3.3.2 Выбор и обоснование формы и размеров поперечного сечения подготовительных выработок

Подготовка панели заключается в проведении таких выработок как: панельный конвейерный и транспортный штреки, конвейерный штрек лавы, вентиляционный штрек, монтажный штрек, разгружающий и вспомогательные выработки.

Горные выработки будут проходится машинным способом проходческим комбайном ПКС–8МА, КРП–3. От способа проходки выработки зависит и форма ее поперечного сечения. При проходке комбайнами типа ПКС–8МА форма сечения образуется арочная. Размеры выработок зависят от их назначения и основных размеров применяемого в них оборудования.

Для размещения оборудования лавы, энергопоезда, приводных и натяжных станций забойного и штрековых конвейеров, крепи сопряжения лавы рассчитывается ширина выработок по формулам:

Вт.ш.=а+b+c, м (3.1)

Вк.ш.=а+2b+c+n,м (3.2)

Где а – зазор между стенкой выработки и наиболее выступающей частью транспортного средства с не проходной стороны;

b – габариты транспортного средства по наиболее выступающим частям;

c – зазор между стенкой выработки и наиболее выступающей частью транспортного средства с проходной стороны;

n – зазор между транспортными средствами.

Вт.ш.=0,3+0,912+1,2=2,412м

Вк.ш.=0,3+2∙0,912+1,2+0,2=3,524м

Принимаю ширину конвейерного штрека –4,5м; вентиляционного штрека– 3,0м; транспортного штрека – 3,0м.

Для отгрузки руды при проходке вентиляционного штрека лавы проходятся технологические выработки через 175,0 – 305,0 м. под углом 15–20 град. к линии забоя лавы.

Все подготовительные выработки проходятся комбайном ПКС–8МА, конвейерный штрек лавы полуторным сечением. Следовательно площадь выработок следующая: конвейерный штрек лавы Sк.ш.=12,5м²; вентиляционный штрек лавы Sв.ш.=8,03 м²; транспортный штрек лавы Sт.ш=8,03 м².

3.3.3 Охрана и крепление подготовительных выработок

Меры охраны подготовительных выработок компенсационными щелями и разгружающими выработками

Способ охраны компенсационными щелями

В соответствии с «Инструкцией по охране и креплению горных выработок» для обеспечения устойчивости подготовительных выработок проектом предусмотрены меры их охраны от влияния горного давления.

Такими мерами охраны являются:

Нарезка компенсационных щелей производится по всему вентиляционному штреку, кроме камер разворота и в местах вырубки технологических выработок. Компенсационные щели позволяют значительно разгрузить горное давление, что позволяет не проходить разгружающую выработку. За счет этого уменьшаются затраты на подготовку и сокращается время проведения подготовительных работ.

Компенсационные щели служат для охраны горных выработок и могут проводиться как в период проходки выработок, так и в процессе их эксплуатации. Проведение компенсационных щелей в подготовительных выработках на стадии отработки выемочного столба должно осуществляться впереди лавы вне зоны влияния временного опорного давления. Протяженность зоны временного опорного давления (L) определяется по формуле:

L = –38,6 + 0,29Н – 0,000079Н², м ( 3.3)

где Н – глубина разработки, м.

Зависимость справедлива при 300 ≤ Н ≤ 900.

В подготовительных выработках, расположенных со стороны отработанного или отрабатываемого с опережением смежного выемочного столба, компенсационные щели проводятся на расстоянии не менее 1,5L.

В первую очередь компенсационные щели проводятся в кровле выработок, а затем (при необходимости) в боках и почве. Компенсационные щели, проводимые в боках, определяются паспортом проведения и крепления выработок. В выработках, подлежащих креплению анкерами, щель в кровле проводится после возведения крепи.

Глубина компенсационной щели h_щ определяется из выражения:

h_щ ≥ 0,25b ± 0,2, м, (3.4)

где b  ширина выработки, м.

Забой вертикальной щели должен располагаться выше на 0,05 м пород «сместителя»  глины мощностью не менее 0,03 м.

Компенсационные щели, проводимые в кровле, располагаются вертикально по оси выработок шириной 3,0–3,2 м. Допускается смещение вертикальной компенсационной щели в кровле от оси выработки не более 0,5 м для машины типа ESF–70 и не более 0,2 м для машин типа УРАЛ–50. В выработках шириной более 3,2 м щели располагаются под углом 75–80^о на участках перехода плоской кровли в криволинейную часть свода. При полном схождении щели допускается ее повторное проведение до начала разрушения нижних слоев кровли с заполнением податливым материалом на расстоянии не более 10 м от забоя щели. Местоположение вертикальной компенсационной щели, проводимой в кровле на сопряжениях выработок, а также тип анкерной крепи определяются паспортом проведения и крепления для различных горно–геологических условий.

Компенсационные щели в кровле и боках должны быть сплошными по длине выработки и заполняться податливым материалом. При глубине разработки менее 800 м в выработках шириной 3,0–3,2 м, используемых только в качестве разгружающих, вертикальные щели допускается оставлять незаполненными.

Деревянные брусья, используемые в качестве податливого материала, устанавливаются в компенсационных щелях с шагом 1,0–1,5 м. Разрыв во времени между проведением щелей и их заполнением податливым материалом не должен превышать одних суток.

Брусья изготавливают из рудстойки (СТБ 1677–2006) или отходов пиломатериалов любого сорта, в том числе малоценных пород дерева. Брусья могут быть двух или четырехкантовые и должны иметь следующие размеры:

Длина…………………….1,0 ± 0,2 м

Ширина………………….не менее 0,13 м

Толщина…………………0,12 ± 0,01 м

Горизонтальные щели допускается заполнять составными брусьями из обрезков длиной 0,4–0,6 м, досками толщиной не менее 0,04 м или другим податливым материалом, компрессионные свойства которого близки к дереву

Способ охраны разгружающими выработками

Областью применения разгружающих выработок являются глубины не более 800 м. Разгружающая выработка проводится первой в группе и вслед за ней последовательно все остальные.

Превышение кровли в разгружающей выработке относительно охраняемой должно быть не менее 0,8 м. Оно создается комбайном при проходке, буровзрывными работами, самопроизвольным обрушением пород (в случае проведения опережающих ходов в очистных камерах), проведением компенсационной щели машинным способом или компенсационной полости комбайном избирательного действия.

Ленточные целики, оставляемые между разгружающей и охраняемой выработками, должны быть шириной 2,5–3,3 м.

Превышение кровли в разгружающей выработке, если она имеет привязку на одном уровне с охраняемой, должно выполняться машинным или буровзрывным способами по мере ее проходки.

Если в качестве разгружающей выработки используется один из рабочих штреков, (например, панельный транспортный или конвейерный), то в этом случае в кровле указанного штрека проводится компенсационная щель, а целик между разгружающей выработкой и охраняемой должен выбираться с учетом требований.

При возникновении нестандартных ситуаций необходимость создания превышения кровли в разгружающей выработке, если она пройдена на одном уровне с охраняемой, определяется паспортом проведения и крепления подготовительных выработок.

Применение крепи;

Выработки, пройденные комбайном ПК-8МА, имеют арочную форму и так как крепость пород на калийных рудниках достаточно высокая, то такие выработки устойчивы и могут эксплуатироваться без крепления. Выработки, имеющие большой срок службы, а также камеры разворота комбайна, сопряжение выработок имеющие большую площадь обнажения кровли, крепятся анкерной крепью.

На калийных рудниках Старобинского месторождения для крепления выработок применяются анкерная крепь двух типов:

1)клинораспорной конструкции ЭС-85П «Эстонсланец»

2)винтовые анкеры

Крепью «Эстонсланец» крепятся козырьки. Эта крепь имеет податливую конструкцию. Она состоит из: стержня изготовленного из стали ст.5, который в верхнем конце переходит в клин, а на нижнем имеют резьбу М20; двух распорных «сухарей»; натяжной гайки; шайбы – опорной плитки.

Достоинство анкеров “Эстонсланец”:

– обладают достаточно большой податливостью;

– позволяет осуществлять визуальный контроль состояния крепи в процессе эксплуатации;

Недостатки:

– низкая несущая способность в глинистых породах;

– создают небольшое первоначальное натяжение (не более 2,5 тс в соли и 0,5 тс в глине);

– до выхода на максимальную нагрузку допускают расслоение сшитой пачки пород до 20-30 мм;

– установка крепи трудоемка и не поддается механизации;

– конструкция анкеров не исключает случаи их установки с одним “сухарем”, в результате чего несущая способность снижается до 0,5–1,5 т.

Винтовой анкер применяется для крепления камеры разворота, сопряжение выработок, а также для крепления выработок, в которых сильно проявляется горное давление, и которые имеют продолжительный срок службы. Для установки винтовой штанги бурится шпур, диаметром которого на 3мм меньше диаметра штанги. Шпур бурится электросверлом СЭР–1М. В пробуренный шпур закручивается винтовая штанга, которая прорезает канавку в стенках шпура.

Штанга сцепляется с породой по всей длине, тем самым она сшивает слои, предотвращая их отслаивание и обрушение. Винтовой анкер представляет сбой металлический стержень с винтовой резьбой.

Достоинства винтовых анкеров:

– вступают в работу сразу после установки, не допускают расслоение пород;

– работы по возведению крепи механизированы;

– высокая несущая способность.

Недостатки:

– необходимы соблюдения точного соответствия между диаметрами шпура и анкерами;

– трудоемкость бурения шпуров 25–26 мм в породах с высоким содержанием глинистых прослойков;

– ограничения податливости крепи;

– невозможность контроля состояния крепи в процессе эксплуатации

Крепление сбоек, перерубок, камер разворота производится также винтовой штанговой крепью.

Рисунок 3.1 – «КАЗ»(а) «КАМВ»(б)