1.1. Визначення розмірів поперечного перерізу горизонтальної виробки у світлі

Розміри поперечного перерізу гірничої виробки у світлі визначають у залежності від габаритних розмірів транспортних засобів, величини безпечних зазорів з урахуванням можливого зміщення порід, допустимої висоти підвіски контактного проводу, швидкості руху повітряного струменю:

Ширина виробки у світлі (рис. 1)

м, (1)

де а – мінімальний зазор, який допустимий між кріпленням і найбільш виступаючими частинами рухомого составу, м (0,2 м – для гладкого кріплення);

b – ширина більшого транспортного засобу (вагонетки або електровозу приведені у таблицях А.1-А.3 додатку А), м;

с – мінімально припустимий зазор між кріпленням і рухомим составом з боку проходу людей, приймається не менш 0,7м; а у місцях посадки людей у вагони не менш - 1м;

n– кількість рейкових колій у виробці;

m – зазор між рухомими составами, m = 0,2м.

Висота виробки у світлі

, м, (2)

де h_с - висота прямої ділянки стінки виробки у світлі, яка дорівнює висоті проходу для людей . У капітальних виробках при розташуванні у них контактного проводу і трубопроводу великого діаметру з метою забезпечення зазорус по висоті висота прямої ділянки стінки у світліh_c повинна дорівнювати 2,00 - 2,1м.

h_о - висота склепіння у світлі

h_о = В_св /3, м. (3)

Рис.1. Схема визначення розмірів поперечного перерізу прямокутно-склепистої виробки з коробовим склепінням

Радіуси закруглення склепіння

R = 0,692В_св, м і r = 0,262В_св, м. (4)

Висота від баластового шару до рівня голівки рейки (рис. 2)

, м (6)

де h_р, h_п, h_ш - висота рейки, товщина підкладки під рейкою і товщина шпали, м. Типорозміри рейок, підкладок і шпал, які використовують у гірничий промисловості (приведені у таблицях Б.1-Б.3 додатку Б).

Рис. 2. Схема визначення розмірів рейкового шляху

Площа поперечного перерізу виробки у світлі

, м². (7)

1.2. Перевірка площі поперечного перерізу виробки на швидкість руху повітряного струменю

(8)

де _К - коефіцієнт витоку повітря і нерівномірності видобутку, який дорівнює 1,45;

q - мінімальна кількість повітря на 1т середньодобового видобутку гірничої маси, приймаємо – q=1,4 м³/хв;

А_річ. – добовий і річний видобуток шахти, тис. т;

S_вент - площа перерізу виробки для вентиляції. Визначається як площа у світлі за винятком площі трубопроводу, кабелів, рейок і виступаючих із баласту частини шпал (1/3 висоти шпали), S_вент=0,98S_св, м²;

V_доп- допустима швидкість руху повітряного струменю для проектної виробки: у головних відкотних виробках V_доп ≤ 8 м/с.

Якщо ця умова не виконується, то необхідно збільшити ширину виробки і повторити розрахунок.

Для остаточного визначення проектних розмірів виробки у світлі необхідно враховувати величину зміщення контуру виробки.

1.3. Розрахунок очікуваного зміщення порід контуру виробки

При проектуванні поперечного перерізу виробки у світлі необхідно враховувати можливість зміщення контуру виробки.

Збіжність контуру виробки - у напрямку максимальних зміщень порід для типових умов Криворізького басейну може бути визначений за графіком НДГРІ [2] у залежності від безрозмірного показника γH/R_ст (рис. 5)

де γ- питома вага породи, Н/м³; Н- глибина розміщення виробки, м; R_ст - розрахунковий опір порід стисненню, Н/м².

Якщо термін служби виробки перевищує 3 роки, варто скористатися виразом

мм, (15)

де U_з.т. - збіжність контурів виробки у типових умовах за весь термін її служби, мм;

U_п - збіжність контурів у початковий період за перші три роки існування виробки (мал. 3), мм;

V_ср - середня швидкість збіжності контурів після початкового періоду (приймається як збільшення зміщення за третій рік існування виробки), мм/рік;

t- термін служби виробки, років.

На рис. 5 зображено криві, які отримано при вимірах зміщень у штреках шириною 3,2–3,5м. Якщо розрахункова ширина виробки відрізняється від названої, то робиться виправлення її коефіцієнтом К_р.

₍₁₆₎

де В_нач. - розрахункова ширина виробки начорно, м (визначається орієнтовно за формулою 24).

Рис. 3. Збіжність контуру виробки у напрямі максимальних зміщень у часі

Для виробок пройдених вкрест простягання при 0,12 >γH/R_ст ≤0,3, варто застосовувати поправочний коефіцієнт, що враховує напрямок виробок К_н; при інших значеннях γH/R_ст виправлення несуттєві К_н = 1.

Тоді розрахункове значення збіжності контурів виробки в умовах що відрізняються від базових визначаємо за виразом

, мм. (17)

Збіжність боків виробки визначається як подвійна величина зміщення порід боків виробки U_з.т. = 2U_б, збіжність покрівлі і ґрунту це – сума величини зміщення порід покрівлі і ґрунти U_пкр + U_п. По діючим нормам допустимі зміщення порід ґрунту у виробках обладнаних рейковим транспортом, складають 200 мм, а у виробках конвеєрним транспортом 400 мм. Якщо зміщення ґрунту перевищують припустимі значення, варто приймати замкнуте кріплення із зворотнім склепінням.