2.14. Объемы капитальных траншей и полутраншей (по проф. Е.Ф. Шешко)

Объем отдельной наклонной траншеи V_T при горизонтальной поверхности и конечной глубине Н, ширине дна b и углах откоса бортов траншеи а определяется суммой объемов правильных геометрических фигур, составляющих траншею (рис. 2.18,а):

объема фигуры А, представляющей собой среднюю часть наклонной траншеи;

объемов фигур 2В, образованных вслед

Рис. 2.18 – Схема к расчёту объёма наклонной траншеи

ствие разноса бортов;

объемов D и 2F, представляющих собой торцовую (забойную) часть траншеи после ее проведения.

Из рис. 2.18, а следует, что А—прямая полупризма, в основании которой лежит прямоугольник со сторонами b и Н. Ее высота равна Н/tgi или Н/i; объем (м³)

где I — угол наклона подошвы траншеи, градус, i — уклон траншеи.

Фигура В — пирамида, в основании которой лежит прямоугольный треугольник площадью Н²/(2tgα); высота ее равна Н/i, а объем (м³):

Фигура D — прямая полупризма с площадью основания bН и высотой H/tg α; ее объем (м³):

Фигура F — часть конуса, в основании которого лежит четверть круга радиусом Н/tg α, а высота равна Н; ее объем (м³):

Таким образом, объем отдельной наклонной траншеи (м³):

V_T=A+2B + D+2F.

При наклонных траншеях, имеющих небольшой уклон, величины D и 2F незначительны и ими можно пренебречь. Тогда:

Рис. 2.19 – Схема к расчёту объёма наклонной полутраншеи

Если объем траншеи определяется с учетом разноса торцовой части (при уклонах более 40 %₀), то следует суммировать объемы A + 2B+D + 2F. В этом случае:

Строительный объем (м³) отдельной наклонной полутраншеи V_{п т} при глубине (высоте) Н, уклоне i, угле откоса косогора γ и угле откоса борта полутраншеи α равен объему наклонной призмы, в основании которой лежит ΔАВС и высота которой равна h (рис. 2.18):

При γ≥10° объем полутраншеи (м³) может определяться по более простой, но достаточно точной формуле:

Наклонные полутраншеи обычно проводят на косогорах и отстроенных бортах карьеров. В последнем случае их называют наклонными съездами или просто съездами.

При сложном рельефе поверхности месторождения и криволинейной форме внешних траншей в плане для определения их объемов строят ряд параллельных поперечных вертикальных сечений в характерных местах продольного профиля траншеи (рис. 2.20). Затем планиметром определяют площади этих сечений и подсчитывают объем траншеи (м³) как сумму объемов отдельных блоков:

где S₁ S₂, ..., S_n — площади поперечных сечений траншеи, м²; l_1, l₂ ,… l_n — длины отдельных блоков, на которые разделяется траншея, м.

Рис. 2.20 – схема к расчёту объёма капитальной траншеи при сложной поверхности

Точность подсчетов объемов по этому методу тем больше, чем меньше расстояние между параллельными поперечными сечениями. При сложной форме траншеи в плане и резко изменяющемся рельефе поверхности особенно важно принимай достаточно большое число поперечных сечении.

Рис. 2.20 – Схема продольного профиля траншеи

Строительные объемы общих и групповых внутренних траншей равны сумме объемов отдельных траншей и полутраншей. Строительные объемы групповых и общих внешних траншей, при прочих равных условиях, зависят от формы их поперечного сечения, конструкции пунктов примыкания, числа вскрываемых уступов и транспортных выходов из траншеи.

Групповая или общая траншея может быть выполнена в двух вариантах. При первом варианте (рис. 2.21, а) выход из траншеи–общий для всех горизонтов, а при втором (рис. 2.21, б) - выход на поверхность с каждого уступа устраивается независимым.

При двух вскрываемых уступах объем внешней траншеи (м³) с общим выходом определяется по формулам:

при одностороннем примыкании путей рабочих горизонтов

при двустороннем примыкании:

где bт и b_п—ширина соответственно транспортных и предохранительных берм, м.

При независимом выходе на поверхность с каждого уступа объем внешней траншеи меньше и определяется, например, для тех же условий при одностороннем примыкании путей по формуле:

Рис. 2.21 – Схемы внешних траншей

При применении конвейерного транспорта строительный объем (м³) внешней траншеи ограничивается проектным положением откоса нерабочего борта карьера и определяется по формуле:

В настоящее время на практике и в проектах часто применяются глубокие внешние траншеи с общим транспортным выходом. Это объясняется тем, что такие траншеи, как правило, проводятся в обводненных мягких и сыпучих породах и при первом варианте вскрытия упрощается осушение го ризонтально залегающих породных слоев; кроме того, сокращается протя­женность железнодорожных путей и контактной сети. Вместе с тем проведение траншеи с независимым выходом на поверхность, наряду с сокращением объема горно-строительных работ, позволяет интенсифицировать строительство карьера. Они перспективны при вскрытии глубокозалегающих месторождений.

Рис. 2.22 – Схемы к определению объёмов примыкания внешней траншеи при применении железнодорожного транспорта

Общий горно-строительный объем внешней траншеи при железнодорожном транспорте должен определяться с обязательным учетом размещения кривых примыкания (рис. 2.22, а). Дополнительный объем работ V_Н (м³) при устройстве кривой примыкания на одном борту траншеи, вскрывающей один уступ, может быть приближенно определен разницей между объемом четырехгранника (рис. 2.22, б) с основаниями в плане ОВДБ и ОГД'А и объемом части усеченного конуса с основаниями в плане ОВБ и ОГА при высоте каждого из них Н_у.

В общем случае при вскрытии внешней траншеей п уступов:

где К—коэффициент, зависящий от числа сторон примыкания (при кривых примыкания на одном и обоих бортах соответственно К=0,215 и К=0,43); R_k — радиус кривой примыкания на k-м уступе, м (R_min = 250 м).

Общий объем внешней траншеи V_В.Т.=Vt+Vk.

Крутые траншеи в карьерах глубинного вида обычно имеют внутреннее заложение. По расположению относительно борта карьера они подразделяются на поперечные и диаго­нальные.

Поперечные крутые траншеи (рис. 2.23, а) применяют в тех случаях, когда общий угол откоса борта карьера не превышает предельного угла подъема транспортных средств, что характерно при скиповых и клетевых подъемниках. Диагональные крутые траншеи (рис. 2.23, б) обычно применяют для размещения конвейерных или автомобильных подъемников. Эти траншеи характерны при оставлении на нерабочем борту транспортных берм (съездов), ширина которых b_Т>12-15 м. Если борт имеет только сравнительно узкие предохранительные бермы или сдвоенные (строенные) уступы, то для размещения конвейерного подъемника проводится крутая полутраншея или вскрывающая выработка, представляющая собой комбинацию крутых траншей и полутраншеи.

Горно-строительный объем внутренней крутой траншеи (м³):

где Н — глубина траншеи, м; I — угол наклона траншеи, градус; γ_Н — угол откоса нерабочего борта карьера, градус; b — ширина дна крутой траншеи, м; α — угол откоса бортов траншеи, градус.

Объем крутой полутраишеи определяется аналогично объему наклонной полутраншеи.