2 Определение формы и расчёт размеров поперечного сечения выработки

2.1 Определение формы поперечного сечения выработки

Форма поперечного сечения выработки выбирается таким образом, чтобы были минимизированы затраты на сооружение выработки и содержание её в рабочем состоянии на весь период её эксплуатации. В техническом плане форма поперечного сечения выработки определяется величиной горного давления, Устойчивостью пород, в которых проводится выработка, типом и конструкцией применяемой крепи.

При устойчивых породах кровли, почвы, и бортов проводимой выработки обычно применяется прямоугольная или прямоугольносводчатая форма выработки.

При неустойчивых породах кровли, и устойчивых породах бортов и почвы применяют прямоугольно сводчатую, квадратную или полигональную форму выработки.

При неустойчивых породах кровли и бортов и устойчивых породах почвы и при небольших сроках службы выработки применяют трапециевидную, сводчатую с наклонными бортами, или подковообразную форму выработки. При относительно небольших боковых нагрузках применяют прямоугольно-сводчатую форму выработки.

При неустойчивых породах кровли, бортов и почвы в зависимости от соотношения нагрузок может применятся круглая или овальная (в том числе с разными радиусами закруглений) форма сечения выработки.

Для проводимого скреперного орта, исходя из физико-механических свойств пород, применяем прямоугольносводчатую форму поперечного сечения выработки.

2.2 Расчёт размеров поперечного сечения выработки

Размеры поперечного сечения определяются исходя из размеров проходческого и транспортного оборудования, количества рельсовых путей, наличия оборудования различного назначения (кабелей, трубопроводов и т.д.), количества воздуха, проходящего по выработке. При расчёте размеров и площади выработки в свету учитывают зазоры, отвечающие требованиям правил безопасности.

На эксплуатации применяется следующее оборудование:

Электровоз КР-14

Вагонетка ВГ-1.2

Для проходки выработки применяется следующее оборудование:

Буровую установку БУ-1Б

Погрузочную машину ППН-1

Таблица 1. Основные размеры оборудования.

Оборудование	Ширина, м	Высота, м
Буровая установка БУ-1Б	1,1	1,5
Погрузочная машина ППН-1	1,05	1,3 (1,9)
Электровоз КР-14	1,35	1,55
Вагонетка ВГ-1.2	0,85	1,3

Расчёт размеров поперечного сечения выработки производим графически по оборудованию, имеющему наибольшие габариты (Приложение 1), с учетом зазоров по ПБ [2]

Площадь выработки в свету:

Sв=7,57 м2

3 Выбор конструкции и расчёт крепи

3.1 Выбор конструкции и материала крепи

Выбор крепи капитальных и подготовительных выработок для поддержания их в конкретной горно-геологической ситуации обусловливается и определяется рядом основных факторов и показателей в соответствии с видом и назначением выработок:

1. Сроком службы выработки. Этот фактор, обусловливаемый видом и назначением выработки, является определяющим при выборе крепи. Для капитальных выработок с большим сроком службы используются, как правило, такие долговечные и прочные материалы как бетон, железобетон, металл и соответствующие конструкции крепи из этих материалов.

2. Физико-механическими свойствами горных пород, обусловливающими устойчивость контура выработки, величину и характер проявления горного давления в выработке (величину и интенсивность сдвижения пород, давление на крепь). Этот показатель является важным определяющим исходным фактором при выборе конструкции крепи и паспорта крепления выработки, а также основных характеристик конструкции крепи, таких как ее несущая способность (сопротивление крепи горному давлению) и величина конструктивной податливости.

3. Расположением и способом охраны выработок. Выработки, расположенные в зоне влияния очистных работ, характеризуемой значительным смещением вмещающих пород и повышенным горным давлением в результате выемки полезного ископаемого, должны крепиться податливыми конструкциями крепи. Выработки, расположенные в неотработанной части месторождения (в ненарушенном массиве горных пород), могут крепиться жесткими конструкциями крепи или крепями с небольшой податливостью.

Горную крепь изготовляют из крепежных материалов, к которым относятся дерево, металл, бетон, железобетон, естественные и искусственные камни, синтетические смолы, стеклопластики и др.

Крепежные материалы по использованию в конструкциях крепи подразделяют на основные, или несущие, (дерево, металл, бетон, железобетон, камни, блоки и т.п.),

вяжущие (цемент, известь, синтетические смолы), служащие для приготовления бетонов, растворов, пластмасс, и вспомогательные (некоторые пиломатериалы; метизы, водоизоляционные и антикоррозионные материалы, антисептики, антипирогены, наполнители и др.).

По огнестойкости материалы крепи делятся на огнестойкие (бетон, железобетон, камни), полуогнестойкие (металл, некоторые пластмассы) и сгораемые (дерево).

По сроку службы они подразделяются на долговечные (бетон, металл и другие), и недолговечные (дерево).

Крепежные материалы выбираются в зависимости от назначения и срока службы выработки, величины горного давления, вида и условий работы крепи и экономической целесообразности.

Так как скреперный орт находится в устойчивых породах, то на выработку будет действовать давление от пород отрабатываемого блока, высота которого 50 метров.

Согласно СНиП выбор крепи допускается производить по безразмерному показателю устойчивости горных пород [2, табл 3.4]:

(1)

где γ- объёмный вес пород, кН/м²;

Нр- расчётная глубина расположения выработки, м;

Rсж- расчётное сопротивление пород сжатию, кПа.

кПа; (2)

где Gсж – предел прочности пород при сжатии, МПа;

КС - коэффициент структурного ослабления пород, доли ед.,

КС=0,6, [2, табл 2.1];

 - коэффициент длительной прочности, доли ед.

 = 0,9

Согласно рекомендации СНиП II-94-80 установить значение коэффициента структур­ного ослабления (К_с) можно по табл. 2.

Таблица 2 Зависимость коэффициента (К_с) от трещиноватости пород

Среднее расстояние между поверхно­стями ослабления пород, м	>1,5	1,0-1,5	0,5-1, 0	0,1-0,5	<0,1
Коэффициент структурного ослабления (Кс)	0,9	0,8	0,6	0,4	0,2

По показателю устойчивости допускается проходка выработки с деревянной крепью (табл. 3).

Таблица 3 Выбор крепи по показателю устойчивости пород для рудников

Значение Пу	Рекомендуемая крепь
до 0,10	Крепь не требуется. При интенсивной трещиноватости пород следует применять набрызгбетон толщиной до 30 мм.
0,10-0,30	Анкерная либо комбинированная крепь.
0,30-0,45	Крепи: монолитная бетонная без обратного свода; деревянная; металлическая податливая; комбинированная с металлическими рамами или арками, либо с бетоном.