tehspgrv46

Таблиця 5 - Схеми й розрахункові формули для визначення розмірів виробки склепінної форми

ухилах не повинна перевищувати 8 м/с; у всіх інших виробках - 6 м/с; у привибійних просторах тупикових виробок – 4 м/с. При цьому середня швидкість повітря в тупикових виробках газових шахт повинна бути не меншою за 0,25 м/с, а на шахтах ІІІ категорії й вище в виробках із проектною довжиною 75 м і більше, що проведені у вугільних пластах потужністю 2 м і більше, у разі інтенсивного газовиділення – не менш 0,5 м/с. У тупикових виробках негазових шахт й в інших виробках, які провітрюються за рахунок загальшахтної депресії, на всіх шахтах, крім камер, мінімальна швидкість повітря встановлюється 0,15 м/с. Мінімальна швидкість повітря в камерах не регламентується.

Кількість повітря, що проходить по виробці, під час експлуатації шахти визначають із виразу:

де Qо.з – кількість повітря, яка необхідна для провітрювання

очисних вибоїв, м3/з;

Qп.з – кількість повітря, яка необхідна для відособленого

провітрювання підтримуваних підготовчих виробок і виробок, що споруджуються, м3/с;

Qут – витік повітря через вироблений простір і вентиляційні

споруди, м3/с.

У газових шахтах кількість повітря, що надходить у виробку, можна оцінити виходячи з величини відносної метановості й кількості вугілля, що транспортується:

де k – коефіцієнт, що враховує нерівномірність видобутку й витоки повітря, який приймається рівним 1,45-1,5;

q – виділення метану (м3) на 1 т добового видобутку (табл. 6); П – добова кількість вугілля, що транспортується, т/сут;

d – припустимий вміст метану у вихідному струмені повітря (%), який обумовлений вимогами [1].

На шахті, що споруджується, з огляду на сумарну подачу

23

У випадку, якщо швидкість повітряного струменя виявиться більше припустимої, необхідно збільшити перетин виробки. При швидкості менше припустимої й дотриманні вимог ПБ щодо розмірів виробки потрібно збільшити кількість повітря, що подається. У газових шахтах площа поперечного переріза виробок, яка обумовлена за фактором швидкості руху повітря Sвент, повинна перевищувати величину, що встановлюється виходячи із габаритів транспортних засобів Sсв . У надкатегорних шахтах, тобто у разі газовмісту більше 15 м3/т і навантаженню на виробку більше 3000 т/сут, необхідна за швидкостю повітря площа перетину виробки може перевищувати максимально можливу величину. У цьому випадку необхідно проводити дві паралельні зближені виробки.

4.3 Визначення площі поперечного переріза виробок виходячи з депресії

Під час розрахунку площі поперечного переріза виробок, що утворюють вентиляційну мережу, слід вирішувати завдання про вибір оптимальних перетинів виробок з урахуванням депресії. Існуючими нормами проектування рекомендується обмежувати загальношахтну депресію величиною h = 30-45 Н/см2. У тих випадках, коли при обраних із габаритів транспортних засобів і швидкості руху повітря поперечних перерізах виробок сумарна депресія шахтної мережі перевищує зазначену межу, необхідно збільшувати площу

24

поперечного переріза окремих виробок і, тим самим, знижувати загальношахтну депресію.

Для цього можна скористатися наближеним методом, що не вимагає розрахунку витрат на проведення й підтримку виробок [15], згідно з яким площа поперечного переріза (м2) виробки визначається залежно від її депресії за формулою:

приймається для виробок круглого перерізу рівним 3,45; склепінного – 3,8; трапецієподібного – 4,15;

Li – довжина виробки, м;

Qi – кількість повітря, м3/с; hi – депресія виробки, Н/м2.

Під час розрахунку депресії виробки виходять із припущення: якщо загальношахтна депресія вентиляційного напрямку із обраними перетинами виробок перевершує гранично припустиму hпр , то її

доцільно знижувати шляхом збільшення площі перетинів виробок з найбільшим значенням вентиляційної характеристики Di .

Між частиною депресії даної виробки hi в сумарній загальношахтній депресії й характеристикою Di існує зворотна

залежність, тому для розрахунку депресії в і-й виробці буде справедлива формула:

(1/(ki Di ))

i

де ki – коефіцієнт приведення характеристики Di до умов, що

порівняні за витратами на проведення окремих виробок, який орієнтовно дорівнює для стволів 0,25, для квершлагів – 0,5 і для всіх інших виробок – 1,0;

п – число ланок у ланцюзі виробок одного напрямку.

25

Оскільки звичайно перетин лави, що входить у вентиляційну мережу, однозначно визначено потужністю пласту й комплексом устаткування, доцільно виключити її депресію hл із загальношахтної

величини hпр . Крім того, немає необхідності враховувати місцеві опори вентиляційної мережі hл.м.с , що становлять приблизно 0,1 hпр .

Тоді остаточна формула для розрахунку депресії в і-й виробці (Н/м2) буде мати вигляд:

(1/(ki Di ))

i

де hл.м.с hл hм.с .

Площа поперечного переріза виробки, що установлена виходячи з депресії, може виявитися досить великою і неприйнятною для реалізації існуючою прохідницькою технікою. У цьому випадку замість однієї передбачається проводити кілька паралельних виробок меншої площі поперечного переріза. Тепер для протяжних виробок площа поперечного переріза 20-25 м2 вважається максимально можливою як з умови проведення буропідривним способом, так і із

кожної виробки шахти вибираються площі поперечних перерізів, виходячи з умов розміщення транспортних засобівSтрі і визначаються

значення Sвенті за умовою провітрювання. Потім складається вентиляційна мережа виробок і розраховуються величини Di , hi і Sді .

Після цього іде перевірка встановлених за фактором депресії площ мінімальним значенням, що обрані, виходячи із габаритів транспортних засобів і граничної швидкості руху повітря. Якщо ця умова виконується, розрахунок вважається закінченим. У противному випадку площа поперечного перетину виробки приймається рівною мінімальному значенню й при цій площі поперечного переріза підраховується депресія, що додається до раніше встановленої величини hл.м.с , а величина Di цієї виробки прирівнюється до нуля. Потім встановлюються площі перетину виробок, що залишилися, за умови перерозрахування значення hi .

26

4.4 Розрахунок площі поперечного переріза виробки з урахуванням її безремонтної підтримки

У підготовчих виробках, які проведені у процесі підготовки шахтного поля (панельні й дільничні бремсберги та ухили, дільничні штреки) для забезпечення безремонтної підтримки протягом усього строку їхньої служби, поперечний переріз, що установлений виходячи з транспорту й вентиляції, потрібно збільшити на величину, яка обумовлена зміщеннями контуру виробки.

Деформації контуру гірничої виробки й величини зменшення внаслідок цього площі поперечного переріза є функцією великої кількості факторів: стійкості порід, що вміщають виробку; розташування виробки щодо пласту вугілля й очисних робіт; способу охорони виробки; тривалості знаходження виробки в зоні впливу очисних робіт; терміну служби та ін.

Інструментальними спостереженнями за деформаціями контуру гірничих виробок і наступною обробкою даних за допомогою методів математичної статистики, отримане рівняння множинної регресії, що дозволяє приблизно оцінити величину зміни площі поперечного переріза виробки за її термін служби [15]:

зміщеннями покрівлі виробки й зменшенням перетину, що залежить від форми й розмірів поперечного переріза; для аркового податливого кріплення kф 2÷4,5, причому значення kф = 2 відповідає виробкам

із площею поперечного переріза не більше 7,5 м2, а kф =4,5 – із

площею поперечного переріза більше 10 м2;

Uкр – величина вертикальних зміщень покрівлі (м), що

обумовлена міцністю порід, способом охорони виробки, впливом очисних робіт й інших факторів;

kс – коефіцієнт, що враховує вплив площі поперечного переріза, kс = 0,02-0,06;

Sсв – граничне значення площі поперечного переріза виробки у

світлі, що обумовлене розміщенням транспортних засобів і подачею необхідної кількості повітря із припустимою швидкістю, м2;

27

kсл – коефіцієнт, що враховує термін служби виробки Тсл , kсл = 0,001-0,002.

У несприятливих умовах підтримки виробки й при значному терміні служби (більше одного року) деформації контуру виробки можуть виявитися досить значними, для компенсації яких в цей час відсутнє кріплення з потрібною конструктивною піддатливістю, або початкова площа поперечного переріза буде настільки великою, що буде технологічно нездійсненною. Це означає, що безремонтну підтримку в даних умовах і протягом даного строку забезпечити неможливо. У цьому випадку розрахунок зміщень порід і вибір параметрів кріплення й засобів її посилення варто виконувати детально згідно "Інструкції..." [16].

5 ТЕСТ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ

Для успішного виконання індивідуального завдання й підготовки до практичного заняття, студентам рекомендується відповісти на наступні учбово-цільові питання.

1.Які фактори варто враховувати при проектуванні гірничих виробок?

1.1.Призначення виробки:

1.2.Термін служби виробки;

1.3.Результати інженерних досліджень, що включають дані геологічного, гідрогеологічного й маркшейдерського вивчення місць розміщення виробок;

1.4.Вимоги нормативних документів і правил безпеки.

2.Що необхідно приймати до уваги при виборі місць розміщення виробок?

2.1.Стійкість порід, що вміщають виробку, у тому числі наявність зон тектонічної порушеності масиву;

2.2.Кількість і розміри транспортних засобів;

2.3.Компоновочні рішення всього комплексу виробок;

2.4.Можливість повторного використання виробок.

3.Форма й розміри поперечного переріза виробки у світлі повинні забезпечувати:

3.1.Задану пропускну здатність під час спорудження й експлуатації виробки;

3.2.Розміщення у виробці встаткування, санітарно-технічних пристроїв й інженерних комунікацій;

28

3.3.Зміщення порід, що проминули до зведення жорсткого кріплення, або за весь термін служби виробки у разі піддатливого кріплення;

3.4.Можливість зведення кріплення й забутування порожнин необхідної товщини;

3.5.Дотримання вимог підземного транспорту, вентиляції й водовідливу.

4.Яка мінімальна висота від підошви (головки рейок) до кріплення в горизонтальних (похилих) виробках вугільних шахт?

4.1.В ОКД на ділянці пересування людей і при наявності

контактного дроту – 2,4 м;

4.2.У головних відкаточних і вентиляційних виробках– 2,0 м;

4.3.У дільничних вентиляційних, проміжних і конвеєрних штреках – 1,8 м.

5.Яка з наведених норм відповідає мінімальній швидкості руху повітря в тупикових виробках газових шахт:

5.1.Не менш ніж 1 м/с;

5.2.Не менш ніж 0,5 м/с;

5.3.Не менш ніж 0,15 м/с.

6.Укажіть мінімально можливий перетин дільничного бремсберга шахти I-ї категорії при добовому навантаженні на виробку 4000 тонн вугілля:

7.Перетин виробки, що установлений виходячи з габаритів транспортних засобів і з припустимої швидкості руху повітря, не відповідає депресії вентилятора головного провітрювання. Що варто здійснити в цьому випадку?

7.1.Замінити вентилятор головного провітрювання;

7.2.Застосувати кріплення з меншим аеродинамічним опором;

7.3.Збільшити площу перетину виробки понад мінімальну величину, що регламентована ПБ.

8.У горизонтальних виробках вугільних шахт, що обладнані конвеєрним і рейковим транспортом, ширина проходу для людей установлюється:

8.1.Між кріпленням і конвеєром – 0,7 м;

8.2.Між кріпленням і рухливим составом – 0,7 м;

8.3.Між конвеєром і рухливим составом – 0,7 м.

9.На випадок виходу людей через похилий стовбурі вільний прохід для людей, шириною не менш ніж 0,7 м і висотою 1,8 м, повинен обладнуватися:

29

9.1.При кутах нахилу від 7 до 100 - сходами й поручнями;

9.2.При кутах нахилу від 11 до 250 - трапами з поручнями;

9.3.При кутах нахилу від 26 до 300 - сходнями з поручнями;

9.4.При кутах нахилу від 31 до 450 - поручнями, які прикріплюються до кріплення.

10.Внаслідок несприятливих умов підтримки виробки в зоні впливу очисних робіт і значного строку її служби деформації породного оголення й кріплення перевищили припустимі значення. Що варто зробити в цьому випадку?

10.1.Погасити виробку і пройти нову вприсічку, якщо витрати

на проведення не будуть перевищувати витрати на ремонт?

10.2.Перекріпити виробку;

10.3.Передбачити заходи щодо зменшення зміщень порід за рахунок розвантаження порід від напружень або зміцнення порід.

6. ПРИКЛАДИ ВИЗНАЧЕННЯ РОЗМІРІВ ПОПЕРЕЧНОГО ПЕРЕТИНУ ВИРОБОК

6.1 Виробка аркової форми поперечного переріза з податливим кріпленням і рейковим транспортом

Методика розрахунку розмірів поперечного переріза виробки аркової форми, що закріплена металевим податливим кріпленням (КМП-А3) і обладнана локомотивною відкаткою, розглянута у зв'язкуз тим, що даний варіант є найпоширенішим при проведенні пластових і польових підготовчих штреків, які розташовані за простяганням пологих вугільних пластів [8, 11, 12]. Для розрахунку параметрів можна використовувати наступну літературу [2, 7, 8, 14].

Розрахунок здійснюється графоаналітичним методом, для чого в масштабі 1:50 на аркуш паперу на рівні 1,8 м від баласту наносять розміри прийнятого встаткування, мінімальні зазори й прохід для людей згідно [1]. Потім знаходять ширину виробки на рівні рухливого состава з урахуванням довжини прямолінійної частини стійки і її кривизни для обраної конструкції кріплення.

Положення вертикальної осі виробки визначають шляхом розподілу її ширини навпіл, а потім графічно визначають радіус дуги стійки, з огляду на те, що центр окружності перебуває від підошви виробки на висоті hс і є зміщений від осі підошви виробки на величину сц. Кут дуги стійки 0 також можна знайти графічно. Знайдені графічно розміри повинні узгоджуватися з перетинами виробок, що

30