выработка прямоугольного или квадратного сечения, проходимая непосредственно с поверхности. По назначению различают шурфы эксплуатационные (для вентиляции шахт, водоотлива, транспортирования материалов, спуска и подъёма людей), разведочные (для изучения условий залегания, строения и физико-механических характеристик горных пород), экспериментальные (для проведения натурных опытов и испытаний фильтрационной способности пород).

Гезенк (№18 на рис. 1) – вертикальная или крутонаклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и служащая для спуска полезного ископаемого под действие собственного веса (гравитационных сил) или в специальных сосудах (механическим способом).

2.2. Горизонтальные горные выработки

К горизонтальным горным выработкам относят штольни, тоннели, квершлаги, штреки, орты, просеки. Горизонтальные горные выработки, как правило, имеют незначительный уклон (0,004-0,005) для облегчения транспортировки и обеспечения стока воды к водосборнику.

Штольня (№3 на рис. 1) (горизонтальный шахтный ствол) – выработка, пройденная с поверхности и предназначенная для обслуживания горных работ. Как и стволы, штольни подразделяются на разведочные и эксплуатационные (откаточные, вентиляционные и водоотливные).

Тоннель – горизонтальная или наклонная горная выработка, выходящая обоими концами на поверхность (имеет два устья) и служащая для транспортировки груза или пропускания воды, прохода людей. Штольни и тоннели характерны для гористой местности. В угольной промышленности они почти не встречаются.

Квершлаги (№8, 12 и 15 на рис. 1) – горизонтальные (реже наклонные) горные выработки, не имеющие непосредственного выхода на поверхность и проводимые по вмещающим породам перпендикулярно простиранию месторождения. Предназначены для обслуживания горных работ на основных горизонтах (главные) или вспомогательные (горизонтные), а также на участках (участковые), блоках шахтного поля (блоковые) и т.д.

Штреки (№4, 7, 9 и 14 на рис. 1) – горизонтальные (с углом наклона до 3о) выработки, пройденные в направлении простирания месторождения или вмещающих пород: если по полезному ископаемому, то их называют пластовыми/рудными, а когда по горному массиву - полевыми. В зависимости от конкретного назначения штреки, как и квершлаги, могут быть главными, вспомогательными, вентиляционными, промежуточными, транспортными, этажными, панельными и т.д.

Просеки (№22 на рис. 1) проходят по полезному ископаемому в направлении простирания месторождения параллельно штрекам. От последних отличаются гораздо меньшими размерами поперечного сечения и всегда являются вспомогательными выработками. Преимущественно их используют для проветривания и транспортирования грузов.

Орт (№5 на рис. 1) – выработка между висячим и лежачим боками мощной наклонной или крутой залежи полезного ископаемого. Предназначается для перемещения различных грузов (угля, породы, материалов и т.д.), а также проветривания, прохода людей, монтажа оборудования, подготовки выемочного участка и т.д.

Все выработки, пройденные по месторождению (пластовый/рудный штрек, просек, орт), не имеют непосредственного выхода на земную поверхность.

2.3. Наклонные горные выработки

К наклонным горным выработкам относят бремсберг, уклон, скат, печь, ходок, лаву, сбойку, а также наклонный ствол, имеющий непосредственный выход на поверхность.

Наклонный ствол (№2 на рис. 1) отличается от вертикального только своим расположением (под углом к горизонту). В большинстве случаев его (с поперечным сечением прямоугольной формы) проводят по залежи полезного ископаемого.

Бремсберг (№21 на рис. 1) – выработка, пройденная, как правило, по полезному ископаемому в направлении падения и предназначена для спусков грузов на основной (откаточный) горизонт. Обычно бремсберг оснащен конвейерной установкой, реже – канатной (в вагонетках или скипах). В зависимости от расположения в шахтном поле он носит конкретные наименования - панельный, этажный промежуточный и т. д. Есть также вспомогательные бремсберги, проведенные параллельно основному и служащие для спуска породы, материалов, оборудования, подачи свежего воздуха.

Уклон (№10 на рис. 1) – горная выработка, используемая для подъёма полезных ископаемых. Его разновидности бывают такие же, как и бремсбергов.

Скат (№6 на рис. 1) – выработка, предназначенная для спуска различных грузов под действием гравитационных сил. Свои наименования скаты получают по типу спускаемых грузов. Печь – выработка, проводимая по направлению восстания пласта или залежи непосредственно по полезному ископаемому и служащая для проветривания, транспортирования грузов и передвижения людей. Печь, из которой начинают добычу, называют разрезной. В качестве таковой может быть и просек. Лава (при добыче угля) - очистная выработка, сооружается по пласту полезного ископаемого для его добычи (как правило, без подрывки боковых пород).

Ходок (№17 и 23 на рис. 1) – горизонтальная или наклонная горная выработка, оборудованная трапами (лестницами) и предназначенная преимущественно для передвижения людей. Большей частью его проводят рядом с уклоном и бремсбергом либо из эксплуатационных штреков в очистные камеры.

Сбойка (№19 на рис. 1) проводится в процессе вскрытия шахтного поля (его части) между двумя главными выработками (стволами или штольнями, шурфами либо слепыми стволами) и служит, в основном, для проветривания. По этому признаку (прямоточное проветривание в период осуществления работ) на практике сбойками часто называют печи и просеки, соединяющие две близко расположенные выработки.

2.4. Специальные горные выработки

К специальным горным выработкам относят камеры, скважины, шпуры и ниши, которые могут располагаться под любым углом к горизонту, в том числе горизонтально и вертикально.

Камера (№11 на рис. 1) – выработка незначительной длины при сравнительно больших поперечных сечениях, не имеющие непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для различных целей: размещение оборудования (насосная, лебедочная и трансформаторная камеры, подстанция, гараж), материалов и инвентаря (запасных частей, ВВ – взрывчатых веществ и т.д.), санитарных служб и др. Камера используется также в качестве очистной или взрывной выработки. Ниша – углубление в очистном забое или стенке горной выработки, необходимое для вспомогательных целей, в частности для начала выемки, монтажа комбайна и его ремонта. На откаточных горизонтах оборудуются ниши для укрытия людей при движении подземного поезда. Скважины – выработки (цилиндрической формы, глубиной 5 м и свыше, диаметром более 75 мм), пройденные в горной породе или полезном ископаемом способом бурения. По назначению их различают как разведочные, эксплуатационные, вспомогательные, взрывные, водопонизительные и водяные. Эксплуатационные служат для добычи газов, нефти и растворенных минеральных веществ, взрывные – размещения в них заряда ВВ, две последние – для откачки воды; вспомогательные делят на лесоспускные, вентиляционные, породопропускные, дегазационные, замораживающие, тампонажные и т.д. Шпур – цилиндрическая полость в горной породе или полезном ископаемом, имеющая глубину и диаметр соответственно до 5 м и 75 мм.24 Предназначается в основном для размещения заряда взрывчатого вещества, используется также для установки анкерной крепи, нагнетания растворов и других целей.

2.5. Околоствольный двор

Околоствольный двор – совокупность образующих его горных выработок (по назначению и конструкции составляющих особую, специальную группу), которые служат для соединения шахтного ствола (стволов) со всеми остальными выработками, а также размещения важных производственных служб (электроподстанции, гаража, водоотлива и др.). Основная функция околоствольного двора – обеспечить бесперебойную работу подъёма и очистных выработок. Это – подземная станция, где осуществляются перевалочные процессы со всеми грузопотоками, и происходит спуск подъём людей. Околоствольные дворы различают по типу подъёмных сосудов (клетевые и скипо-клетевые), количеству въездов (односторонние и двусторонние), расположению выработок (прямолинейные, круговые и тупиковые), числу рельсовых путей в одной выработке (одно-, двух - и многопутевые), по характеру движения составов (кольцевые, челноковые или смешанные). В качестве околоствольных выработок чаще всего используют квершлаги (№12 на рис. 1), камеры (№11 на рис. 1) и полевые штреки (№14 на рис.1).

Виды подземных горных выработок: 1, 2, 16 – стволы (вертикальный, наклонный и слепой), 3 – штольня, 4, 7, 9, 14 – штреки (вентиляционный, откаточный, промежуточный и полевой), 5 – орт, 6 – скат, 8, 12, 15 – квершлаги (восточный, околоствольный и западный), 10 – уклон, 11 – камера, 13 – зумпф, 17, 23 – ходки (камерный и бремсберговый), 18 – гезенк, 19 – сбойка, 20 – шурф, 21 – бремсберг, 22 – просек

3. Характеристика типов крепи

Крепью называется искусственное сооружение, возводимое в подземных выработках для предотвращения обрушения окружающих пород и сохранения необходимых размеров поперечных сечений выработок.

3.1. Деревянная рамная крепь

3.1.1. Характеристика типа крепи

Рамная крепь для крепления горизонтальных и наклонных выработок представляет собой неполную крепежную раму трапециевидной, реже прямоугольной формы. Рама состоит из верхняка, изготовленного из бревна диаметром более 15 см и двух стоек, установленных под углами наклона 80-85°. Соединения стоек с верхняком, называемые замками, могут быть различными, наибольшее распространение получили замковые

соединения «в лапу».

Нижние концы стоек могут быть заострены, что обеспечивает податливость крепи на 100-150 мм. При умеренном горном давлении крепежные рамы устанавливают в выработке на расстоянии между ними 0,5-1,5 м — это крепление «вразбежку», в этом случае пространство между стойками и стенками выработки, а также между верхняками и кровлей выработки затягивают горбылем; при устойчивых боковых породах стенки выработки не затягивают; при повышенном горном давлении или при неустойчивых горных породах крепежные рамы устанавливают вплотную одна к другой — осуществляют сплошное крепление.

3.1.2. Технологическая схема возведения

Все работы в подготовительном забое, и в том числе возведение крепи, производятся согласно утвержденного паспорта. Вначале готовят место для установки крепи – очищают забой от нависших кусков угля и породы, производят разметку и устройство лунок для стоек или углубления для лежня. Глубина лунок от 5см в крепких породах до 15 см в мягких породах. В лунки устанавливают стойки. Для удержания стоек в необходимом положении их раскрепляют с соседними рамами досками или строительными скобами. Стойки устанавливаются комлем вверх, чтобы обеспечить большую опорную площадь для верхняка и устранить распространение воды из лунки по капиллярам древесины по всей длине стойки. Накладывают верхняк. Раму выверяют по отвесам и вискам и тщательно расклинивают. Рамы устанавливают «сплошняком» или в «разбежку» - в соответствии с паспортом. Затем производят затяжку кровли и бортов выработки. Пустоты между затяжкой и стенками выработки заполняют мелкой породой («забутовка»). Для обеспечения крепи продольной устойчивости между соседними рамами устанавливают в верхних углах и посредине стоек вдоль выработки распорки.

3.2. Анкерная крепь

3.2.1. Характеристика типа крепи

Анкерная крепь применяется в подготовительных и капитальных выработках, проводимых по слабообводненным породам средней крепости и крепким с количеством раскрытых трещин не более трех на 1 м и свободным пролетом до 5 м. Анкерная крепь представляет собой систему стержней анкеров (металлических, железобетонных, деревянных, сталеполимерных), вставляемых в пробуренные по периметру выработки скважины и закрепляемых различными способами в толще пород. К анкерам подвешиваются опорные плиты, верхняки с затяжками или металлические сетки. Анкеры, работая на растяжение, удерживают анкеруемые породы от расслоения, сдвижения и обрушения. В породах со слоистой структурой слои неустойчивой непосредственной кровли либо прикрепляются (подвешиваются) анкерами к устойчивой основной кровле (при этом замки распорных анкеров заглубляют в устойчивую зону породного массива не менее чем на 0,3 м), либо отдельные слои пород анкерами скрепляются (сшиваются) в одну монолитную плиту, которая способна воспринимать нагрузку от вышележащих горных пород. В породах с неслоистой структурой анкеры, закрепленные за пределами свода естественного обрушения, противостоят растягивающим усилиям в породах свода.

3.2.2. Технологическая схема возведения

Производится установка анкерной крепи согласно утвержденному паспорту крепления. При составлении паспорта для каждого из конкретных условий производится расчет анкерной крепи в соответствии с «Инструкцией по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России», Санкт – Петербург, 2000г.
В зависимости от горно-геологических условий, сечения и конфигурации выработки, срока службы, глубины от поверхности, влияние горных работ, нарушений и пр., определяют шаг установки крепи, количество анкеров в ряду, плотность установки на 1 м2 , длину анкеров, выбирают верхняк и материал для перетяжки кровли и бортов выработки. Надежность работы анкерной крепи во многом зависит от качества ее установки, контроля за натяжением анкеров. Перед началом работ забой должен быть приведен в безопасное состояние. Возведение крепи включает в себя следующие процессы: бурение шпуров, установку анкера с поддерживающими элементами, укладку межрамного перекрытия (затяжки), создание предварительного натяжения. Бурение шпуров производят как электросверлами, так и буровыми машинами (анкероустановщиками) или навесными бурмашинами, установленными на комбайнах и комплексах. Натяжение анкера осуществляется специальными гайковертами, динамометрическими ключами или приставками к бурильным машинам. Устанавливается крепь в следующей последовательности: на стойках ВК прижимается верхняк к кровле (или прижимается рабочим органом комбайна), кровля перетягивается затяжкой, через отверстия в верхняке бурятся шпуры под анкера, производится установка анкеров с их последующим натяжением.

3.3. Монолитная бетонная

3.3.1. Характеристика типа крепи

Монолитная бетонная крепь в настоящее время является наиболее распространенной. Она возводится с помощью створчатых или секционных металлических передвижных опалубок различных конструкций. Из секционных опалубок следует отметить опалубки с механизированным отрывом секций ОМ и передвижные самоцентрирующиеся опалубки типа ОСД (без поддона) и ОСП (с поддоном).
Подвешиваются опалубки на четырех канатах, которые одновременно служат и направляющими для бадей. Подача бетона с поверхности к забою ствола осуществляется по трубам. Трубы удерживаются на специальных канатах, либо крепятся к стенкам ствола. В глубоких стволах вблизи опалубки на бетонопроводе монтируются гасители скорости. Быстротвердеющий бетон через 3 ч после его укладки за опалубку достигает прочности при сжатии σсж≈0,8 МПа. По достижении такой прочности допускается передвижка опалубки на очередную заходку. Минимальная толщина крепи на протяженных участках ствола по конструктивным соображениям принимается равной: при наклонном и пологом падении пород 200 мм (при глубине ствола до 500 м) и 250 мм (при глубине свыше 500 м), при крутом падении — 250 и 300 мм (в стволах глубиной соответственно до 500 и свыше 500 м). Если по расчету толщина крепи окажется больше этих значений, то принимается толщина крепи, полученная по расчету. Если расчетная толщина крепи оказывается более 500 мм, то необходимо брать бетон более высоких марок; марка бетона должна быть не менее 150.

3.3.2. Технологическая схема возведения

Бетонную крепь возводят с отставанием от забоя до 20м. Участок выработки между забоем и местом возведения бетонной крепи поддерживают временной крепью. Для возведения крепи применяют передвижные или сборно – разборные (деревянные, металлические или смешанные) опалубки. Укладывают бетонную смесь за опалубку вручную или механизированным способом с помощью различных бетоноукладчиков. Конструкцию опалубки и сроки её снятия указывают в паспорте проведения и крепления выработки.
Разновидностью монолитной бетонной крепи является крепь из торкрет–бетона и набрызгбетона – безопалубочное бетонирование. Перед началом работ с помощью сжатого воздуха очищают рабочие поверхности выработки, смачивают их водой. Затем включают цемент – пушку и наносят бетон на горные породы слоями толщиной 3-7см. Каждый последующий слой наносят через 15 – 20мин. Суммарная толщина крепи – 15 – 20 см и более.

3.4. Металлическая арочная из СВП

3.4.1 Характеристика типа крепи

Арочные податливые крепи из шахтного спецпрофиля, получившие широкое распространение на шахтах, состоят из отдельных арок, устанавливаемых в выработках на расстоянии 0,5-1,2 м одна от другой, межрамных стяжек (распорок) и железобетонных, деревянных или металлических решетчатых затяжек, укладываемых в пролетах между арками. Арочная податливая крепь рекомендуется для выработок, проводимых в породах с крепостью f =3÷9, и предназначена для крепления горизонтальных и наклонных (с углом наклона до 30°) одно- и двухпутных горных выработок. Величина расчетной податливости крепи должна соответствовать величине ожидаемых смещений. Арка трехзвенной податливой крепи АП-3 состоит из верхняка и двух стоек. Все звенья арки соединены между собой скобами с планками и гайками. Вдоль выработки каждая арка с соседней соединяется тремя межрамными стяжками, располагаемыми в кровле и по бокам выработки. Межрамные стяжки закрепляются на арках крепи при помощи скобы с планкой и гаек. В данной работе представлена металлическая трехзвенная крепь из специального взаимозаменяемого профиля СВП-17. Крепи из СВП состоят из отдельных арок, устанавливаемых в выработках на расстоянии 0,5—1,2 м одна от другой, межрамных стяжек (распорок) и железобетонных, деревянных или металлических решетчатых затяжек, укладываемых в пролетах между арками. Арка трехзвенной податливой крепи состоит из верхняка (2) и двух стоек (1), а арка пятизвенной податливой крепи — из верхняка, двух стоек и двух податливых ножек. Все звенья арки (трехзвенной и пятизвенной) соединены между собой скобами с планками и гайками (узел I). Вдоль выработки каждая арка с соседней соединяется тремя межрамными стяжками (3), располагаемыми в кровле и по бокам выработки. Межрамные стяжки закрепляются на лапках крепи при помощи скобы (4). Арочные податливые крепи изготавливаются из стального (марки Ст5) проката специального желобчатого (шахтного) профиля шести типоразмеров: СВП-14, СВП-17, СВП-19, СВП-22, СВП-27, СВП-33.

Рисунок 6. Стальная арочная крепь

Рисунок 7. Сечение СВП [8]

Профиль	h	h₁	h₂	h₃	b	b₁	b₂	b₃	b₄	b₅	d	d₁	d₂
мм
СВП 17	94,0	45,5	23,0	28,0	131,5	60.0	51,0	73,4	84,6	91,5	8,5	5,7	19,7

3.4.2. Технологическая схема возведения

Наибольшее распространение от всех металлических крепей (до 90%) получили податливые крепи из СВП. Изготавливают крепь из СВП-14, 17, 19, 22, 27, 33. Межрамные стяжки изготавливают из уголковой стали. Арочная податливая крепь состоит из отдельных арок, устанавливаемых в выработках одна от другой на расстоянии 0,5 – 1,2 м, межрамных стяжкек и затяжки. Податливость крепи обеспечивается за счет накладывания концов элементов арки одного на другой. Узлом податливости является соединение элементов крепи с помощью скоб, планок и гаек, фасонных хомутов с клиньями. Величина нахлестки в местах соединения элементов при установке арки составляет 300мм, расстояние между скобами – 200мм. Податливость трехзвенной крепи составляет 300 – 500мм, а пятизвенной – до 1000мм. Арки, кольца и рамы устанавливают в выработке с интервалом 0,5-1,2 м, кровлю и бока при коротком сроке службы выработки затягивают тонким круглым лесом, распилами, досками или обаполами, а при длительном - железобетонными затяжками с обычной или предварительно напряженной арматурой, металлической решеткой или сеткой, стекловолокнистым рулонным материалом или штучными пластиковыми затяжками. Деревянные затяжки для увеличения срока службы антисептируют.

4. Расчет площади сечения выработок по габаритам транспортных средств

1.Арочная металлическая крепь из СВП:

Вид транспорта 1ЛУ-100

Характеристика ленточного конвейера:

Ширина ленты, мм	1000
Диаметр барабана, мм	152
Скорость движения ленты, м/сек	1,6/2
Производительность, т/ч	420/500
Крупность кусков порода, мм	300

Параметры	Расчетные формулы
Высота прямой части стойки	h_c=1000 мм
Угол перехода прямой части стойки в кривую	15°
Высота конвейра	h=570 мм
Ширина конвейра	A=1000 мм
Высота подвески контактного провода от почвы	h’’=1800 мм
Высота выработки от почвы до верхняка	h₁=h’’+200=2000 мм
Зазоры между крепью и конвейером	m=400мм n=700мм
Уширение выработки вследствие кривизны стоек
Ширина выработки на уровне верхней кромки подвижного состава	B=m+n+2А+a₁=3582 мм

Из ГОСТ Р 51748-2001 по значению В принимает стандартный профиль арки.

Номер профиля: 19.

Параметры	Расчетные формулы
Толщина затяжки	70 мм
Высота профиля арки	h_п=1000 мм
Площадь сечения выработки в свету
Площадь сечения выработки вчерне	м²
Площадь сечения выработки в проходке	м²
Периметр выработки	P = 2h₂ + 2,33 B=11,5 м

5. Проверка выработки по скорости движения воздушной струи.

Площадь сечения выработки, определенную из условия размещения транспортных средств и перемещения людей, необходимо проверить на скорость движения воздушной струи. Норма максимальной скорости движения воздуха по квершлагам, откаточным и вентиляционным штрекам, капитальным и панельным бремсбергам и уклонам составляет 8м/с, по всем прочим горным выработкам, проведенным по углю породе,- 6 м/с.

Скорость движения воздуха определяется по формуле:

Где: Q – количество воздуха проходимого по выработки., м³/с. В данной выработке составляет 55,5 м³/с.

S_СВ – площадь поперечного сечения выработки в свету после осадки, м². Следовательно, в данной выработке скорость движения воздушной струи находится в пределах допускаемой скорости движения воздуха.

6. Подбор сечений водоотливных канавок

Водоприток составляет 100. Площадь сечения канавки в свету 0,1 . При скорости движения воды 0,3 проверяется соответствие сечения заданному водопритоку:

(т.е. канавка с данным сечением имеет пропускную способность больше необходимой).

Рисунок 9. Сечение водоотливной канавки, закрепленной железобетоном

6. Расчет паспорта БВР.

Расчет количества зарядов БВР

Наиболее широкое распространение для определения удельного расхода ВВ получила методика Н. М. Покровского .

Удельный расход ВВ на 1 м3 обуренной породы определяют по формуле:

q=0.1*4*1.4*(380/320)*1.83=

где: f – коэффициент крепости породы по шкале проф. М. М. Протодьяконова;

f (i)– коэффициент структуры породы.

v – коэффициент зажима породы, зависящий от площади поперечного сечения выработки.

Значение коэффициента крепости f принимают в зависимости от категории породы, которая дана в таблице 10 для индивидуального задания. Значение коэффициента f I принимается в зависимости от свойств и структуры пород, их залегания и трещиноватости

вязкие, упругие, пористые – 2; дислоцированные с неправильным или параллельным оси выработки залеганием и мелкой трещиноватостью – 1,4;

со сланцевым залеганием и меняющейся крепостью, с напластованием, перпендикулярным к направлению шпуров – 1,3; ƒ массивные, хрупкие, плотные – 1,1.

Коэффициент зажима породы v подготовительных выработок, как указывает проф. Н. М. Покровский, имеет наибольшее значение для малых поперечных сечений; с увеличением площади поперечного сечения выработок, проводимых в одних и тех же породах, расход ВВ уменьшается.

Значение коэффициента v при одной обнаженной плоскости определяют по формуле:

где: Sч – площадь поперечного сечения выработки вчерне, м2.

е – коэффициент работоспособности применяемого ВВ определяют как

е = 380 / Рх ,

где: 380 – работоспособность стандартного ВВ.

Рх – работоспособность применяемого ВВ, зависящая от крепости пород

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВВ НА ЗАХОДКУ (ЦИКЛ)

Массу заряда на одну заходку определяют по формуле:

Q = q·Sч·lш, кг,

Q=1.22*12.5*2=30.5

где:

Sч – площадь поперечного сечения выработки вчерне, м2;

lш – глубина шпура, м;

q – удельный расход ВВ, кг/м;

Определение числа шпуров

N=1.27*1.22*12.5/0.036/0.036/0.72/1150=18

Число шпуров в забое N зависит от крепости пород, площади поперечного сечения выработки вчерне, вместимости шпуров и определяется по формуле

Sч – площадь поперечного сечения выработки вчерне, м2,

d – диаметр патрона ВВ, м (принимают d=0,036 м);

k3 – коэффициент заполнения шпура k3 для шахт, опасных по газу и пыли, склонных к внезапным выбросам угля и газа, определяют по условиям минимально допустимой длины забойки шпуров. При глубине шпуров l=0,6–1,0 м, k3=0,5; при l>1,0 м, k3=0,7-0,72.

Δ – плотность ВВ в заряде (принимают применительно к предохранительным ВВ, равным 1000-1150 кг/м3).

Расчет скорости проведения выработки

Вычисляется подвигание забоя за цикл:

Lц = lш·ή,

L=0.9*2=1.8

где: lш – глубина шпура, м; ή – коэффициент использования шпура (к.и.ш.).

Количество циклов в сутки принимается равным 4, тогда

Lсут = 4·Lц

L=4*1.8=7.2

Подвигание забоя за месяц равно

Lмес = Lсут·t , м

L=7.2*25=180

где t – число рабочих дней по проходке.

Объем взорванной породы в массиве: V = Sч·Lц , м3

V=12.5*1.8=22.5

Расход ВВ на 1 м длины выработки:

qм = Qф /Lц , кг

q=30.5/1.8=17

Фактический удельный расход ВВ на 1 м3 породы массива:

qф = Qф / V, кг

q=30.5/22.5=1.35

Заключение

При выполнении данной курсовой работы были рассмотрены различные виды сечений горных выработок, а также несколько основных видов их крепления. Основное внимание было уделено технологии возведения крепей, технике безопасности при использовании различных видов шахтного транспорта (вагонетки и электровозы) и правильному подбору канавок при заданном водопритоке.

Список литературы

1. Дугин Е.В. Типовые сечения горных выработок, том I, III, VI,М.:1960

2. http://www.ukkbel.ru/

3. http://ru.wikipedia.org/

4. Гелескул М.Н., Каретников В.Н. Справочник по креплению капитальных и подготовительных горных выработок. Москва, 1982.

5. http://donerm.com.ua/vagonetka.html

6. http://www.beltg.ru/product_104.htm

7. Тимофеев О.В., Петров Д.Н. Материалы и конструкции крепей горных выработок. СПб, 2009.

8. П.С. Сыркин, И.А. Мартыненко, М.С. Данилкин/ Шахтное и подземное строительство. Технология строительства горизонтальных и наклонных выработок./ ЮРГТУ. 2002.

9. ГОСТ 18662-83Профили горячекатаные СВП для крепи горных выработок.

10. ГОСТ 6368-82Рельсы железнодорожные узкой колеи типов