38

1. Призначення проектуємої виробки у технологічному комплексі шахти. Вибір місця проведення виробки відносно пласта (визначення довжини квершлагу). Геологічні умови проведення.

Описати призначення проектуємої виробки у технологічному комплексі шахти, дільниці. Указати місце розташування засобів транспорту, трубопроводів, кабелів різного призначення у виробці при її експлуатації.

Описати зв'язок між проектуємою виробкою та іншими, що прилягають до неї у питаннях транспорту, вентиляції.

Враховуючи призначення виробки, термін служби, фізико-механічні властивості перетинаємих порід, приймається рішення про місце проведення її відносно пласта. Якщо виробка має при експлуатації прямий технологічний зв'зок з лавою, то вона проводиться пластовою з верхнім, нижнім, або двобічним присіканням порід.

При проведені дільничного конвеєрного штреку слід забезпечити перевантаження вугілля з лави на штрековий конвеєр з урахуванням можливості виносу приводної станції конвеєра лави на штрек,' для чого присікаються породи підошви пласта. Покрівля присікається в залежності від потужності пласта до проектної висоти виробки.

При проведенні вентиляційного штреку необхідно передбачити доставку в лаву кріпильних матеріалів, обладнання, секцій механізованого комплексу, тому присікаються породи підошви на висоту не більше 0,5 м, а покрівлі до проектної відмітки.

Проміжний штрек має властивості вентиляційного і конвеєрного, тому присікання порід проводиться двобічне.

При погоризонтній підготовці виймальні стовпи відпрацьовуються на бортові хідники, які можуть використовуватись як конвеєрні або відкотні, тому присікання застосовується двобічне.

Значний вплив на вибір місця проведення виробки має міцність порід. Якщо покрівля пласта - кріпкий вапняк, порушувати його недоцільно, тому виробку проводять трапецієвидної форми у пласті з присіканням порід підошви.

Якщо виробка не має прямого технологічного зв'язку з лавою, то її можна проводити польовою. На проведення полової виробки витрати будуть значно більші, ніж на пластову, але вони окупляться довшим терміном безремонтної експлуатації.

Обгрунтуванням для проведення польової виробки може бути:

1. Довгий термін служби ( більше 5-ти років);

2. Зниження метановиділення;

3. Можливість не залишати ціликів, що має особливу важливість при відпрацюванні пластів, схильних до самозапалювання.

Втрати вугілля у ціликах можна визначити за формулою:

(1.1)

де: L – довжина виробки, м;

В – ширина охоронного цілика,м;

m – потужність пласта,м;

– густина пласта, т/м³.

Рисунок 1.1 Схема для визначення розмірів охоронних ціликів

Польові виробки розташовують у стійких породах підошви з малим приливом води, на відстані 8-15 м від пласта.

Якщо проводиться горизонтальний квершлаг, то його довжина визначиться за формулою:

м; (1.2)

де: - сумарна потужність гірничих порід, які буде перетинати квершлаг, визначається з літологічної колонки, м;

а - кут нахилу напластування до горизонту, град.

Якщо проводиться похилий квершлаг, то його довжина визначиться за формулою:

(1.3)

де: кут нахилу виробки до горизонту, град.

Після вибору місця проведення виробки відносно пласта наводиться геологічна характеристика порід, які перетинає виробка:

Потужність, м;

Гущина, т/м³;

Коефіцієнт міцності;

Прилив води у виробку, м³/год;

Метановиділення у вибої, м³/хв.

Температура та відносна вологість повітря у вибої

Для пластової виробки потужність, гущина та коефіцієнт міцності наводиться для пласта і вміщуючих порід ( покрівлі, підошви ).

Для польової виробки вказуються параметри для породи, в якій вона проводиться.

Для квершлагу наводяться групові характеристики,наприклад:

Вугільні пласти : потужністю 1,2- 2,0 м, гущиною 1,3-2,5 т/м³, коефіцієнтом міцності 2,4-1,6;

Пісковики потужністю 25-30 м, гущиною 2,2- 2,5 т/м³, коефіцієнтом міцності 6-7.

Глинисті сланці потужністю 1,5- 2,5 м, гущиною 2,2- 2,4 т/м³ , коефіцієнтом міцності 4-5.

2. Вибір технології та засобів механізації проходки.

В залежності від гірничо-геологічних умов проведення існують спеціальний і звичайний способи проходки.

Спеціальний спосіб застосовують при проведенні виробок у нестійких сипучих породах, не припускаючи оголень без упереджаючого кріплення або

використання засобів зміцнення порід і у стійких, але дуже зводнених, або загазованих породах.

Звичайний спосіб проведення застосовують у відносно стійких породах, припускаючих оголення, а також при помірних припливах води і газу.

Технологія проведення характеризується способом відділення породи від масиву в залежності від їх гірничо-геологічних властивостей, довжини виробки, площини перерізу, куту нахилу і може бути комбайновою, буропідривною, гідравлічною, ручною, комбінованою,

Найбільше розповсюдження набули комбайнова і буропідривна технології.

Сучасна комбайнова технологія може бути застосована, якщо дозволяють гірничо-геологічні (міцність порід, нахил виробки, зводненість ) та гірничотехнічні умови (площина перерізу, довжина виробки). Тип комбайна вибирають за технічними характеристиками, для чого слід скласти таблицю. (Таблиця 1 додатка ).

Проведення виробок за допомогою комбайнів дозволяє досягнути високих темпів проходки, точного оконтурювання вибою, при цьому не порушується закріпний масив порід. Разом з цим, комбайни застосовуються у виробках з обмеженою площиною перерізу, кутом нахилу і у породах м’яких та середньої міцності.

Буропідривна технологія може застосовуватись при проведенні виробок любої площини перерізу, любого кута нахилу і у кріпких породах, але не може забезпечити високі темпи проведення, точність оконтурювання, порушує породи закріпного масиву.

При буропідривних роботах необхідно механізувати процеси буріння шпурів і навантаження гірничої маси. У виробках з невеликою площиною перерізу для буріння шпурів можна застосовувати ручні електричні або пневматичні свердла у породах з міцністю до f=4, та колонкові при f≤8. (Технічні характеристики наведені у Таблиці 2 додатка).

Буріння шпурів ручними та колонковими електросвердлами потребує витрат ручної праці, тому слід застосовувати бурильні установки. (Технічні характеристики наведені у Таблиці 3 додатка).

Найбільше розповсюдження знайшли буронавантажувальні машини на гусеничному ходу. (Технічні характеристики наведені у Таблиці 4 додатка).

Навантажування породи при буропідривній технології ведеться за допомогою навантажувальних машин на гусеничному, пневмоколісному та коліснорейковому ходу з виконуючим органом; ковшовим та нагрібаючими лапами, або скреперними комплексами. (Технічні характеристики наведені у Та6лиці 5 додатка ).

Транспортування відбитої гірничої маси здійснюється за допомогою локомотивного або конвеєрного транспорту,

Застосування локомотивного транспорту доцільне при проведенні капітальних виробок у горизонті приствольного двору, коли порода навантажується у вагонетки навантажувальною машиною через стрічковий перевантажувач.

Для забезпечення високих темпів проведення слід застосовувати вибійні конвеєри скребкові та стрічкові.

Скребкові конвеєри мають велику масу, енергоємність, проте можуть використовуватись у зволожених вибоях, не бояться перевантажень, досить швидко монтуються та нарощуються. Скребкові конвеєри застосовують у якості вибійних при проведенні похилих виробок зверху вниз, що забезпечує часткове зневоження гірничої маси, а також при буро підривній технології.

У якості вибійних застосовують спеціалізовані стрічкові телескопічні прохідницькі конвеєри ЛТП-800 та ЛТП-1000, які можуть приймати гірничу масу безпосередньо від комбайна. Вони обладнані стрічковим перевантажувачем, головна частина якого спирається на кінцеву секцію конвеєра і може вільно переміщуватись по секції слідком за комбайном. Ці конвеєри після завершення проведення можуть залишатись у конвеєрних штреках для забезпечення очисних робіт, для чого слід замінити стрічковий перевантажувач на скребковий ПТК-1, ПТК-2.

Доставка кріпильних матеріалів та обладнання у вибій проводиться у магістральних виробках і головних квершлагах за допомогою локомотивного транспорту, в панельних та дільничних — канатними монорейковими та нагрунтовними доріжками, або лебідками. Застосування лебідок у похилих виробках не гарантує безпечних умов праці, тому їх слід застосовувати у горизонтальних виробках довжиною до 300м (канатоємність барабана).

З. Вибір форми перерізу виробки, типорозміру кріплення. Перевірка площини перерізу за швидкістю руху повітря

Підтримання робочого стану виробки досягається здійсненням комплексу технічних та організаційних заходів, головним з них є надання виробці найбільш доцільної для конкретних гірничо-геологічних умов форми перерізу.

Найкращою є криволінійна форма перерізу: кругла - при наявності гірничого тиску з усіх боків; склеписта - при значному тиску з боку покрівлі; підковоподібна аркова - при тиску з боку покрівлі та боків виробки.

Якщо виробка проводиться у пласті вугілля з присіканням порід підошви, а покрівля складена кріпким вапняком, порушення якого приведе до зниження несучої спроможності, то у цьому разі доцільно проводити виробку трапецієвидної форми.

Кріплення гірничої виробки має відповідати комплексу функціональних, технічних, економічних вимог:

• витримувати тиск гірничих порід, не руйнуватись протягом усього терміну служби;

• бути не складною у виготовленні, транспортабельною, зручною при

зведенні;

• забезпечувати можливість повторного використання;

• бути стійкою до вогню та корозії;

• мати відносно невелику коштовність.

Вибір кріплення для капітальних і підготовчих виробок зумовлюється такими факторами:

- видом ( польова або пластова), призначенням виробки;

- терміном служби;

- властивістю порід, що вміщують виробку;

- формою та розмірами перерізу;

- економічною доцільністю.

Розмір перерізу визначається в залежності від потрібної ширини виробки у просвіті після усадки з урахуванням габаритів розташованого у ній устаткування, мінімальних зазорів припущених ПБ між кріпленням та устаткуванням, між самим устаткуванням, а також розміром вільного проходу для людей.

Р исунок 3.1 - Схема розташування обладнання у відкотних виробках

(3.1)

Рисунок 3.2-Схема розташування рухомого обладнання у конвеєрних виробках

(3.2)

Рисунок 3.3 Схема розташування рухомого складу у вентиляційних виробках

(3.3)

де: т, п - зазори між кріпленням та устаткуванням і між самим устаткуванням, м;

А₁, А₂ - габарити устаткування, м;

Р - ширина вільного проходу для людей, м;

d - уширення виробки за рахунок кривизни стояка, для аркового кріплення приймається 0,15—0, 25м, для трапецієвидного кріплення визначається:

де: =80-85 град – кут нахилу стояка.

Знаючи ширину виробки з технічної характеристики кріплень вибирається найближче більше значення ширини виробки у просвіті після усадку, якому відповідає вибраний типорозмір кріплення.

Вибрана площина перерізу перевіряється за швидкістю руху повітряного струменю під час експлуатації:

(3.5)

де: Qекс -кількість повітря, що проходитиме у виробці під час експлуатації, м³/с;

Sсв -площина перерізу виробки у просвіті, м²;

_пр -максимальна припустима швидкість повітря ,залежить від призначення виробки, м/с.

Максимальна швидкість повітря згідно ПБ у головних відкотних та вентиляційних штреках, квершлагах, панельних бремсбергах, похилих хідниках приймається - 8 м/с, в інших виробках - 6 м/с.

Якщо швидкість повітря перевищує припустимі значення, слід брати більший типорозмір кріплення.

Надати технічну характеристику прийнятого типорозміру кріплення.

4. Розрахунок кріплення.

4.1. Розрахунок металевого аркового кріплення

У технічній характеристиці наведене граничне навантаження на кріпильну раму, тому достатньо визначити найбільшу припустиму відстань між рамами:

де: Р - граничне навантаження на кріпильну раму, кН;

=1,2 - коефіцієнт перевантаження;

Q - навантаження на 1 п. м. довжини виробки,кН/м;

(4.1.2)

де: а - половина ширини виробки у проходці, м;

- питома вага порід покрівлі, кН/м;

k_c =2÷3 - запас висоти склепіння обвалення;

висота склепіння обвалення, м;

де: h – висота виробки у проходці, м;

- кут внутрішнього тертя порід боків виробки, град.

Величина залежить від коефіцієнта міцності порід .

Таблиця 4.1.1 - Визначення кута внутрішнього тертя порід

f	1,5	2	3	4	5	6	7	8	3	10
	59°19'	69°26'	71°34'	75°58'	78°4Г	80°32'	81°52'	82°53'	83°40'	84° 18'

Оптимальна відстань між кріпильними рамами визначається з урахуванням досвіду експлуатації подібного кріплення на шахтах Донбасу і має такі стандарти:

• 0,5 м – 2 рами на 1 п.м. виробки;

• 0,67 м – 1,5 рами на 1 п.м. виробки;

• 0,8 м – 1,25 рами на 1 п.м. виробки;

• 1,0 м – 1 рама на 1 п.м. виробки;

• 1,2 м – 0,8 рами на 1 п.м. виробки.

За рекомендаціями Дон ВГІ відстань між кріпильними рамами залежить від ширини виробки і міцності порід.

Таблиця 4.1.2 - Визначення відстані між кріпильними рамами

Ширина виробки у просвіті, м.	Відстань між рамами, м.
	= 7 9	= 4 6	< 3
4,18	1,2 ÷ 1,0	1,0 ÷0,8	0,8 ÷ 0,67
4,75	1,2 ÷ 1,0	1,0 ÷ 0,8	0,8 ÷ 0,67
5,20	1,0 ÷ 0,8	0,8 ÷ 0,67	0,67 ÷ 0,5
5,44	0,8 ÷ 0,67	0,67 ÷ 0,5	≤0,5 00,50,5