Проект проведения подземной горной выработки (стр. 2 из 10)

Балластный слой обеспечивает равномерную передачу нагрузки на нижнее основание, сглаживает неровности почвы выработки, динамические нагрузки на колёса и рельсы. Материалом для балласта служит щебень крепких и средней крепости пород с крупностью кусков 20 – 70мм. Толщина балластного слоя под шпалой – не менее 100мм, пространство между шпалами засыпают балластом на 2/3 толщины шпалы.

Размеры шпал

Толщина	мм	130
Ширина по верхней постели	мм	110
Ширина по нижней постели	мм	210
Длина	мм	1200

Над дренажной канавкой настилается пешеходный трап для передвижения людей. Размеры поперечного сечения канавки зависят от величины суммарного водопритока в выработку.

Оценка устойчивости пород на контуре сечения выработки, обоснование формы сечения и конструкции крепи, расчёт сечения выработки в свету

Форму поперечного сечения выработки выбирают в зависимости от свойств горных пород, величины горного давления и его проявления, типа и конструкции крепи, назначения и срока службы выработки, а также способа её проведения. При выборе формы поперечного сечения горной выработки необходимо руководствоваться следующими основными технико-экономическими требованиями: высокая устойчивость формы при воздействии на неё горного давления, максимум полезной площади сечения, экономичность и удобство эксплуатации. Необходимыми исходными данными для оценки устойчивости контура поперечного сечения являются:

f=15- коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову;

р=2650 кг/куб.м- плотность вышележащей толщи пород;

Н=375- глубина заложения выработки;

m=0,23- коэффициент Пуассона.

До проведения выработки породный массив находится в равновесном силовом состоянии. При проведении выработки равновесное состояние массива горных пород нарушается, поэтому необходимо рассчитать, прочностную характеристику горной породы.

Ориентировочно определяется прочностная характеристика горной породы – предел прочности на одноосное сжатие горных пород по которым производится выработка: s_СЖ = f*10⁷ = 15*10⁷

Вычисляется показатель устойчивости контура горной выработки:

П_У = (р*g*Н)/ s_СЖ =(2650*9,81*375)/(15*10⁷) = 0,065

По значению показателя устойчивости выбирается материал для крепления:

Рекомендации по выбору крепи на основании параметра устойчивости П_у

Тип (материал) крепи в зависимости от величины Пу
³ 0,2	0,15 – 0,2	< 0,15		£ 0,05
		I, II категории трещиноватости	III – V категории трещиноватости
бетон, железобетон, комбинированные крепи	деревянная крепь	Набрызгбетон	анкерная крепь	без крепи (на основании проверочного расчета)

Для боков проектируемой горизонтальной выработки запас прочности рассчитаем по формуле:

n_б = (s_СЖ* К_С *К_∞)/ (с*g*Н*К₁) = (15*10⁷*1,0*0,8)/(2650*9,81*375*2,9) = 4,2

s_СЖ - предел прочности горных пород на одноосное сжатие;

К_С- коэффициент структурного ослабления пород, зависящий от степени трещиноватости;

К_∞- коэффициент длительной прочности, учитывающий уменьшение прочности пород во времени.

К₁- коэффициент концентрации напряжений в боках выработки.

Оценка запаса прочности пород в кровле выработки (причём на этом этапе оценок кровля выработки принимается плоской):

n_б = (s_СЖ* К_р *К_С *К_∞)/ (р*g*Н*К₂*л) = (15*10⁷*0,1*1,0*0,8)/(2650*9,81*375*1,0*0,29) = 4,2

К_р- коэффициент, учитывающий соотношение между пределами прочности породы на растяжение и сжатие;

К₂ - коэффициент концентрации напряжений в плоской кровле;

- коэффициент бокового давления (горизонтального распора) рассчитывается по значению коэффициента Пуассона:

л = м/ (1 – м) = 0,23/(1-0,23) = 0,29

м – коэффициент Пуассона

По расчётной оценке запаса прочности

и принимаем прямоугольно-сводчатое сечение проектируемой выработки.

Вывод: проектируемая выработка проходится с анкерной крепью прямоугольно-сводчатой формой поперечного сечения.

Расчёт сечения выработки и составление паспорта крепления

Размеры поперечного сечения горизонтальных горных выработок в свету зависят от её назначения и определяются, исходя из габаритов подвижного состава и располагаемого в выработке оборудования, обеспечение пропуска требуемого количества воздуха, зазоров между выступающими частями подвижного состава и крепью, предусмотренные Правилами безопасности, числа прокладываемых в выработке рельсовых путей и способа передвижения людей.

В нашем случае мы проектируем двухпутную горизонтальную выработку с рельсовым видом транспорта, поэтому в соответствии с Правилами безопасности при геологоразведочных работах, минимальная величина прохода для людей 0,7м, минимальная величина зазора тех. стороны 0,25м и зазор между единицами оборудования 0,2м

Указанная ширина свободного прохода для людей и зазоров должна быть выдержана по высоте выработки не менее 1,8м от почвы (тротуара). Проходы для людей на всём протяжении выработок должны устраиваться с одной и той же стороны.

Прямоугольно-сводчатые сечения используются при проходке выработок без крепи или с возведением облегчённых конструкций крепи. Высота свода в сечениях от 8,3 до 12,1м² (двухпутные выработки) составляет

.

Площадь поперечного сечения в свету – это площадь по внутреннему контуру установленной в выработке крепи и верху балластного слоя (проезжей части). В наше случае сечение в свету равно сечению вчерне.

Расчёты размеров и площади сечения горизонтальной выработки с использованием рельсового вида транспорта при прямоугольно-сводчатой форме сечения выполняются по следующей схеме:

Рассчитаем расстояние от почвы до головки рельса:

, где

- толщина балластного слоя под шпалой;

- толщина шпалы;

- высота рельсов марки Р – 24.

Рассчитаем ширину выработки

:

b = 2b_о + m + n + с_в =2*1,0 + 0,7 + 0,35 +0,2= 3,25м

b_n = 1,0м – ширина подвижного состава

m- ширина свободного прохода для людей;

n = 0,25+0,1=0,35м- зазор между оборудованием и боком выработки, с учетом противопожарного става.

Определим необходимую высоту выработки по боку (до пяты свода)

, где

- минимальная высота свободного прохода шириной 0,7м;

- высота настила из досок (высота трапа).

Определим полную высоту выработки в свету:

м

где h_с – высота свода.

Проверяется, будет ли при рассчитанном значении высоты h обеспечена возможность работы у забоя погрузочной машины ковшового типа.

Минимальная высота выработки в свету h_min:

h_min = h_м + h_к + h_вр.р. = 2,35 + 0,2 + 0,1 = 2,65м

где h_м – максимальная высота машины с поднятым ковшом;

h_к – зазор между кровлей и ковшом в верхнем его положении;

h_вр.р. – высота временного рельсового пути, оборудуемого для работы машины у забоя; принимается равным 0,1м.

Рассчитанное ранее значение высоты выработки h должно быть не менее h_min. В противном случае высота h принимается равной h_min.

Сечение выработки в свету

S_св = b(h_б + 0,175b) = 3,25(2,0 + 0,175*3,25) = 8,32м²

Принимаем ближайшее из стандартных сечений ПС-8,3

Ширина – 3450мм

Полная высота – 2650мм

Высота по боку – 1800мм

Радиус осевой дуги – 3120мм

Радиус боковой дуги – 590мм

Сечение выработки в свету – 8,3м²

Площадь поперечного сечения вчерне – это площадь по наружному контуру крепи и почве выработки.

Ширина выработки вчерне:

b_вч = b_св = 3,45м, где

Высота выработки вчерне:

h_вч = h_св + h_к = 2,65 + 0,05 = 2,7м

где h_к – толщина анкерной крепи по кровле, 0,05м

Площадь сечения вчерне:

м²