Экзаменационный билет №7

1. Форма сечений горных выработок, виды креплений

Сечением выработки называют изображение на чертеже в определенном масштабе контура выработки, крепи, оборудования, путей, труб, полученное в пересечении выработки плоскостью. Если в качестве секущей принимают вертикальную плоскость, расположенную по продольной оси выработки, то сечение называют продольным, если перпендикулярно продольной оси — поперечным. Различают поперечное сечение выработки в проходке — после выемки породы до установки крепи по контуру вмещающих пород, вчерне — по наружному контуру крепи и почве выработки, в свету — после крепления и настилки рельсового пути по внутреннему контуру крепи и верху балластного слоя, а при его отсутствии — по почве. Форма поперечного сечения выработки зависит от свойств горных пород, величины и характера проявления горного давления, конструкции крепи, назначения, срока службы и способа проведения выработки. Проведение выработок без крепления осуществляют обычно в скальных породах, крепких песчаниках и известняках. При этом широко применяют сводчатую форму поперечного сечения выработки. В весьма устойчивых породах применяют прямоугольную форму. В угольных шахтах обычно крепят все выработки. Формы поперечного сечения выработок приведены на рис. 3.1 (R — радиус цилиндра, г, r1 r2, г3 — радиусы закруглений по контуру выработки, пунктир — контур обратного свода). Прямоугольную, трапециевидную и полигональную формы используют преимущественно в горизонтальных выработках с деревянной, металлической и сборной железобетонной крепями. Сводчатую форму поперечного сечения принимают в выработках с арочной металлической или сборной железобетонной крепями, Сводчатую и подковообразную форму поперечного сечения применяют при проведении выработок в неустойчивых породах. В случае значительного всестороннего давле-

Таблица 3.2

Выработки	Минимальная площадь попереч­ного сечения в свету, м2	Минимальная высота от почвы (головки рельсов) до крепи или размещенного оборудования, м
Главные откаточные и вентиляционные вы­работки, людские ходки, предназначенные для механизированной перевозки людей	6	1,9
Участковые вентиляционные, промежуточ­ные, конвейерные и аккумулирующие штреки, участковые бремсберги и уклоны Участковые выработки, находящиеся в зо­не влияния очистных работ, людские ход­ки, не предназначенные для механизиро­ванной перевозки людей	6	1.8
	3,7	1,8
Вентиляционные просеки, печи, косович- ники и другие выработки	1,5	Ограничена мощ­ностью пласта

 

Виды крепи:

По сроку службы

Различают временную и постоянную крепь (обделку). В связи с тем, что при проведении капитальных выработок возведение постоянной крепи вслед за подвиганием забоя мешает работам по выемке и погрузке породы, на участке длиной 40—60 м устанавливается временная крепь, а затем она заменяется постоянной.

Как правило, временная крепь выполняется в виде деревянных или инвентарных облегченных металлических рам. Наружным очертанием временной крепи считается верхняя граница марчеван.

По материалу

Крепи подразделяют на деревянную, металлическую (из стали, легких сплавов), анкерную, каменную (из естественных и искусственных камней), бетонную, железобетонную (монолитную, из отдельных блоков или элементов), смешанную (комбинированную).

Деревянную крепь в основном применяют в выработках небольшого сечения и с небольшим сроком службы.

Разновидностями бетонной крепи являются: торкрет (заполнитель цементного раствора имеет крупность 0—8 мм); набрызг-бетон (заполнитель цементного раствора имеет крупность от 10 мм до 25 мм) и тюбинговая — крепь из составных частей (бетонных или металлических), связанных между собой болтами или другим крепежом.

Анкерная крепь использует породу слоёв за контуром выработки для удержания породы по контуру выработки, поэтому её применение позволяет сократить металлоемкость крепления при повышении темпов проходки; однако возможно только при проходке тоннелей в скальных и полускальных породах, устойчивых и средней устойчивости; в более слабых породах анкерную крепь применяют совместно с набрызг-бетонной или металлической арочной крепью.

По форме сечения выработки

Различают трапециевидную, арочную (замкнутую и незамкнутую), кольцевую, эллиптическую, полигональную. Это, как правило, рамная крепь, состоящая из отдельных крепежных рам, устанавливаемых в выработке на некотором расстоянии одна от другой. Кровля и бока выработки в промежутках между рамами закрепляются затяжками. От продольного смещения рамы удерживаются рошпанами, представляющими собой поперечину, соединяющую соседние рамы. Это придает конструкции жесткость и стабильность.

По характеру работы

В зависимости от способа соединения элементов крепи подразделяются на жесткие, шарнирные, податливые и комбинированные.

Податливые крепи выполняются из спецпрофиля (например, СВП-профиля) и способны сокращать поперечное сечение выработки под действием горного давления без нарушения работоспособности конструкции. Податливость достигается за счёт скольжения элементов крепи в местах их соединения. Установка такой крепи выполняется обычно вручную. Использование специальной техники в настоящее время позволяет лишь ненамного повысить производительность труда, что не оправдывает стоимость устройства такой крепи.

По роду выработок

Подразделяются на крепь капитальных, подготовительных, нарезных и очистных, горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок.

Крепи стальные инвентарные также используются для прокладки и ремонта инженерных коммуникаций открытым способом.

2. Функциональное назначение вертикальных стволов. Форма сечений и

конструкция крепи стволов

Шахтный ствол — вертикальная (реже наклонная) капитальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных горных работ. Через шахтные стволы осуществляется спуск и подъем полезного ископаемого, породы, материалов, оборудования, людей и осуществляют проветривание шахты.

Подъёмный механизм шахтного ствола

В зависимости от основного назначения, шахтные стволы разделяют на главные и вспомогательные. Главный ствол служит для подъёма на поверхность полезных ископаемых. Вспомогательные стволы в соответствии с их функциями подразделяются на грузо-людские — для спуска и подъёма людей (клетевые стволы), материалов, оборудования и вентиляционные — для проветривания (вентиляционным называют ствол, через который выдается исходящая струя воздуха; ствол для подачи свежей струи называют воздухоподающим). Часто клетевой ствол одновременно является воздухоподающим, и никогда — вентиляционным.

Формы сечения стволов: круглые(чаще всего), эллипсовидные, прямоугольные(в метрострое)

Крепь— искусственное сооружение (конструкция), возводимое в подземных выработках для предотвращения обрушения и вспучивания окружающих горных пород, сохранения необходимых размеров сечения выработок, а также для восприятия и управления горным давлением.

3. Формы, размеры и конструкции обделки железнодорожных тоннелей

ОБДЕЛКА ТОННЕЛЯ — конструкция, которой покрывается тоннельная выработка для защиты тоннеля от подземных вод. О. т. состоит из свода, стен (прямых или выпуклых в сторону горного массива), лотка или обратного свода тоннеля. Все эти элементы взаимно сопряжены и создают единую конструкцию, принимающую горное давление. Тип О. т. выбирают в зависимости от свойств гор-ных пород с учётом наиболее целесообразного в данных условиях способа произ-ва работ. В породах, оказывающих горное давление, применяют несущие О. т. В очень крепких невыветривающихся породах, не проявляющих горного давления, выработку ничем не закрепляют или устраивают облицовку, делающую пов-сть выработки гладкой и защищающую тоннель от подземных вод. В крепких породах закрепляют только свод. В породах ср. крепости применяют подковообразную О. т. в виде подъёмистого свода. Аналогичную конструкцию предусматривают и для более слабых пород, но свод и стены делают большей толщины. При наличии бокового давления устраивают замкнутые О. т. с обратным сводом в лотковой части. Для слабых пород, залегающих, как правило, на припортальных участках горных ж.-д. тоннелей, применяют сборную О. т. кругового очертания с проходкой тоннеля щитовым способом. При возведении ж.-д. тоннелей в изменяющихся по трассе геологич. и гидрогеологич. условиях соответственно изменяют тип конструкции обделки. О. т. может быть выполнена из кирпича, кам. кладки, бетона и железобетона, а также из чугунных тюбингов. Кирпичную О. т. применяли при стр-ве первых ж. д. Для тоннелей используется клинкерный кирпич, обожжённый до спекания. Небольшие размеры кирпича удобны для работ в стеснённых условиях. Большинство тоннелей старой постройки имели кам. обделку в виде бутовой кладки, штучных камней грубой и чистой тёски. Обделка из дорогих видов кладки полу-чистой или чистой тёски применялась лишь в исключительных случаях, при большом горном давлении. 

Ограждающие несущие конструкции (обделки) и внутренние несущие конструкции тоннельных сооружений должны отвечать требованиям прочности, эксплуатационной надежности, долговечности, огнестойкости и устойчивости к различным видам агрессивного воздействия внешней среды.