3.Вибір форми та Розрахунок розмірів поперечного перетину гірничої виробки, матеріалу кріплення

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

Трапецивидну, прямокутну форму поперечного перетину рекомендується застосовувати у виробках , при помірному гірничому тиску , порівняно невеликих поперечних перетинів.

Арочна, склеписта форми поперечного перетину застосовуються при значному гірничому тиску, в слабких гірничих породах, при значних розмірах поперечного перетину.

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

- витримувати значний тиск гірничих порід, не руйнуватись протягом усього терміну використання;

- бути не складною у виготовленні, транспортабельною, зручною при зведенні;

- забезпечувати можливість повторного використання;

- бути стійкою до вогню та корозії;

- мати відносно невелику коштовність.

При всебічному гірничому тиску – бетонне, залізобетонне круглого перетину. При виборі конструкції і матеріалу кріплення необхідно виходити з призначення, строку служби, розміру, гірничому тиску, форми поперечного перерізу. Виходячи з вище сказаного проектом приймаю:

форма поперечного перерізу-аркова;

тип кріплення-металеве, трьохланкове, податливе КМП-А3;

затяжка – дерево/сітка;

режим роботи-податливий.

Розміри поперечного перерізу гірничої виробки визначаються головним чином: габаритами засобів підземного транспорту, машин і апаратів; величиною зазорів, передбачених ПБ; вимогами пропуску певної кількості повітря з допустимою швидкістю його руху; складанням умов безремонтної підтримки виробок.

Розміри поперечного перерізу виробки визначаються шляхом підбору типового перерізу, який проводиться на підставі мінімальної ширини виробки в світлі після осідання. Ширина проходів для людей і зазори, передбачені ПБ повинні дотримуватися на висоті не менше 1,8 м від підошви виробки.

Рис. 1. Схема до визначення ширини виробки з урахуванням розташування устаткування у виробці

Мінімальна необхідна ширина виробки визначається за формулою:

В_min = Р + А₁ + m + А₂ + n +2 d = 700+1360+400+1360+400+2 ·150 =4520 мм

де Р - ширина вільного проходу для людей, м;

А₁ – ширина рухомого складу, м;

т – мінімальний припустимий зазор між рухомим складом, м;

А₂ - ширина рухомого складу , м;

n - мінімальний припустимий зазор між конвеєром та кріпленням, м;

d – розширення виробки за рахунок кривизни або нахилу ніжки

кріплення, м (0,1-0,2 м).

Знаючи необхідну ширину виробки з технічної характеристики кріплень приймаємо типорозмір кріплення КМП–А3/15,5. Надаємо характеристику кріплення.

Таблиця 6 – Характеристика кріплення стального арочного КМП-АЗ/15,5

Параметри кріплення	Од.вим	КМП-А3
Типорозмір		15,5
Матеріал		СВП27	СВП33
Несуча здібність	кН	230-250	290-310
Розміри виробки при проходженні
Висота	м	3,79
Ширина	м	5,57
Площа перерізу	м2	17,8
В світлі до осі дання
Висота	м	3,35
Ширина	м	5,20
Площа перерізу	м2	14,4
В світлі після осідання
Висота	м	3,05
Ширина	м	4,98
Площа перерізу, м2	м2	12,7

Прийнятий перетин виробки перевіряємо по швидкості повітря:

< V_max = 8 м/с;

де Q - кількість повітря в виробці при експлуатації, м³/с;

V_min - мінімальна швидкість по ПБ, V_min = 0,25 м/с;

V_max - максимальна швидкість по ПБ, V_max = 8 м/с;

S_св – площа поперечного перетину виробки в світлі, S_св =12,7 м² .

V_min < V < V_max

0,25 < 7,0 < 8,0

Обраний перетин виробки задовольняє усім вимогам та з умовою довгострокового використання, то остаточно обираємо аркове кріплення з перетином виробки S = 15,5 м².

4.РОЗРАХУНОК КРІПЛЕННЯ

Розрахунок кріплення зводиться до визначення відстані між рамами (крок кріплення) залежно від навантаження на кріпильну раму.

Максимально допустима відстань між арками для спеціального профілю (СВП27) можна визначити по формулі:

= 1,25 м

де Р – мінімальна несуча здатність одної арки, що працює в податливому

режимі;

Q – величина гірничого тиску на 1 м виробки.

k_п - коефіцієнт перевантаження кріплення, 1,2;

Q = 2а · b · γ_к · k_с = 2·2,785·0,44·25·2,5 = 152,3 кН/м3

а - половина ширини (прольоту) виробки в проходці;

γ_к – питомий тиск порід покрівлі,

k_с – коеф.запаса свода обвалення, 2-3;

b – висота свода обвалення;

=

h – висота виробки в проходженні;

φ – кут природного відкосу порід, =81⁰ 52´;

fк - коефіцієнт міцності порід покрівлі =7;

Відстань між арками, що працюють в податливому режимі, що остаточно приймаються, повинні відповідати рекомендаціям Дон УГІ.

Враховуючи результати обчислень проектом приймаю менший стандартний крок установки кріплення Lц = 0,67 м, що відповідає рекомендаціям ДонВДІ.

5.РОЗРАХУНОК ТЕМПІВ ПРОВЕДЕННЯ ВИРОБКИ

Експлуатаційна продуктивність комбайну визначається за формулою.

де: К_екс - коефіцієнт використання комбайну,який залежить від перерв на зведення кріплення - 0,15-0,35

Q_т – технічна продуктивність комбайна по однорідному забою; Q_т=0,6м³/мин

Просування вибою за зміну

Число рам встановлених за зміну

приймаємо 5 рам

Де L_р – відстань між рамами, м

V_зм=5·0,67=3,35 м/зм

Проектом приймаємо посування вибою за зміну 3,35м (5 рам через 0,67м),тоді місячні темпи проведення з урахуванням встановлення однієї рами в ремонтну зміну, що підтверджується розрахунком.

Де: n_зм- число робочих змін за добу

l_рем- просування вибою в ремонтну зміну

n_дн- число робочих діб у місяці

1. Розрахунок експлуатаційної продуктивності прохідницького комбайну. Визначення можливих темпів проведення виробки

Теоретична продуктивність комбайна по породі з міцністю 8 приведена в його технічній характеристиці. Для комбайна КСП-42 вона рівна 0,3 м³/хв.

Теоретична продуктивність комбайна по породі з урахуванням міцності порід у виробки, що проводиться, перераховується по формулі:

,

де f ^*_n - максимальна міцність порід, якою може руйнувати комбайн;

Q_n- теоретична продуктивність комбайна по породі з максимальною міцністю порід, м³ /хв;

f_n - коефіцієнт міцності порід у вибої.

Среднєзважену теоретичну продуктивність комбайна не визначаємо, так як виробка проводиться по пісковику, та не має в перерізі інших порід та пласта.

Технічна продуктивність комбайна визначається по формулі:

,

Коефіцієнт технічно можливої безперервної роботи комбайна визначається по формулі:

,

де Кг - коефіцієнт готовності комбайна (0,8-0,9) ;

t - час простою за цикл (5-10 хв.);

l - посування вибою за цикл, м.

S_пр­ – площа перерізу виробки в проходженні, м², приймається з табличних значень, розрахунок площі перерізу по вугіллю не робимо, так як виробка проводиться по пустим породам

,

де n- кількість кріпильних рам, що встановлюються в вибої за один цикл;

l - крок установки кріплення, м.

Коефіцієнт експлуатаційної продуктивності комбайна визначається по формулі:

,

де А - коефіцієнт, що враховує регламентовані перерви в роботі (0,8-0,9);

t₀ - час простою за цикл з організаційно-технічних причин (20- 40хв.).

Експлуатаційна продуктивність комбайна визначається по формулі:

,

Виходячи з експлуатаційної продуктивності максимально можливі темпи проведення виробки комбайном в місяць визначаються по формулі:

,

де n_дн - кількість робочих днів в місяць, дн.;

n_зм - кількість змін по проведенню виробки, зм.

Оптимальна швидкість проведення виробки комбайном можна визначити по формулі:

,

де N - кількість прохідників в ланці, чол.;

n_дн - кількість робочих днів в місяць, дн.;

n_зм - кількість робочих змін по проведенню виробки на добу, зм.;

S_np - площа перерізу виробки в проходці, м²;

K_n - коефіцієнт підривання порід;

l - крок установки кріплення, м;

K - коефіцієнт, що враховує тип комбайна (0,65-0,88).

Допустимий коефіцієнт присічки, визначається по формулі:

,

де S_пр - переріз виробки в проходці, м²;

S_вуг - переріз вугільного масиву, м².

Так як виробка проводиться по пісковику, та не містить в перерізі вугільний пласт, то коефіцієнт присічки дорівнює 1.

Планова швидкість проведення виробки визначається по формулі:

,

де n_ц - кількість циклів в зміну, шт.;

l_ц - посування вибою за цикл, м.

n - кількіст циклів в першу зміну, шт.

Прийнята проектом планова швидкість проведення виробки, повинна задовольняти умовам :

V_пл > V_н м ; 241,2 > 150 м.;

V_пл V_е м ; 241,2< 277,7м.;

V_пл V₀ м ; 241,2 236,45 м.

Умови виконані, розрахунок проведений правильно.

6.ПРОВІТРЮВАННЯ ВИРОБКИ ПІД ЧАС ПРОВЕДЕННЯ

Витрати повітря (Q_вп) необхідного для провітрювання тупикової виробки визначаємо в залежності від таких факторів:

-виділення метану;

- чисельності людей;

- мінімальної швидкості руху повітря у виробці;

- мінімальної швидкості руху повітря у при вибійному просторі в залежності від кліматичних умов.

Розрахунки проводяться для привибійного простору і в цілому для виробки.

Для зручності подальших розрахунків, з урахуванням призначення виробки у технологічному комплексі шахти складаємо схему провітрювання .

Розрахунок витрат повітря для провітрювання привибійного простору.

При вийманні гірничої маси комбайном витрати повітря за фактором метановиділення проводиться за формулою:

Розрахунок кількості повітря по виділенню метану:

де Q_вп - витрата повітря, яка необхідна подати в привибійний простір тупикової виробки, м³/хв.;

I_вп - метановиділення на привибійному просторі, м³/хв.;

С – припустима згідно ПБ концентрація метану у вихідному з вибою вентиляційному струмені, %;

С₀ – концентрація метану в струмені повітря, що поступає в тупікову виробку. %;

Розрахунок витрати кількості повітря по кількості людей проводиться по формулі:

де n_чол – найбільша кількість людей що одночасно працює в привибійному просторі тупикової виробки,

Розрахунок витрати кількості повітря по мінімальній швидкості повітря у привибійному просторі тупикової виробки проводиться по формулі:

де V_мін - мінімальна припустима згідно ПБ швидкість повітря в тупиковій вироботки;

S_св - площа перерізу виробки у просвіті, м²

Приймаємо для подальшого розрахунку найбільше значення Q_вр=3,6 м³/с;

Витрата повітря по мінімальній швидкості в привибійному просторі тупикової виробки залежно від температури визначається по формулі: