vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Аннотация.................................................Ошибка: источник перекрёстной ссылки не найден

Классификация подземных горных выработок.Ошибка: источник перекрёстной ссылки не найден

Расчет площади сечения выработок по габаритам Ошибка: источник перекрёстной ссылки не найден

Подбор сечений водоотливных канавок Ошибка: источник перекрёстной ссылки не найден

Способы и технологические схемы сооружения горизонтальных и наклонных выработок

2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1. Аннотация

В настоящей курсовой работе представлен вариант решения индивидуального задания, выдаваемого студентам второго курса с целью закрепления знаний по дисциплине «Основы строительства горных предприятий» путём самостоятельного проектирования горных выработок, а именно: определения формы и размеров поперечного сечения выработок, выбора способа размещения транспорта, а также изучения некоторых дополнительных материалов, сопряжённых или так или иначе связанных в технологическом плане с рассматриваемыми, что, в сочетании с исследованием технологии возведения различных видов крепи и их особенностей, позволяет овладеть навыком правильного, а главное, с экономической точки зрения, выгодного подбора способа решения задач при строительстве.

Стоит отметить, что в данной курсовой работе чертежи поперечных сечений горных выработок и их характерные узлы выполнены в программной среде «AutoCAD 2015».

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2. Классификация подземных горных выработок

Горная выработка — искусственная полость в земной коре, образуемая в результате ведения горных работ. Основными классификационными признаками подземных горных выработок считаются их пространственное расположение и назначение.

2.1. Вертикальные горные выработки

К вертикальным горным выработкам относят шахтные стволы (в том числе слепые), а также шурфы и гезенки (рис. 1).

Ствол (№1 на рис. 1) (эксплуатационный) имеет непосредственный выход на поверхность и обслуживает подземные работы в пределах шахтного поля или отдельной его части (блока, крыла). Такой ствол проходят на большую глубину (до 1000 м и свыше), чаще – круглого поперечного сечения диаметром от 3 – 5 м до 10 – 12 м (иногда и более); в его основании устраивают зумпф

(№13 на рис. 1) для сбора воды или загрузки подъёмных сосудов. Эксплуатационные шахтные стволы бывают главные и вспомогательные. Первые служат для подъёма полезного ископаемого на поверхность, вторые подразделяются на вентиляционные (для проветривания), водоотливные (для откачки воды из шахты), закладочные (для спуска соответствующих материалов) и др.

Главные стволы нередко выполняют одновременно несколько функций и различаются по основному назначению. Иногда их именуют по виду подъёмных сосудов – скиповые, клетевые или скипо-клетевые. Если ствол предназначен для выяснения структуры

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

горных пород, то его называют разведочным. Обычно он имеет небольшое поперечное сечение прямоугольной формы.

Слепой ствол (№16 на рис. 1) отличается от предыдущего тем, что не обладает непосредственным выходом на поверхность, а используется в большинстве случаев для подъёма полезного ископаемого с нижних рабочих горизонтов на верхние. У него, как правило, меньше глубина и размеры поперечного сечения.

Шурф (№20 на рис. 1) – вертикальная (реже крутая) неглубокая горная выработка прямоугольного или квадратного сечения, проходимая непосредственно с поверхности. По назначению различают шурфы эксплуатационные (для вентиляции шахт, водоотлива, транспортирования материалов, спуска и подъёма людей), разведочные (для изучения условий залегания, строения и физико-механических характеристик горных пород), экспериментальные (для проведения натурных опытов и испытаний фильтрационной способности пород).

Гезенк (№18 на рис. 1) – вертикальная или крутонаклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и служащая для спуска полезного ископаемого под действие собственного веса (гравитационных сил) или в специальных сосудах (механическим способом).

2.2. Горизонтальные горные выработки

К горизонтальным горным выработкам относят штольни, тоннели, квершлаги, штреки, орты, просеки. Горизонтальные горные выработки, как правило, имеют незначительный уклон (0,004-0,005) для облегчения транспортировки и обеспечения стока воды к водосборнику.

Штольня (№3 на рис. 1) (горизонтальный шахтный ствол) – выработка, пройденная с поверхности и предназначенная для обслуживания горных работ. Как и стволы, штольни подразделяются на разведочные и эксплуатационные (откаточные, вентиляционные и водоотливные).

Тоннель – горизонтальная или наклонная горная выработка, выходящая обоими концами на поверхность (имеет два устья) и служащая для транспортировки груза или пропускания воды, прохода людей. Штольни и тоннели характерны для гористой местности. В угольной промышленности они почти не встречаются.

Квершлаги (№8, 12 и 15 на рис. 1) – горизонтальные (реже наклонные) горные выработки, не имеющие непосредственного выхода на поверхность и проводимые по вмещающим породам перпендикулярно простиранию месторождения. Предназначены для обслуживания горных работ на основных горизонтах (главные) или вспомогательные (горизонтные), а также на участках (участковые), блоках шахтного поля (блоковые) и т.д.

Штреки (№4, 7, 9 и 14 на рис. 1) – горизонтальные (с углом наклона до 3о) выработки, пройденные в направлении простирания месторождения или вмещающих пород: если по полезному ископаемому, то их называют пластовыми/рудными, а когда по горному массиву - полевыми. В зависимости от конкретного назначения штреки, как и квершлаги, могут быть главными, вспомогательными, вентиляционными, промежуточными, транспортными, этажными, панельными и т.д.

Просеки (№22 на рис. 1) проходят по полезному ископаемому в направлении простирания месторождения параллельно штрекам. От последних отличаются гораздо меньшими размерами поперечного сечения и всегда являются вспомогательными выработками. Преимущественно их используют для проветривания и транспортирования грузов.

Орт (№5 на рис. 1) – выработка между висячим и лежачим боками мощной наклонной или крутой залежи полезного ископаемого. Предназначается для перемещения различных грузов (угля, породы, материалов и т.д.), а также проветривания, прохода людей, монтажа оборудования, подготовки выемочного участка и т.д.

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Все выработки, пройденные по месторождению (пластовый/рудный штрек, просек, орт), не имеют непосредственного выхода на земную поверхность.

2.3. Наклонные горные выработки

К наклонным горным выработкам относят бремсберг, уклон, скат, печь, ходок, лаву, сбойку, а также наклонный ствол, имеющий непосредственный выход на поверхность.

Наклонный ствол (№2 на рис. 1) отличается от вертикального только своим расположением (под углом к горизонту). В большинстве случаев его (с поперечным сечением прямоугольной формы) проводят по залежи полезного ископаемого.

Бремсберг (№21 на рис. 1) – выработка, пройденная, как правило, по полезному ископаемому в направлении падения и предназначена для спусков грузов на основной (откаточный) горизонт. Обычно бремсберг оснащен конвейерной установкой, реже – канатной (в вагонетках или скипах). В зависимости от расположения в шахтном поле он носит конкретные наименования - панельный, этажный промежуточный и т. д. Есть также вспомогательные бремсберги, проведенные параллельно основному и служащие для спуска породы, материалов, оборудования, подачи свежего воздуха.

Уклон (№10 на рис. 1) – горная выработка, используемая для подъёма полезных ископаемых. Его разновидности бывают такие же, как и бремсбергов.

Скат (№6 на рис. 1) – выработка, предназначенная для спуска различных грузов под действием гравитационных сил. Свои наименования скаты получают по типу спускаемых грузов. Печь – выработка, проводимая по направлению восстания пласта или залежи непосредственно по полезному ископаемому и служащая для проветривания, транспортирования грузов и передвижения людей. Печь, из которой начинают добычу, называют разрезной. В качестве таковой может быть и просек. Лава (при добыче угля) - очистная выработка, сооружается по пласту полезного ископаемого для его добычи (как правило, без подрывки боковых пород).

Ходок (№17 и 23 на рис. 1) – горизонтальная или наклонная горная выработка, оборудованная трапами (лестницами) и предназначенная преимущественно для передвижения людей. Большей частью его проводят рядом с уклоном и бремсбергом либо из эксплуатационных штреков в очистные камеры.

Сбойка (№19 на рис. 1) проводится в процессе вскрытия шахтного поля (его части) между двумя главными выработками (стволами или штольнями, шурфами либо слепыми стволами) и служит, в основном, для проветривания. По этому признаку (прямоточное проветривание в период осуществления работ) на практике сбойками часто называют печи и просеки, соединяющие две близко расположенные выработки.

2.4. Специальные горные выработки

К специальным горным выработкам относят камеры, скважины, шпуры и ниши, которые могут располагаться под любым углом к горизонту, в том числе горизонтально и вертикально.

Камера (№11 на рис. 1) – выработка незначительной длины при сравнительно больших поперечных сечениях, не имеющие непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для различных целей: размещение оборудования (насосная, лебедочная и трансформаторная камеры, подстанция, гараж), материалов и инвентаря (запасных частей, ВВ – взрывчатых веществ и т.д.), санитарных служб и др. Камера используется также в качестве очистной или взрывной выработки. Ниша – углубление в очистном забое или стенке горной выработки, необходимое для вспомогательных целей, в частности для начала выемки, монтажа комбайна и его ремонта. На откаточных горизонтах оборудуются ниши для укрытия людей при движении подземного поезда. Скважины – выработки (цилиндрической формы, глубиной 5 м и свыше, диаметром более 75 мм), пройденные в горной по-

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

роде или полезном ископаемом способом бурения. По назначению их различают как разведочные, эксплуатационные, вспомогательные, взрывные, водопонизительные и водяные. Эксплуатационные служат для добычи газов, нефти и растворенных минеральных веществ, взрывные – размещения в них заряда ВВ, две последние – для откачки воды; вспомогательные делят на лесоспускные, вентиляционные, породопропускные, дегазационные, замораживающие, тампонажные и т.д. Шпур – цилиндрическая полость в горной породе или полезном ископаемом, имеющая глубину и диаметр соответственно до 5 м и 75 мм.24 Предназначается в основном для размещения заряда взрывчатого вещества, используется также для установки анкерной крепи, нагнетания растворов и других целей.

2.5. Околоствольный двор

Околоствольный двор – совокупность образующих его горных выработок (по назначению и конструкции составляющих особую, специальную группу), которые служат для соединения шахтного ствола (стволов) со всеми остальными выработками, а также размещения важных производственных служб (электроподстанции, гаража, водоотлива и др.). Основная функция околоствольного двора – обеспечить бесперебойную работу подъёма и очистных выработок. Это – подземная станция, где осуществляются перевалочные процессы со всеми грузопотоками, и происходит спуск подъём людей. Околоствольные дворы различают по типу подъёмных сосудов (клетевые и скипо-клетевые), количеству въездов (односторонние и двусторонние), расположению выработок (прямолинейные, круговые и тупиковые), числу рельсовых путей в одной выработке (одно-, двух - и многопутевые), по характеру движения составов (кольцевые, челноковые или смешанные). В качестве околоствольных выработок чаще всего используют квершлаги (№12 на рис. 1), камеры (№11 на рис. 1) и полевые штреки (№14 на рис.1).

рис. 1

Виды подземных горных выработок: 1, 2, 16 – стволы (вертикальный, наклонный и слепой), 3 – штольня, 4, 7, 9, 14 – штреки (вентиляционный, откаточный, промежуточный и полевой), 5 – орт, 6 – скат, 8, 12, 15 – квершлаги (восточный, околоствольный и запад-

7

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ный), 10 – уклон, 11 – камера, 13 – зумпф, 17, 23 – ходки (камерный и бремсберговый), 18

–гезенк, 19 – сбойка, 20 – шурф, 21 – бремсберг, 22 – просек

3.Характеристика типов крепи

Крепью называется искусственное сооружение, возводимое в подземных выработках для предотвращения обрушения окружающих пород и сохранения необходимых размеров поперечных сечений выработок.

3.1.Деревянная рамная крепь

3.1.1.Характеристика типа крепи

Рамная крепь для крепления горизонтальных и наклонных выработок представляет собой неполную крепежную раму трапециевидной, реже прямоугольной формы. Рама состоит из верхняка, изготовленного из бревна диаметром более 15 см и двух стоек, установленных под углами наклона 80-85°. Соединения стоек с верхняком, называемые замками, могут быть различными, наибольшее распространение получили замковые соединения «в лапу».

Нижние концы стоек могут быть заострены, что обеспечивает податливость крепи на 100150 мм. При умеренном горном давлении крепежные рамы устанавливают в выработке на расстоянии между ними 0,5-1,5 м — это крепление «вразбежку», в этом случае пространство между стойками и стенками выработки, а также между верхняками и кровлей выработки затягивают горбылем; при устойчивых боковых породах стенки выработки не затягивают; при повышенном горном давлении или при неустойчивых горных породах крепежные рамы устанавливают вплотную одна к другой — осуществляют сплошное крепление.

3.1.2. Технологическая схема возведения

Все работы в подготовительном забое, и в том числе возведение крепи, производятся согласно утвержденного паспорта. Вначале готовят место для установки крепи – очищают забой от нависших кусков угля и породы, производят разметку и устройство лунок для стоек или углубления для лежня. Глубина лунок от 5см в крепких породах до 15 см в мягких породах. В лунки устанавливают стойки. Для удержания стоек в необходимом положении их раскрепляют с соседними рамами досками или строительными скобами. Стойки устанавливаются комлем вверх, чтобы обеспечить большую опорную площадь для верхняка и устранить распространение воды из лунки по капиллярам древесины по всей длине стойки. Накладывают верхняк. Раму выверяют по отвесам и вискам и тщательно

8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

расклинивают. Рамы устанавливают «сплошняком» или в «разбежку» - в соответствии с паспортом. Затем производят затяжку кровли и бортов выработки. Пустоты между затяжкой и стенками выработки заполняют мелкой породой («забутовка»). Для обеспечения крепи продольной устойчивости между соседними рамами устанавливают в верхних углах и посредине стоек вдоль выработки распорки.

3.2.Анкерная крепь

3.2.1.Характеристика типа крепи

Анкерная крепь применяется в подготовительных и капитальных выработках, проводимых по слабообводненным породам средней крепости и крепким с количеством раскрытых трещин не более трех на 1 м и свободным пролетом до 5 м. Анкерная крепь представляет собой систему стержней анкеров (металлических, железобетонных, деревянных, сталеполимерных), вставляемых в пробуренные по периметру выработки скважины и закрепляемых различными способами в толще пород. К анкерам подвешиваются опорные плиты, верхняки с затяжками или металлические сетки. Анкеры, работая на растяжение, удерживают анкеруемые породы от расслоения, сдвижения и обрушения. В породах со слоистой структурой слои неустойчивой непосредственной кровли либо прикрепляются (подвешиваются) анкерами к устойчивой основной кровле (при этом замки распорных анкеров заглубляют в устойчивую зону породного массива не менее чем на 0,3 м), либо отдельные слои пород анкерами скрепляются (сшиваются) в одну монолитную плиту, которая способна воспринимать нагрузку от вышележащих горных пород. В породах с неслоистой структурой анкеры, закрепленные за пределами свода естественного обрушения, противостоят растягивающим усилиям в породах свода.

3.2.2. Технологическая схема возведения

Производится установка анкерной крепи согласно утвержденному паспорту крепления. При составлении паспорта для каждого из конкретных условий производится рас-

9