Выбор типового сечения выработки

Выбор материала и конструкции крепи

Окончательный выбор формы поперечного сечения горной выработки и типа крепи можно сделать только после расчёта горного давления на крепь выработки в заданных горно-геологических условиях. Но для расчёта горного давления и параметров крепи необходимо произвести предварительный выбор формы поперечного сечения выработки, материала и конструкции крепи, чтобы расчёт был конкретным.

Предварительный выбор формы поперечного сечения, конструкции и материала крепи горной выработки производится с учётом срока службы этой выработки, устойчивости горных пород, ориентировочной величины и направления горного давления.

Трапециевидная форма выработки с деревянной крепью принимается в выработках со сроком службы менее 5 лет, проводимой в относительно устойчивых и неустойчивых породах.

Металлическая крепь в выработках трапециевидной формы применяется сравнительно редко, так как сталь на изгиб работает значительно хуже, чем на сжатие, и возникает необходимость установки дополнительной средней стойки для усиления верхняка.

Наибольшее распространение из металлических крепей горных выработок получили арочные крепи из спецпрофиля СВП. Эта крепь применяется в горизонтальных и наклонных выработках со сроком службы до 10 лет и более, обладает большой несущей способностью, значительной податливостью и может быть применена как вне зоны, так и в зоне влияния очистных работ. Арочная крепь имеет большую несущую способность в выработках, расположенных на пологих пластах. На наклонных и крутопадающих пластах несущая способность тех же крепей, установленных в штреках, вследствие несимметричности нагрузки на крепь уменьшается на 18-20%.

На наклонных и крутопадающих пластах принимается подковообразная арочная крепь, которая лучше сопротивляется боковым смещениям и нагрузкам, характерным для крутопадающих пластов.

Бетонная и сборная железобетонная крепь принимается в основном для крепления капитальных горных выработок с большим сроком службы, не подверженных влиянию очистных работ.

С учётом вышеизложенных замечаний сделать предварительный выбор формы поперечного сечения выработки и крепи и обосновать его. Указать достоинства и недостатки выбранной крепи.

Выбор типового сечения выработки

Для стандартизации элементов крепи разработано несколько типоразмеров крепи каждого вида. Выбор типового сечения и, соответственно, параметров крепи сводиться к подбору крепи по параметру «В» - ширине горной выработки в свету на уровне верхней кромки транспортных средств.

Ширина выработки в свету (параметр В) рассчитывается исходя их ширины транспортных средств по наиболее выступающим частям, числа рельсовых путей в выработке и ширины необходимых зазоров между транспортными средствами и стенками выработки, предусмотренных «Едиными правилами безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом» (ЕПБ).

Ширина однопутных выработок на уровне верхней кромки транспортных средств в свету после осадки рассчитывается по формуле

B=a+b+n (1)

ширина двухпутной выработки

В=2a+b+c+n (2)

где а – наибольшая ширина подвижного состава (вагонетки или электровоза), м;

b – зазор между подвижным составом и крепью на уровне верхней кромки транспортного оборудования, м;

с – зазор между встречными составами, м;

n – ширина прохода для людей на уровне верхней кромки транспортных средств, м;

Ширина прохода для людей в выработке трапециевидной формы рассчитывается по формуле

n=m+(1, 8-h)ctgα (3)

где m – требуемый зазор для свободного прохода людей на уровне 1, 8м от го-

ловки рельса в откаточной выработке или в месте посадки людей в пас-

сажирские вагонетки, м;

h – высота подвижного состава, м;

α – угол наклона стоек крепи трапециевидной формы, град (обычно α = 80°);

При расчете ширины выработки на уровне верхней кромки транспортных средств в выработках, закрепленных арочной или подковообразной крепью, зазор для свободного прохода людей можно принять на 0, 15м больше требуемого ЕПБ на высоте 1, 8м от головки рельса.

Ширину зазоров b, с и m принимать согласно ЕПБ. При определении ширины зазоров необходимо обращать особое внимание на назначение выработки или её проектируемого участка, так как величина зазоров зависит от назначения выработки. Если это обстоятельство не будет учтено, то типовое сечение будет выбрано неправильно и все дальнейшие раcчеты будут неправильными.

Типовое сечение выработки выбирается по расчетному параметру «В»- ширина выработки в свету на уровне верхней кромки транспортных средств. Принимается то типовое сечение, у которого параметр «В» равен или больше расчётного.

По выработке в процессе её эксплуатации будет проходить определённое количество воздуха. Скорость движения воздуха не должна превышать максимально допустимой скорости, установленной ЕПБ. Поэтому необходимо произвести проверочный расчёт скорости движения воздуха по проектируемой выработке

(4)

где Q – количество воздуха, проходящего по выработке при её эксплуатации, м³ /мин;

S_св – площадь поперечного сечения проектируемой выработки в свету после осадки, м²;

Если скорость движения воздуха по выработке больше установленной ЕПБ, то необходимо проверить следующие типовые сечения и принять то, в котором воздух будет двигаться с допустимой скоростью.

Записываются параметры принятого типового сечения. Ниже приводятся параметры типовых сечений, сведённые в таблицы.