Общие положения (стр. 2 )

Рис 2. Поперечное сечение двухпутной и однопутной выработок трапециевидной формы с деревянной крепью и рельсовым транспортом.

Определяем площадь поперечного сечения выработки в свету Sсв, м2

(9)

Величины в ф. 9 подставляются в м.

Определяем проектную /вчерне/ ширину выработки по кровле ,мм

= + 2d + 2δ , (10)

где d – диаметр стойки, принимаемый равным 200 мм;

δ – толщина затяжки, принимаемая равной 50 мм.

Определяем проектную (вчерне) ширину выработки по почве , мм

. (11)

Определяем проектную (вчерне) высоту выработки h3, м

h3 = h2 + h5 + d + δ . (12)

Определяем проектную (вчерне) площадь поперечного сечения выработки Sчер, м2 по формуле

. (13)

Определяем площадь поперечного сечения выработки в проходке Sпр, м2

. (14)

Б. Выработки прямоугольно-сводчатой формы сечения с бетонной (набрызгбетонной) крепью и рельсовым транспортом [8, 16].

Для принятого подвижного состава выбираем из табл. 1 параметры электровоза и вагонетки: ширину А, высоту h и ширину колеи. Выбираем марку настилаемых рельсов и выписываем соответствующие параметры строения рельсового пути: высоту верхнего строения пути hв; высоту балласта hδ; высоту от головок рельсов до балласта ha.

Определяем ширину выработки в свету B, мм по формуле

B = m + A + n (для однопутной выработки), (15)

B = m + 2A + p + n (для двухпутной выработки), (16)

где m – зазор между стенкой и электровозом, равный 250 мм;

n – ширина прохода, равная 700мм;

p – зазор между составами, равный 200 мм.

Высоту вертикальной стенки от балласта принимаем h1 =1800 мм.

Определяем высоту вертикальной стенки выработки от почвы h2, мм

h2 = h1 + hδ. (17)

Принимаем высоту подвески контактного провода hк. п.

Определяем высоту арочного свода h0, мм по формуле

при f h0 = B/3, (18)

при f > 12 h0 = B/4. (19)

Определяем ширину выработки вчерне B1, мм по формуле

B1 = B + 2T , (20)

где Т – толщина вертикальной стенки крепи, принимаемая 250 мм.

Определяем радиус осевой дуги арочного свода R, мм по формуле

при f R = , (21)

при f > 12 R = . (22)

Определяем радиус боковой дуги арочного свода r, мм

при f r = , (23)

при f > 12 r = . (24)

Определяем площадь поперечного сечения выработки в свету Sсв, м2 по формуле

при f Sсв = В(h1 + 0,26·В), (25)

при f > 12 Sсв = В1(h2 + 0,175·В1). (26)

Величины в ф. 25 и 26 подставляют в м.

Определяем площадь поперечного сечения выработки вчерне Sчер, м2 по формуле

при f , (27)

при f > 12 , (28)

Определяем высоту выработки вчерне H, мм по формуле

H = h2 + h0 + d, (29)

где d - толщина свода крепи, принимаемая 200 мм.

Определяем площадь поперечного сечения в проходке Sпр, м2

Sпр=. (30)

Рис 3. Поперечное сечение однопутной и двухпутной выработок прямоугольно-сводчатой формы сечения с бетонной крепью и рельсовым транспортом.

Определяем периметры выработки вчерне Рчер, м по формуле

при f ≤12 Рчер= , (31)

при f >12 Pчер= . (32)

В. Выработки с арочной формой поперечного сечения с металлической податливой крепью из спецпрофиля СВП и рельсовым транспортом [6, 8].

Для принятого подвижного состава выбираем из табл. 1 параметры электровоза и вагонетки: ширину А, высоту h и ширину колеи. Выбираем марку настилаемых рельсов и выписываем параметры строения рельсового пути: высоту верхнего строения пути hв; высоту балласта hб ; высоту от голвок рельсов до балласта hа.

Определяем высоту подвижного состава над уровнем почвы h0, м по формуле

h0 = h + hа + hб . (33)

Величины в ф. 33 подставляют в м.

Определяем высоту свободного прохода для людей над почвой hл, м по формуле

hл = 1,8 + hб, (34)

где hб - высота балластного слоя, м

Определяем уширения выработки α, м вследствие кривизны стоек по формуле

а1 = (h0 - hс) ·, (35)

а2= (hл - hc) · , (36)

где hс - высота прямой части стойки, равная 1,1 м;

- угол перехода прямой части стойки в кривую, равный 150.

Определяем ширину основания арки Вос, м по формуле

Вос = а1+m+A+p+n+a2 – для однопутной выработки, (37)

Вос = а1+m+2A+p+n+a2 – для двухпутной выработки, (38)

где m – зазор между электровозом и крепью, равный 0,25 м;

p – зазор между электровозами, равный 0,2 м;

n – ширина прохода для людей, равная 0,7 м.

Рис 4. Поперечное сечение двухпутной и однопутной выработок арочной формы с податливой металлической крепью из профиля СВП и рельсовым транспортом.

Из табл. 2 по значению Вос принимаем стандартный профиль арки и выписываем его параметры: номер профиля, ширину арки по почве, площадь поперечного сечения в свету, радиус осевой дуги, высоту от почвы выработки до центра осевой дуги, высоту арки, периметр арки.

Таблица 2

Параметры арочной крепи из профиля СВП

Ширина арки по почве, м Вос	Номер профиля арки №	Площадь поперечного сечения арки в свету, м2 Sсв	Высота арки, м H	Радиус осевой дуги, м R	Высота от почвы до центра осевой дуги hR	Периметр арки, м Pa
2.5	14	5.5	2.5	1.2	1.3	6.7
3.2	17	7.5	2.8	1.5	1.3	8.2
3.5	19	8.5	2.8	1.7	1.1	8.4
4.2	2.2	10.5	3.1	2.0	1.1	9.4
4.7	27	12.0	3.3	2.2	1.1	9.9
5.0	29	14.5	3.3	2.3	1.1	10.7

Определяем периметр сечения выработки P, м по формуле

P = Bоc + Pa - 2hб, (39)

где Вос – ширина выбранной арки, м;

Pа – периметр арки, м;

hб – толщина балластного слоя, м

Определяем площадь поперечного сечения выработки вчерне Sчер. м2 по формуле

Sчер = Sсв+Pа· (hпр+δ), (40)

где hпр – высота профиля арки, принимаемая 0,1-0,12 м;

δ – толщина затяжки, принимаемая 0,05 м.

Определяем площадь поперечного сечения выработки в проходке Sпр, м2 по формуле

Sпр= 1,05 • Sчер. (41)

6. Расчет горного давления

Горное давление на крепь выработки определяем по гипотезе проф. .

 

Рис 5. Схемы горного давления на различные сечения

Определяем горное давление на 1 м. крепи выработки Р, т/м

Р = , (42)

где α - половина ширины свода (кровли), м;

ƒ – коэффициент крепости пород;

γ – плотность пород, т/м3

7. Расчет элементов крепи

а) Деревянная крепь горизонтальных выработок.

Определяем диаметр верхняка крепежной рамы d, см

, (43)

где α - половина ширины сечения по кровле в свету, см;

γ – плотность горных пород, кг/см3;

L – расстояние между крепежными рамами (шаг крепи), см;

[би] – допускаемое напряжение на изгиб для материала верхняка (дерева), принимаемое равным 60 кг/см.

Диаметр стоек принимают равным диаметру верхняка.

Крепежный лес стандартизован и имеет следующие размеры по диаметру: 16,18,20,24,26,28,30 см.

Расстояние между рамами L (шаг крепи)принимают от 50 до 150 см.

Определяем толщину затяжки δ, см из обаполов по формуле

(44)

б) Бетонная крепь.

Определяем толщину свода d, см при монолитном бетоне по формуле

, (45)

где h0 –высота арочного свода в свету крепи, см;

- половина ширины выработки в свету, см;

ƒ – коэффициент крепости пород;

[бсж] – допускаемое напряжение при сжатии бетона, принимаемое 30кг/см2.

Определяем толщину стен бетонной крепи Т, см по формуле

. (46)

Согласно требованиям СНиП толщина свода d должна быть не менее 200 мм, а толщина стены Т не менее 250 мм.

в) Арочная металлическая податливая крепь из спецпрофиля СВП.

Определяем расстояние между арками L, см по формуле

, (47)

где P – грузоподъемность арки, принимаемая для выработок с площадью сечения в свету до 8 м2 – 4000 кг, от 8до 10 м2 – 5000 кг, свыше 10 м2-6000 кг;

ƒ – коэффициент крепости пород;

α – половина ширины арки, см;

γ – плотность горных пород. кг/см3

г) Штанговая (анкерная) крепь.

Определяем расстояние между штангами в продольном и поперечном направлениях выработки , см по формуле

, (48)

где [бр] – допускаемое напряжение на растяжение стали, принимаемое равным 1400 кг/см2;

s – поперечное сечение штанги в наиболее ослабленном месте, см2;

h – толщина (мощность) стягиваемой кровли, см;

γ – объемный вес стягиваемых пород, кг/см3

Диаметр штанги принимают равным 16÷20 мм. Площадь поперечного сечения штанги S, см2 в наиболее ослабленном месте определяем по формуле

, (49)

где d –принятый диаметр штанги, см.

Определяем длину штанги , см по формуле

=, (50)

где В – ширина выработки в проходке, см;

ƒ – коэффициент крепости пород;

Кш – коэффициент, принимаемый равным 50 см при ширине выработки В<3,5 м и принимаемый равным 20 см при ширине выработки В>3,5 м.

д) Набрызг-бетонная крепь.

Определяем толщину набрызгбетона δ, см по формуле

, (51)

где - половина ширины выработки в проходке, см;

γ – плотность горных пород, кг/см3;

ƒ – коэффициент крепости пород;

[бр] – допускаемое напряжение на растяжение для набрызгбетона, принимаемое равным 12 кг/см2.

Практически толщина набрызг-бетонной крепи принимается в пределах от 2 до 7 см.

8. Расчет буровзрывных работ

8.1 Выбор бурового оборудования и инструмента

При проведении горизонтальных выработок для бурения шпуров применяют переносные перфораторы, колонковые перфораторы и самоходные бурильные установки [6, 8].

Переносные перфораторы (табл. 3) применяют для бурения прямых и наклонных шпуров с пневмоподдержек (табл. 4). Переносные перфораторы рекомендуются для выработок с площадью поперечного сечения в проходке до 9 м2.

Колонковые перфораторы (табл. 5) применяют для бурения прямых и наклонных шпуров с распорных колонок (табл. 6). В этих перфораторах их перемещение по салазкам на забой и обратно производится посредством автоподатчиков. Колонковые перфораторы рекомендуются для выработок с площадью поперечного сечения в проходке 9-11 м2.

Самоходные бурильные установки (табл. 7) изготовляются на гусеничном, колесно-рельсовом и пневмоколесном ходу. Они имеют пневматический или дизельный привод и оснащены колонковыми перфораторами. Рекомендуются для применения в выработках с площадью поперечного сечения в проходке более 11 м2.

Выбор бурильной машины для бурения шпуров в горизонтальной выработке должен производиться с учетом следующих положений:

- тип бурильной машины должен соответствовать крепости пород в обуреваемом забое;

- размеры зоны бурения должны быть больше или равны высоте и ширине обуреваемого забоя;

- наибольшая длина буримых шпуров по характеристике машины должна быть согласована с максимальной длиной шпуров по расчету;

- ширина бурильной установки не должна быть больше применяемых транспортных средств (электровозов, вагонеток, погрузочных машин).

Для оснащения буров применяют съемные буровые колонки, армированные твердосплавными вставками. В основном применяют две конструкции коронок – долотчатые (КДП) и крестовые (ККП) (табл. 8). При выборе коронок для патронированных ВВ необходимо, чтобы диаметр коронки был на 4-5 мм больше диаметра патрона, а для заряда с насыпным ВВ принимают диаметр коронки 40 мм.

Таблица 3

Техническая характеристика переносных перфораторов

Параметры	ПП-36	ПП-50	ПП-54	ПП-63
Энергия удара, Дж	36	50	54	63
Частота ударов, с	38	34	38	30
Диаметр бурения, мм	32-40	36-40	40-46	40-46
Глубина бурения, мм	2	3	4	5
Коэффициент крепости пород	12	14	14	20
Область применения	Бурение любых шпуров с пневмоподдержек	То же и нисходящих шпуров
Масса, кг	24	30	32	35

Таблица 4

Техническая характеристика пневмоподдержек

Параметры	ППК-18	ППК-10	ППК-8	ППК-11	ППК-13
Высота в сжатом состоянии, мм	1200	1200	1500	1500	1700
Высота в раздвинутом состоянии, мм	1950	1950	2300	2600	2800
Ход поршня, мм	800	800	800	1100	1100
Масса, кг	15	15	17	20	22

Таблица 5