Для горизонтальных горно-разведочных выработок установлены две формы поперечных сечений: трапециевидная (Т) и прямоугольносводчатая с коробовым сводом (ПС). На рис. 9-10 показаны типовые сечения горных выработок различной формы.

Различают площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету, в проходке и вчерне. Площадь в свету (S CB) - это площадь, заключенная между крепью выработки и ее почвой, за вычетом площади сечения, которая занята насыпанным на почве выработки балластным слоем (при его наличии).

Площадь в проходке (5 пр) - площадь выработки, какой она получается в процессе проведения до возведения крепи, настилки рельсового пути, устройства балластного слоя и прокладки инженерных коммуникаций (кабелей, воздухо-, водопроводов и пр.). Площадь вчерне (S BH) - площадь выработки, которая получается при расчете (проектная площадь).

Допустимые превышения площади в проходке над проектной (вчерне) приведены в табл. 2.

Таблица 2

Рис. 9.1. Типовое сечение выработок трапециевидной формы с деревянной крепью: а - скреперная доставка породы; б - конвейерная доставка породы; в -ручная откатка породы; г - локомотивная откатка породы; д - двухпутевая выработка с локомотивной откаткой породы

Рис. 10. Типовое сечение выработок с монолитной бетонной крепью с локомотивной откаткой породы: а - однопутевая; б - двухпутевая

Рис. 9.2. Типовое сечение выработок прямоугольно-сводчатой формы без крепления или с анкерным (набрызг-бетонным) креплением: а - скреперная доставка породы; б - конвейерная доставка породы; в -ручная откатка породы; г - локомотивная откатка породы; д - двухпутевая выработка с локомотивной

откаткой породы

Таким образом, площадь сечения выработки в проходке

или, с другой стороны,

Так как S B4 = S CB + S Kр, то расчет площади сечения выработки начинают с расчета в свету, где S Kp - сечение выработки, занимаемое крепью; К п - коэффициент перебора сечения (коэффициент излишка сечения - КИС).

Размеры площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету определяют исходя из условий размещения транспортного оборудования и других устройств с учетом необходимых зазоров, регламентированных Правилами безопасности.

При этом необходимо рассмотреть следующие возможные случаи проведения выработок и расчета сечения:

• 1. Выработка проходится с креплением, и погрузочная машина работает в закрепленной выработке. В этом случае расчет ведут по наибольшим габаритам подвижного состава или погрузочной машины.
• 2. Выработка проходится с креплением, но крепь отстает от забоя более чем на 3 м. В данном случае погрузочная машина работает в незакрепленной части выработки.

При расчете размеров площади сечения по наибольшим габаритам подвижного состава необходимо сделать поверочный расчет (рис. 11):

Расшифровка данных приведена ниже (табл. 5).

3. Выработка проходится без крепления. Тогда размеры сечения рассчитываются по наибольшим габаритам проходческого оборудования или подвижного состава.

Основные размеры подземных транспортных средств стандартизированы с целью типизации сечений выработок, конструкции крепи и проходческого оборудования.

Для выработок трапециевидной формы разработаны типовые сечения с применением сплошной крепи, крепи вразбежку, с затяжкой только кровли и с затяжкой кровли и боков.

Типовые сечения выработок прямоугольно-сводчатой формы предусмотрены без крепи, с анкерной, набрызг-бетонной и комбинированной крепями.

Основные размеры типовых сечений выработок типа Т и ПС даны в табл. 3 и 4.

Таблица 3

Основные размеры сечений выработок трапециевидной формы (Т)

Обозначе-	Размеры сечения, мм				Обозначе-	Размеры сечения, мм
				Площадь сечения в свету, м 2					Площадь сечения в свету, м 2

Таблица 4

Основные размеры сечений выработок прямоугольно-сводчатой

формы (ПС)

Обозначение	Размеры сечения, мм					Площадь сечения в свету, м 2

Рис. 11. Схемы условий работы погрузочной машины в забое: а - в незакрепленном призабойном пространстве; б - в закрепленном призабойном пространстве

Расчетные формулы для определения размеров сечений выработок типов Т и ПС приведены в табл. 5, 6.

Таблица 5

Выработки трапециевидной формы

		Обозначение	Расчетные формулы
	Транспортного оборудования		Выбирается по каталогам
	Свободного прохода
	От почвы до головки рельс		h =hi + h p + 1/3 /г шп
	Балластного слоя (трапа)
	Выработки от головки рельса		Выбираются
	до верхняка		в соответствии с ПБ
	Выработки в свету:
	без рельсового пути
	при скреперной уборке породы
	при конвейерной доставке породы		h 4 = h + hi
	при наличии рельсового пути:
	без балластного слоя		h 4 = h + hi
	с балластным слоем		h 4 = h + Л3-Л2
	Выработки вчерне:
	без балластного слоя		hs = h 4 + d + ti
	с балластным слоем		hs = h 4 + hi + d + ti
	Транспортного оборудования		Из каталогов оборудования
	Свободного прохода на высоте h		Выбираются в соответствии с ПБ
	Прохода на уровне транспортного оборудования
	В свету на уровне транспортного оборудования:
	при скреперной уборке		Ь = В + 2т
	однопутевой		Ь = В + т + п
	двухпутевой		Ь = 2В + с + т-п
	Выработки в свету по верхняку: без рельсового пути		b = b-2{h-H) ctga
	при наличии рельсового пути		B=b- 2{hi - H) ctga
	По подошве:
	без рельсового пути		bi = b + 2 H ctga
	при наличии рельсового пути без балластного слоя		Z>2 = 6 + 2(#+/ji)ctga
	с балластным слоем		Z>2 = 6 + 2(#+/ji)ctga

		Обозначение	Расчетные формулы
	Выработки вчерне:
	верхнего основания		Ьз = b+ 2 (d + t 2) sina
	нижнего основания с балластным слоем	Ьа	Ьа = Ьз + 2 hs ctga
	без балластного слоя		Ьа = b 2 + 2 {d + t 2) sina
	Между транспортным оборудовани-		Выбирается согласно ПБ
	ем и стенкой выработки		(т > 250 мм, с > 200 мм)
	Между подвижными составами
	Стоек, верхняка из кругляка
			Расчетное
Расстояние, мм	От оси пути (конвейера) до оси выработки: однопутевой		к = (щ + Ы 2 )-Ы 2
	двухпутевой		к = Ы 2 -(щ+Ы 2 )
	Поперечного сечения: в свету		Р = Ь + 62 + 2Л4/sin a
			Pi = Ьз + Ьа + 2/г5/sin a
	Поперечного сечения: в свету		S CB = /24(61 + b 2 )l 2
			S m = /25(63 + 6 4)/2

Таблица 6

Выработки прямоугольно-сводчатой формы

		Обозначение	Расчетные формулы
	при набрызг-бетонной, штанговой и комбинированной крепях		ho = bl4
	при бетонной крепи		ho = b/2
	Выработки в свету:
	без рельсового пути:
	при скреперной уборке породы		h 4 = h + ho
	при конвейерной		h 4 =h + /?2 + ho
	при наличии рельсового пути: без балластного слоя		h 4 = h + /?2 + ho
	с балластным слоем		h 4 = h + ho
	Выработки вчерне		hs = h + hi + ho +1
	Стенки выработки вчерне:
	при скреперной уборке породы
	с балластным слоем (трапом)		he = h + hi
	Транспортного оборудования		Выбирается по каталогам
	Выработки в свету:
	однопутевой		b=В + m+n
	двухпутевой		b = 2B + c + m + n
	Выработки вчерне		bo = b + 2t
	Осевой дуги свода:
	при ho = Ы4		R = 0,%5b
	при ho = Ы 3		R = 0,6926
	Боковой дуги свода:
	при ho = ЫА		r = 0,1736
	при ho = ЫЪ		r = 0,262b
Периметр поперечного выработки,
	при ho = ЫА: без балластного слоя		P = 2he+ 1,219
	с балластным слоем при ho = b/3: без балластного слоя		P = 2h+ 1,219 P = 2he + 1,33 b
	с балластным слоем		P = 2h+ 1,33 b

		Обозначение	Расчетные формулы
Периметр поперечного выработки,	Вчерне: при ho = Ы4 при ho = Ы 3		/>1=2*6+1,19*0 />! = 2*6+1,33 bo
Площадь поперечного сечения выработки, м 2
	при ho = ЫА при ho = Ы 3		S CB = b(h + 0,15b) S CB = b(h + 0,2b)
	без крепи или штанговой крепи		S B4 = b(h 6 +0,n5b)
	при набрызг-бетонной и комбинированной крепи при бетонной крепи прямоугольной части выработки		S B4 = bo(h 6 +0,15b) S B ч = S CB + S+ S 2 + S 3 S = 2A 6 /[
	сводчатой части выработки		S 2 = 0,157(1 + Ao/6)(6i 2 -6 2)
	подпочвенной части крепи	S 3	Si = 2/27/ + hg(t}-t)
Размеры подпочвенной части крепи			Выбираются в зависимости от свойств пород и ширины
	Высота разделки		выработки

Все горизонтальные выработки, по которым производится транспортирование грузов, должны иметь на прямолинейных участках зазоры между крепью или размещенным в выработке оборудованием, трубопроводами и наиболее выступающей кромкой габарита подвижного состава не менее 0,7 м {п > 0,7) (свободный проход для людей), а с другой стороны - не менее 0,25 м (т > 0,25) при деревянной, металлической и рамных конструкциях железобетонной и бетонной крепи и 0,2 м - при монолитной бетонной, каменной и железобетонной крепи.

Ширина свободного прохода должна быть выдержана на высоте выработки не менее 1,8 м (h = 1,8).

В выработках с конвейерной доставкой ширина свободного прохода должна быть не менее 0,7 м; с другой стороны - 0,4 м.

Расстояние от верхней плоскости ленты конвейера до верхняка или кровли выработки - не менее 0,5 м, а у натяжных и приводных головок - не менее 0,6 м.

Зазор с между встречными электровозами (вагонетками) по наиболее выступающей кромке - не менее 0,2 м (с > 0,2 м).

В местах сцепки-расцепки вагонеток расстояние от крепи или размещаемого в выработках оборудования и трубопроводов до наиболее выступающей кромки габарита подвижного состава должно быть не менее 0,7 м с обеих сторон выработки.

При откатке контактными электровозами высота подвески контактного провода должна быть не менее 1,8 м от головки рельса. На посадочных и погрузочно-разгрузочных площадках, в местах пересечения выработок с выработками, где имеется контактный провод и по которым передвигаются люди, - не менее 2 м.

В околоствольном дворе - в местах передвижения людей до места посадки - высота подвески не менее 2,2 м, в остальных околоствольных выработках - не менее 2 м от головки рельсов.

В околоствольных дворах, на основных откаточных выработках, в наклонных стволах и уклонах при применении вагонеток емкостью до 2,2 м 3 должны применяться рельсы типа Р-24.

Шахтные рельсовые пути при локомотивной откатке, за исключением выработок с пучащей почвой и со сроком службы менее 2 лет, должны быть уложены на щебеночном или гравийном балласте из крепких пород с толщиной слоя под шпалами не менее 90 мм.

Проведение с раздельной выемкой слоев пород или угля и вмещающих пород – схема при которой сначала на определенную выемку вынимается угольный пласт или определенный слой а затем вмещающие породы или остальные слои. Проведение широким забоем – схема при которой производят выемку угля за пределами сечения выработки с размещением в образовавшемся пространстве пустой породы. Применение отечественных комбайнов целесообразно при проведении горных выработок по пласту угля с небольшим процентом присечки породы с крепостью f до 7 и углом наклона до...

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

ЛЕКЦИЯ №19

Проведение горных выработок (часть 1)

Общие вопросы проведения выработок.

Проведение горной выработки – комплекс процессов отбойки, погрузки, транспортирования горной массы, возведение крепи, вентиляции, наращивание транспортных устройств и коммуникаций. Обеспечивающий подвигания подготовительного забоя.

Способ проведения выработки – совокупность технических решений по отбойке, погрузке горной массы и креплению забоя, реализации которых позволяет осуществлять проведение выработки в определенных горно-геологических условиях. Способы проведения подразделяются на обычные и специальные.

Обычные способы – способы проведения выработок в устойчивых породах, позволяющих допускать их обнажение на определенное время.

Специальные способы – способы проведения выработок в рыхлых породах и породах с повешенной обводненностью.

Технологическая схема проведения выработки – определенный, увязанный в пространстве и во времени порядок выполнения производственных процессов, средства их механизации и соответствующие этому порядку размещение оборудования.

Технологические схемы проведения выработок подразделяются на:

• Схемы проходки по однородным породам;
• Схемы проходки по неоднородным породам.

Однородная порода – порода, крепость которой примерно одинакова по всему забою.

Неоднородная порода – совокупность слоев пород, свойства которых различны по сечению очистного забоя. Типичный пример неоднородной породы проведения выработки по углю с прической пород кровли. (почвы)

Проведение сплошным забоем – схема, проведения выработки, при которой отбойку (выемку) пород производят одновременно по всему забою.

Проведение с раздельной выемкой слоев пород или угля и вмещающих пород – схема, при которой сначала на определенную выемку вынимается, угольный пласт или определенный слой а затем вмещающие породы или остальные слои.

Проведение узким забоем – схема, при которой выемка горной массы производится только в пределах поперечного сечения выработки.

Проведение широким забоем – схема, при которой производят выемку угля за пределами сечения выработки с размещением в образовавшемся пространстве пустой породы.

Форма и размеры поперечного сечения выработок

Сечение выработки – изображение на чертеже в определенном масштабе контура выработки, крепи, оборудования, путей и коммуникаций, полученное в результате пересечения выработки плоскостью. Сечения различаются по виду секущих плоскостей. Для продольного сечения секущая плоскость проходит по оси выработки. Для поперечного сечения секущая плоскость проходит перпендикулярно оси выработки.

Сечение в проходке – сечение выработки после выемки горной массы до установки крепи по контуру вмещающих пород.

Сечение вчерне – сечение по наружному контуру крепи и почве выработки.

Сечение в свету – сечение после возведения крепи и настилки рельсового пути по внутреннему контуру крепи и верху балластного слоя а при его отсутствии – по почве.

Форма поперечного сечения выработки определяется:

• Свойствами горных пород;
• Величиной и характером проявления горного давления;
• Конструкцией крепи;
• Назначением;
• Сроком службы выработки;
• Способом проведения выработки.

В зависимости от формы поперечного сечения выработки бывают: прямоугольные (а), трапециевидные и полигональные (б-д). Горизонтальные выработки обычно закреплены деревянной, металлической или сборной ж / б крепью.

Сводчатую форму поперечного сечения (е-м) имеют выработки, закрепленные арочной или ж / б крепью.

Вертикальные выработки имеют чаще всего прямоугольную (а) или круглую (н) форму и крепятся бетонной или тюбинговой крепью.

Площадь поперечного сечения выработки определяется:

• Габаритами эксплуатационного оборудования или транспортных средств;
• Зазорами между контурами крепи и габаритами оборудования транспортных средств;
• Зазорами между габаритами оборудования и транспортных средств;
• Размерами прохода для людей.

Все зазоры приведены в §88 ПБ.

Для передвижения людей в выработке оставляют проход шириной не менее 0,7 м на высоте 1,8м от тротуара, верха балластного слоя или почвы.

Минимальная площадь поперечного сечения выработки составляет 4,5м 2 (§88 ПБ)

• Количеством воздуха, которое планируется подавать по выработке.

Материалы для крепления горных выработок.

В качестве материалов для крепи горных выработок используют:

• Металл; Бетон; Железобетон; Дерево; Кирпич; Пластобетон; Углепласт;
• Стекловолокно; Др. полимерные материалы.

Металл – для шахтной крепи применяют в виде профильного проката из низколегированных или малоуглеродистых сталей (Ст.5)

СВП выпускают 6 типоразмеров с весом 1 п.м. 14,17,19,22,27, и 33 кг.

Кроме металлопроката выпускают металлические тюбинги – сегменты, имеющие криволинейную плиту (стенку) и ребра жесткости.

Бетон – искусственный каменный материал, содержащий вяжущие вещества (цемент, гипсоцемент), мелкий заполнитель, крупный заполнитель и воду.

В качестве мелкого заполнителя используют песок, в качестве крупного – прочный гравий или щебень.

Состав бетона определяют по содержанию весовых частей цемента, песка (А) и крупного заполнителя (Б)

1: А: Б

А так же по соотношению смешиваемого количества воды (В) и цемента (Ц) В / Ц

Марка цемента – предел прочности на сжатие образца в десятых долях мпа, изготовленного из одной части цемента и трех частей песка при В / Ц = 1: 2,5

Наиболее широко применяются портландцементы марок 400, 500, и 600 (реже 300)

При расходе на приготовление 1м 3 бетона менее 200 кг бетон называют тощим;

200 – 250кг – средний

Более 250кг – жирный.

Железобетон – единый искусственный металлокаменный материал, состоящий из бетона и металлической арматуры.

Лесные материалы – применяются для крепления выработок со сроком службы 2 – 3 года.

Для крепления выработок используют сосну, ель, пихту, кедр, лиственницу.

Основной вид деревянной крепи – руд стойка ø 7 – 34см, длина 0,5 – 7м.

Пиломатериалы : распилы, брусья, горбыли, доски получают путем распиловки руд стоек (бревен).

Удельное сопротивление лесоматериалов на растяжение составляет ~ 10мпа, на сжатие – 13мпа.

Кирпич – для крепления выработок применяется марок 150 и 175; плотность кирпича в кладке 1800кг / м 3 .

Бетониты – бетонные камни из обычного или силикатного бетона и доменных шлаков. Марка бетонитов – не ниже 150.

ЛЕКЦИЯ № 20

Проведение горных выработок (Часть 2)

Понятие о процессах и операциях при проведении подготовительных выработок

Процесс - четко определенная по своему техническому и организационному содержанию работа, состоящая из отдельных частей (операций), выполняемых в определенной последовательности.

Операция - совокупность рабочих приемов, характеризующаяся постоянством места исполнения и исполнителей.

Основные процессы - процессы, которые производятся непосредственно в забое выработки и имеют своим назначением изменение формы и состояния забоя (отделение горной массы от массива и крепление забоя).

Вспомогательные процессы - процессы, обеспечивающие эффективное и безопасное выполнение основных.

Основные и вспомогательные процессы могут выполняться последовательно или совмещаться.

Исходя из возможности совмещения во времени различают:

• поточную технологию (ПТ);
• цикличную технологию (ЦТ).

Поточная технология - технология, при которой выполнение основных процессов (операций) совмещается во времени.

Цикличная технология - технология, при которой выполнение основных процессов (операций) осуществляется последовательно.

Проходческий цикл и его основные параметры

Проходческий цикл - совокупность процессов и операций, в результате выполнения которых забой подвигается за определенное время на определенное паспортом расстояние.

Продолжительность цикла - время, в течении которого выполняются все основные технологические процессы проходческого цикла.

Продолжительность проходческого цикла принимается обычно кратной смене, что упрощает организацию работ.

Подвигание забоя за цикл - расстояние, на которое перемещается забой после выполнения всех процессов, входящих в цикл.

Проведение горизонтальных и наклонных горных выработок

в породах крепких и средней крепости

Технология проведения горных выработок в породах с крепостью f более 6,7 включает процессы:

• буровзрывные работы (БВР);
• проветривание забоя и приведение его в безопасное состояние;
• возведение временной крепи;
• погрузка горной массы;
• возведение постоянной крепи;
• вспомогательные работы.

К БВР применяются требования:

• равномерное дробление горной массы;
• небольшой отброс породы от забоя.

Параметры БВР определяются для каждого забоя индивидуально и фиксируются в паспорте БВР.

После производства БВР и проветривания приступают к возведению временной крепи (конструкция, обеспечивающая безопасное ведение работ в подготовительном забое до возведения постоянной крепи).

Для погрузки отбитой горной массы используются специальные породопогрузочные машины на гусеничном или колесно-рельсовом ходу.

Погрузка отбитой горной массы может производиться непосредственно в вагонетки или ступенчато через перегружатели специальной конструкции.

Крепление горной выработки (возведение постоянной крепи)

В зависимости от вида и материала крепь подразделяют на:

• металлическую;
• железобетонную;
• деревянную;
• каменную;
• анкерную;
• смешанную и т.п.

По своим характеристикам крепи бывают жесткие и податливые.

Жесткие крепи - общая деформация не должна выходить за пределы упругости. Обычно таки крепи используют в выработках с установившимся горным давлением.

Податливые - крепи, имеющие специальные узлы податливости, благодаря которым величина смещений элементов крепи превышает величину упругих деформаций.

В последнее время наибольшее распространение получила анкерная крепь, позволяющая повышать устойчивость пород кровли и боков выработки путем "сшивки" нескольких слоев специальными стержнями. Фиксирование замковой части анкера в породах происходит при помощи металлических конструкций или бетонных, полимерных составов.

Для крепления выработок в зонах пучащих пород применяется крепь с добавлением "лежня" - дополнительный элемент, замыкающий контур крепи со стороны почвы.

Для предотвращения вывала пород со стороны кровли применяется решетчатая, деревянная, полимерная или железобетонная затяжка.

После завершения основного цикла приступают к вспомогательным процессам:

• наращивание вент труб;
• забойного водовода;
• рельсовых путей, скребкового конвейера;
• осланцовка забоя и выработки.

После завершения вспомогательных процессов проходческий цикл повторяется.

Достоинства буровзрывного способа :

• широкий диапазон применения;
• возможность ведения сотрясательного взрывания на выбросоопасных пластах.

Недостатки буровзрывного способа:

• многооперационность технологии;
• относительно низкие темпы проведения выработок;
• дополнительная опасность при ведении БВР.

Комбайновый способ проведения выработок

Основным отличием комбайнового способа проведения выработок от БВР является возможность совмещения процесса отбойки горной массы и отгрузки проходческим комбайном.

Наибольшее распространение получили проходческие комбайны на гусеничном ходу со стреловидным исполнительным органом корончатого типа и скребковым перегружателем.

Схема проходческого комбайна избирательного действия. 1- отбойная коронка, 2– исполнительный орган, 3- гидродомкрат, 4-корпус, 5-электрооборудование, 6-пуль управления, 7- скребковый конвейер, 8- задний опорный цилиндр, 9- ходовая тележка, 10- передний опорный цилиндр, 11-погрузочное устройство.

Применение отечественных комбайнов целесообразно при проведении горных выработок по пласту угля с небольшим процентом присечки породы с крепостью f до 7 и углом наклона до -20 0 и до +20 0 по восстанию.

Погрузка отбитой горной массы производится на скребковый или ленточный конвейер непосредственно комбайном или с помощью специального перегружателя.

Достоинства комбайнового способа:

• малооперационность;
• высокие темпы проходки;
• обеспечение безопасности ведения горных работ.

Недостатки комбайнового способа:

• ограниченный диапазон применения (по падению, восстанию).

ЛЕКЦИЯ №21

Очистные работы на угольных шахтах

В очистные работы включаются процессы по: выемке и транспортированию ПИ;

креплению забоя; управлению кровлей.

Очистная выемка - совокупность процессов отбойки (отделения от массива), погрузки отбитой горной массы на забойное транспортное средство, доставка ПИ от забоя до транспортной выработки.

Очистной забой - горная выработка, предназначенная для добычи ПИ.

Различают длинные очистные забои (лавы) и короткие (заходки и камеры).

Длинный очистной забой - протяженная очистная выработка линейной или уступной формы, один бок которой ограничен угольным массивом, а другой - крепью на границе с выработанным пространством; кровлей и почвой являются вмещающие породы.

В длинных очистных забоях выемку угля ведут по фланговой и фронтальной схемам.

Фланговая схема - отделение угля от массива производится на узком участке (в одной точке) очистного забоя.

Фронтальная схема - передвижение выемочного комбайна перпендикулярно направлению подвигания забоя и вынимают полосу угля определенной ширины (ширина захвата). При фронтальной схеме отделение от массива производится выемочным агрегатом одновременно по всей длине очистного забоя. Направление перемещения агрегата в этом случае совпадает с направлением подвигания очистного забоя.

По ширине захвата различают:

• узкозахватную выемку - 0,5 - 1,0 м;
• широкозахватную - более 1,0 м;
• струговую - 0,03 - 0,15 м.

При узко и широкозахватной выемке уголь отделяется от массива резанием, при струговой - сколом.

Короткий очистной забой - выработка с забоем небольшой протяженности, ограниченная по бокам угольным массивом или целиками угля. Примыкающие к очистному забою транспортные и вентиляционные выработки называют выемочными.

По расположению очистных забоев относительно элементов залегания пласта различают очистные забои: по падению; по простиранию; по восстанию; вкрест простирания; диагональные.

Транспорт угля в очистных забоях производится:

• в длинных очистных забоях пологих и наклонных пластов - скребковыми конвейерами или конвейероструговыми выемочными агрегатами;
• в длинных очистных забоях крутонаклонных и крутых пластов - самотеком по почве; самотеком по специальным желобам; конвейеростругами выемочных агрегатов;
• в коротких очистных забоях - скребковыми конвейерами, погрузочно-доставочными машинами (самоходные вагонетки), гидротранспортом.

Схема размещения оборудования в лаве:

1 – верхняя приводная головка забойного конвейера;

2 – верхняя ниша; 3- став забойного конвейера; 4- узкозахватный очистной комбайн; 5 – исполнительный орган комбайна; 6 – нижняя ниша; 7 – нижняя приводная головка забойного конвейера; 8 – забойный конвейер в транспортной выработке.

Способы управления кровлей в очистных забоях

Управление кровлей - совокупность мероприятий по регулированию нагрузки на крепь очистного забоя, проводимых для эффективной и безопасной выемки ПИ.

Различают способы управления кровлей: полное обрушение; частичное обрушение; частичная закладка; полная закладка; плавное опускание.

Способ полного обрушения кровли

Способ рекомендуется при средне и легкообрушающихся породах непосредственной кровли, когда их мощность достаточна для подбучивания основной кровли. При удалении призабойной (механизированной) крепи в выработанном пространстве происходит обрушение пород кровли. Шаг первичной посадки - подвигание очистного забоя от разрезной печи (монтажной камеры), до момента обрушения пород основной кровли. Это самый распространенный способ управления обрушением кровли. Если самообрушения пород кровли при передвижке не происходит (зависание), то применяют принудительную посадку, например БВР.

Недостатки : сложность при труднообрушаемых кровлях;

• невозможность применения при подработке объектов на поверхности.

Способ частичного обрушения рекомендуется к применению при наличии легкообрушаемых пород непосредственной кровли небольшой мощности и склонности пород основной кровли к периодическому обрушению.

При этом способе используют сооружаемые бутовые полосы шириной 4-6 м, расстояние между полосами до 15 м.

Способ частичной закладки выработанного пространства применяется при труднообрушаемых породах. Возводятся бутовые полосы, сдерживающие обрушение пород кровли. На пологих пластах бутовые полосы располагают по простиранию, на крутых - как по простиранию, так и по падению

Способ полной закладки рекомендуется в случае необходимости предупредить обрушение вмещающих пород после выемки ПИ. Применяется в случае необходимости предотвращения проседания земной поверхности.

Полная закладка позволяет:

• избежать проседания земной поверхности;
• избежать утечек воздуха в выработанное пространство;
• уменьшить вероятность горного удара.

Недостатки - высокая трудоемкость и стоимость работ.

Способ плавного опускания пород кровли применяется на пластах мощностью до 1,2 м с пучащими почвами и слабыми породами кровли, склонными к плавному прогибанию.

ЛЕКЦИЯ №22

Очистные работы при отработке пологих и наклонных пластов

Особенности очистных работ при разработке пологих и наклонных пластов

Основными особенностями, характеризующими технологии отработки пологих и наклонных пластов, являются:

• Хорошие условия для применения современных технических средств, в частности средств комплексной механизации;
• Возможность применения способа управления кровлей полным обрушением;
• Возможность применения эффективных схем проветривания и газоуправлений для достижения высоких нагрузок на очистной забой;
• Широкие возможности для частичной и полной автоматизации очистных работ.

Очистные работы при отработке длинными очистными забоями

Основными технологиями отработки пологих и наклонных пластов длинными очистными забоями являются:

• Комплексно – механизированная выемка угля (75%);
• Выемка узкозахватными комбайнами с индивидуальной крепью (6%);
• Выемка угля стругами с индивидуальной крепью (2%);
• Выемка угля широкозахватными комбайнами с индивидуальной крепью (2%);
• Выемка угля на ВВ с индивидуальной крепью (10%);
• Выемка угля отбойными молотками с индивидуальной крепью (1%);
• Прочие технологии (бурошнековая, и др). (4%).

Выемка угля узкозахватным комбайном с индивидуальной крепью и в составе ОМК

Комплекс представляет собой комплект определенного добычного оборудования, транспортного оборудования и механизированной крепи, увязанной по основным техническим параметрам.

Небольшое распространение получили комплексы, состоящие из:

• Узкозахватной добычной машины (комбайна или струга);
• Изгибающеюся забойного конвейера;
• Гидрофицированной забойной крепи;
• Гидрофицированной крепи сопряжений.

Добычной комбайн – это комбинированная горная машина, которая одновременно производит работы по отделению угля от массива, дроблению его и погрузке на забойный конвейер. Исполнительным органом узкозахватного комбайна является шнек, представляющий собой винт Ø 0,56 – 2,0м (диаметр по резцам) на выступы которого в специальные резцедержатели (кулаки) установлены резцы. При вращении шнека резцы отделяют уголь от забоя, а лопасти шнека осуществляют погрузку отбитого угля на скребковый конвейер. Комбайн может перемещаться по почве или по раме забойного конвейера. Комбайны, работающие с почвы очистной выработки, используются на весьма тонких и тонких пластах. Комбайн, работающий с рамы забойного конвейера со стороны забоя имеет опорные лыжи и захваты, не позволяющие комбайну смещаться при выемке угля.

Комбайн перемещается по столу забойного конвейера при перекатывании цевочного колеса по рейке, закрепленной на забойном прирове или закрепленной на головках конвейера пиковой цепи. При отработке тонких пластов наряду с комбайнами со шнековыми исполнительными органами применяются комбайны с барабанными исполнительными органами. Погрузка угля при использовании барабанных исполнительных органов, осуществляется при помощи специальных погрузочных щитков.

Выемка угля в лаве, оборудованной узкозахватным очистным комбайном, производится следующим образом. В исходном положении комбайн заведен в нишу 6, конвейер и крепь придвинуты к забою, ниша 2 оформлена. Комбайн начинает движение вверх с выемкой полосы угля. Вслед за комбайном с определенным отставанием задвигается крепь. После выхода комбайна в верхнюю нишу, начинается движение комбайна вниз с зачисткой почвы. Вслед за комбайном с отставанием 10-12м задвигается конвейер. Когда комбайн возвращается в нижнюю точку лавы цикл повторяется. Данная схема выемки угля называется односторонней. При челноковой схеме выемки угля производят при движении комбайна в обоих направлениях.

Выемочный цикл – совокупность процессов и операций, и периодически повторяющихся при выемке угля по всей длине очистного забоя, после выполнения которых забой подвигается на определенное расстояние. Для транспортирования угля по очистному забою используется скребковый конвейер. Скребковый конвейер состоит из: Тягового органа; Рештачного става; Природных станций (станции); Концевой станции.

В основу работы скребкового конвейера положен принцип перемещения груза волочением при движении бесконечной цепи со скребками по специальным желобам (рештаками). По способу передвижения вслед за подвиганием очистного забоя конвейеры разделяют на изгибающиеся и переносные. Изгибающиеся конвейеры позволяют передвигать без разборки став на расстояние до 1м в интервале длины 10-15м.

Крепление очистного забоя – процесс установки поддерживающих кровлю (и почву) специальных конструкций, обеспечивающих условия для безопасного труда людей и эффективной эксплуатации горного оборудования. Применяют следующие виды крепления очистного забоя: Индивидуальную при забойную крепь; Посадочную при забойную крепь; Секционную механизированную крепь; Комплектную механизированную крепь; Агрегатную механизированную крепь.

Индивидуальная крепь состоит из стоек, установленных между кровлей и почвой, и верхняков, устанавливаемых между кровлей и стойкой. Рама состоит из верхняка и одной, двух и более стоек. Верхняки могут быть ориентированны по падению или по простиранию пласта. Кровля выработки между верхняками перетягивается затяжкой.

Индивидуальные крепи могут иметь разные конструкции и зависимости между реакцией h и просадками ∆ h . Жесткость крепи tgβ = h/ ∆ h; Податливость крепи ∆ h/h;

По А.А. Борисову все крепи разделяются на три типа:

I тип – 0 крепи нарастающего сопротивления, у них h=ƒ(tgβ);

II тип – tg=0 – крепи постоянного сопротивления, у них h=const;

III тип tgβ→∞ - жесткие крепи. R H – начальное сопротивление, создаваемое в стойке при ее установке; R P – рабочее сопротивление – среднее значение максимально допустимого сопротивления стойки опусканию кровли.

Под действием давления пород кровли длина стойки уменьшается на величину посадки стойки. После максимальной посадки несущая способность стойки оказывается исчерпанной и начинается ее разрушение. Механизированной крепью очистного забоя называют передвигающуюся механически гидрофицированную крепь, состоящую из кинематически связанных между собой несущих опорных и ограждающих элементов. Механизированная крепь предназначена для механизированного крепления кровли и передвижения крепи.

ЛЕКЦИЯ №23

Очистные работы на крутонаклонных и крутых пластах.

Особенности очистных работ на крутонаклонных и крутых пластах

1. Возможность использования гравитационного транспорта угля по забою при отработки по простиранию и по прилегающим выработкам при отработке по падению.
2. Необходимость крепления как кровли так и почвы при ведении очистных работ.
3. Сложность механизации очистных работ на крутонаклонных и крутых пластах.
4. Сложность проветривания очистных забоев, вызванная большими утечками воздуха из-за наличия аэродинамической связи с поверхностью.

Повышенная пожароопасность отработки крутонаклонных и крутых пластов, вызванная большими потерями угля.

Основными технологическими схемами отработки крутонаклонных и крутых пластов являются:

• Потолкоуступным забоем по простиранию при выемке угля отбойными молотками;
• Прямолинейным забоем по простиранию с выемкой угля при помощи ВВ;
• Прямоугольными забоями по простиранию при выемке угля узкозахватными комбайнами и конвейеро – стругами;
• Прямолинейными забоями по падению при выемке угля агрегатами с конвейеро – стругами.
• Щитовая система разработки.
• Гидротехнологии в варианте РГО.

Отработка крутонаклонных и крутых пластов потолкоуступным забоем

В каждом уступе выемку угля ведут полосами, равными ширине уступа. Для отбойки угля применяют пневматические отбойки молотки ОМ 5ПМ, ОМ 6ПМ и ОМ 7ПМ. Для обеспечения безопасных условий труда уступ ограждают от потока отбитого угля в верхней части с вышележащих уступов досками. Выемка угля в уступе ведется сверху вниз с обязательным креплением нависающего угольного массива рудо стойками и досками. При забойную крепь устанавливают в виде одного или двух рядов рудо стоек под растил. При слабой почве стойки устанавливают на деревянные лежни. В потолкоуступных забоях применяют следующие способы управления кровлей:

• Полное обрушение (0,6 – 1,3 м).
• Плавное опускание (0,5 – 0,7 м).
• Закладка (1,3 – 2,2 м).
• Удержание на кострах (0,6 – 1,4 м).

Отработка крутонаклонных и крутых пластов прямолинейным забоем по простиранию

Выемку угля ведут специализированными очистными комбайнами, крепление забоя осуществляется гидрофицированной крпью, система ориентации которых адаптирована к большим углам падения. Забой наклонен в сторону подвигания на 10-15 0 . Лава делится на верхнюю комбайновую (примерно 2/3) и нижнюю магазинную части.

Выемку угля в верхней части ведут комбайнами типа «Темп» и «Поиск» снизу вверх. Перемещение комбайна вдоль забоя осуществляется канатом лебедки, установленном на вентиляционном штреке. Наряду с рабочим канатом используется предохранительный канат для удержания комбайна в случае обрыва рабочего каната.

Нижнюю часть лавы оформляют в виде одного – трех магазинных уступов длиной по 10 м и шириной по 6 м, служащих для накопления отбитого угля.

Для отработки крутых и крутонаклонных пластов используется комплекс КГУ – Д (0,6 –1,5 м) и агрегат АК –3 (1,6 – 2,5 м).

Отработка пластов прямолинейным забоем, подвигающимся по падению

Отработка забоев по падению может вестись агрегатами типа 1 АНЩМК и 2 АНЩМК в диапазоне мощностей 0,7 – 2,2 м. Длина очистного забоя составляет 40 – 60 м.

Вентиляционная печь формируется по мере подвигания агрегата за мех крепью

В состав щитового выемочного агрегата входят: Конвейероструг; Механизированная крепь; Гидрооборудование; Электро (пневмо) оборудование; Аппаратура дистанционного управления.

Конвейероструг представляет собой бесконечную круглозвенную пиловидную цепь, на которой закреплены каретки, оснащенные резцами. Цепь перемещается по специальной направляющей балке. В первую очередь вынимается пачка угля у кровли. После этого при внедрении в массив за счет гидродомкратов подачи происходит разрушение угля резцами, и уголь транспортируется углеспускной печи за счет поступательного движения кареток. Передвижку агрегата осуществляют путем снятия распора с секций и перемещения их по падению к конвейеростругу.

Щитовая система разработки Область применения m > 2,0 м и a > 55 0 .

Щитовая крепь – передвижная конструкция, состоящая из металлических балок, образующих «раму» по периметру секции, накатника из брусьев, стяжек и хомутов, соединяющих конструкцию в единое целое.

Между собой отдельные секции соединяются отрезками каната. Щиты состоят из 4-5 секций. Каждая секция имеет размер по простиранию 6,0 м.

Щитовая крепь ограждает забой от попадания обрушенных пород и воспринимает их нагрузку. Выемка угля под щитом ведется с применением ВВ. Выемка угля состоит из: расширения подщитовой канавы; взрывания опорных целиков; посадки щита.

Щитовые системы разработки имеют широкое применение в Прокопьевско-Киселевском районе Кузбасса и на шахтах Дальнего Востока.

ЛЕКЦИЯ №24

Понятие о технологической схеме шахты

Общие понятия и определения

Технологическая схема шахты (ТСШ) – совокупность горных выработок, поверхностных зданий и сооружений с размещенными в них машинами и механизмами, совместная работа которых обеспечивает эффективную и безопасную добычу угля.

Основными элементами ТСШ является :

Очистные забои; Подготовительные забои; Система транспортирования полезного ископаемого; Система доставки людей, материалов и оборудования; Система подачи закладочного материала; Система вентиляции; Система водоотлива; Система дегазации угольных пластов; Шахтный подъем. Параметры каждого из элементов побираются (рассчитываются) таким образом, чтобы добыча угля была максимальной. Элемент технологической схемы, сдерживающий добычу угля, принято называть “ узким местом ” в ТСШ.

Очистной Конв. транспорт Вентиляция Подъем

забой до ствола 2000т / сут 1500т / сут

А сут =2000т / сут А сут = 2500т / сут

Низкое место ТСШ.

Основной транспорт

Под основным транспортом понимают совокупность технических средств, горных выработок и подземных сооружений, обеспечивающих доставку угля от выемочного участка до ОСД или до поверхности.

В системе обще шахтного транспорта чаще всего используются ленточные конвейеры с широкой ленты 800, 1000, 1200мм.

Современные ленточные конвейеры имеют длину в поставке 500-1500м и работают в выработках с углами наклона от – 16 до +25  .

Производительность ленточных конвейеров составляет 420 – 1600 / час.

Для повышения надежности работы конвейерных линий между конвейерами устраивают промежуточные бункеры емкостью 50-300м 3 . Мощность приводов составляет 50-250 кВт.

Наряду с ленточными конвейерами для транспортировки угля по горизонтальным выработкам на ряде шахт используется локомотивная откатка.

При использовании локомотивной откатки полезное ископаемое, породу и другие материалы перевозят в рудничных вагонетках, которые движутся по рельсовым путям при помощи локомотивов.

Рельсовый путь состоит из балластного слоя по почве выработки, шпал, рельсов и их соединений.

Балластовый слой состоит из щебня и служит в качестве амортизирующего основания.

Шпалы служат для связи рельсовых путей в общую колею, и бывают металлические, деревянные и железобетонные.

Ширина колеи – расстояние между внутренними гранями головок рельсов. Стандартная ширина колеи 600-900мм.

Основная характеристика рельсы – вес 1 метра. Применяют рельсы массой 24,33,48кг / м.

Шахтные вагонетки подразделяются на следующие типы:

• Грузовые вагонетки;
• Людские вагонетки;
• Вагонетки и платформы для перевозки материалов и оборудования;
• Специального назначения (ремонтные, путеизмерительные)

По способу разгрузки вагонетки подразделяются на:

• Вагонетки с глухим кузовом (разгружаются опрокидыванием) ВГ;
• Вагонетки саморазгружающиеся с откидным днищем – тип ВД;
• Саморазгружающиеся вагонетки с откидным бортом ВБ (УВБ);

Современные вагонетки имеют емкость 0,8 – 3,3м 3 , самая распространенная емкость 2,4 или 3,3м 3 .

Локомотивы по виду энергии подразделяются на:

• Контактные электровозы;
• Аккумуляторные электровозы;
• Дизеле возы;
• Гидро возы;
• Воздухо возы (пневмолокомотивы).
• Наибольшее распространение получили электровозы. (дизеле возы на ш. “Осинниковск ая ” ).

При использовании контактных электровозов электроэнергия подается по проводнику контактной сети (трале) и токоведущему рельсу. Эл воз оснащается двигателем постоянного тока с напряжением 250 В. Масса контактных электровозов 7, 10, 14, 20, 25 т. Скорость движения до 25 км/ч.

Контактные электровозы используются на негазовых шахтах, а также на свежей струе шахт I –II категорий.

Аккумуляторные электровозы получают электро энергию от аккумуляторных батарей. Сцепной вес 7, 8, 14 т, скорость движения до 14 км/ч.

Транспортирование самоходными вагонетками

Самоходная вагонетка передвигается по почве выработки на 4-х или 6-ти колесах с пневматическими шинами. Эл энергия подается по кабелю. Используются и вагонетки на дизельной энергии. Для ускорения процесса разгрузки и погрузки в днищах некоторых вагонеток встроен скребковый конвейер.

Гидравлический и пневматический транспорт

Применяется для транспортирования угля и подачи закладочного материала.

Вспомогательный транспорт

Для доставки людей, материалов и оборудования используются:

• Локомотивная откатка.
• Специально оборудованные ленточные конвейеры и холостые ленты обычных ленточных конвейеров.
• Откатка с концевым канатом.
• Откатка с бесконечным канатом.
• Монорельсовые дороги.

Шахтный подъем

Для обеспечения транспортной связи с транспортными горизонтами служат щахтные подъемные установки.

Главная подъемная установка предназначена для выдачи на поверхность добытого ПИ.

Вспомогательная подъемная установка – для спуска-подъема людей, материалов, оборудования, выдачи пустой породы.

Людские подъемные установки – предназначены исключительно для спуска и подъема людей.

К шахтному подъему относят следующие элементы:

• Подъемные машины;
• Подъемные сосуды (скипы, клети);
• Подъемные канаты;
• Необходимая армировка ствола (расстрелы, проводники, захваты);
• Загрузочные и разгрузочные устройства;

Шахтный копер устанавливается непосредственно над стволом и служит для размещения направляющих шкивов.

Подъемная машина устанавливается на некотором расстоянии от ствола и служит для перемещения сосудов путем навивки на приводной барабан тяговых канатов, к которым эти сосуды подвешены.

Подъемные канаты изготавливаются из высокопрочных стальных проволок, навитых особым образом на пеньковый или стальной сердечник. Ø канатов определяется расчетом и составляет 18,5 – 65мм, диаметр стальных проволок – 1,2 – 2,8мм. Канаты подъемных установок для спуска – подъема людей должны иметь запас прочности не менее 9, для грузовых подъемов – не менее 6,5.

В вертикальных стволах подъемными сосудами служат:

• Шахтные скипы;
• Опрокидные клети;
• Не опрокидные клети;

Если к подъемной машине подвешен один сосуд, то подъем называют одноклетьевым (одно скиповым), если два – двух клетьевым или двух скиповым.

Для направления движения подъемного сосуда в стволе навешиваются специальные конструкции – проводники , которые крепятся к поперечным распорам, расстрелам. Подъемные сосуды имеют спец. опоры, охватывающие проводники.

Подъемные сосуды имеют специальные тормозные устройства, называемые парашютами . При напуске или обрыве каната парашюты захватывают проводники или спец. тормозные канаты, удерживая сосуд от падения.

Наряду с назначением подъемы классифицируются по виду подъемных сосудов на: Подъемы с не опрокидными клетями; Подъемы с опрокидными клетями; Скиповые подъемы.

Опрокидные клети отличаются от не опрокидных тем, что груженные вагонетки на поверхности не выкатываются из клети, а разгружаются в приемный бункер при повороте (опрокидывании) клети.

На крупных современных шахтах главным, как правило, является скиповой подъем.

При скиповом подъеме производится перегрузка горной массы в специальный сосуд, называемый скипом. На поверхности скип разгружается путем опрокидывания или через дно.

Скип состоит из рамы и кузова. У скипов, разгружающихся через дно, кузов жестко соединен с рамой. У опрокидывающихся скипов кузов соединен с рамой шарнирно и разгружается поворотом вокруг оси при выходе скипа на разгрузочные кривые.

Технологический комплекс на поверхности шахты

Шахтный копер , металлический или железобетонный, сооружается непосредственно над устьем ствола. Высота обычных копров 15 – 30м, башенных копров – до 100м.

Обычные копры служат для размещения направляющих шкивов и проводников, крепления разгрузочных кривых и посадочных устройств.

Башенные копры из бетона или железобетона в верхней части имеют машинный зал для подъемной машины со шкивом трения.

Надшахтное здание – непосредственно примыкает к копру и служит для обеспечения работы шахтного подъема. Здание сортировки устраивают для предварительной отборки породы и сортировки угля по крупности. Вместо сортировки на территории шахты может находиться обогатительная фабрика.

Эстакады, конвейерные галереи и мосты – сооружения для укладки рельсовых путей узкой калии и установки ленточных конвейеров. В зависимости от назначения эти сооружения могут быть открытыми или закрытыми, горизонтальными или наклонными.

Бункера приемные и погрузочные представляют собой металлические или бетонные сооружения, предназначенные для кратковременного хранения полезного ископаемого.

Породный отвал – участок поверхности, отведенный для складирования пустой породы.

Система вентиляции шахты

Система вентиляции шахты – совокупность горных выработок вентиля торных установок и вентиляционных сооружений в шахте и на поверхности, обеспечивающих устойчивое и эффективное проветривание.

Способ проветривания определяется тем, как работает вентилятор:

На всасывание – всасывающий способ.

На нагнетание – нагнетательный способ.

Один на всасывание, другой на нагнетание - комбинированный способ.

Схема проветривания определяется направлением движения вентиляционной струи.

Центральная схема предусматривает подачу свежей струи воздуха и отвод исходящей производится по близко – расположенным главным вскрывающим выработкам.

Фланговая схема предусматривает подачу свежей и отвод исходящей струи по главным вскрывающим выработкам, расположенным в разных частях шахтного поля.

Комбинированная схема является комбинацией двух описанных выше.

Система проветривания может быть единой или секционной.

При секционной - шахта разделяется на отдельные обособленно проветриваемые участки.

При единой схеме шахта проветривается без разделения на отдельные участки (секции).

Шахтные вентиляторные установки

Шахтная вентиляторная установка служит для непрерывной подачи в шахту свежего воздуха и состоит из: Рабочего вентилятора; Резервного вентилятора; Вентиляционных каналов; Устройств, для измерения направления движения воздуха; Электродвигателей; Управляющей и регистрирующей аппаратуры; Здание вентиляционной установки. Шахтные вентиляторные установки имеют производительность от 3 – 5 до 20 – 25тыс. м 3 / мин.

Депрессия (компрессия) вентилятора – разность давления на выхлопе вентилятора и атмосферного давления.

Современные вентиляторы создают напор (депрессию) 470 – 700 даПА.

Шахтные вентиляторные сооружения

По назначению вентиляторные устройства подразделяются на: Глухие перемычки для изоляции выработок; Вентиляционные шлюзы с дверями, окнами или методами для регулирования воздуха по горным выработкам; Кроссинги (воздушные мосты) – вентиляционные сооружения для разделения воздушный струй в пересекающихся выработках;

Контроль за воздухораспределением и состоянием рудничной атмосферы

Контроль за воздухораспределением и состоянием рудничной атмосферы осуществляется силами ИТР шахты и работников участка вентиляции и техники безопасности (ВТБ).

Для контроля состава атмосферы используются шахтные интерферометры ШИ10, ШИ11, газоопределители типа ГХ, приборы типа “ Сигнал ”. Для контроля расхода воздуха используются анемометры типа АСО – 3, МС – 13 и АПР – 2.

Допустимое содержание CH 4 и CO 2

	CH 4 %	CO 2 %
Исх. Из очистной или тупиковой выработки Исх. Крыла (шахты) Входящая струя в очистные выработки и в забои тупиковых выработок
	Физика горных пород как наука основные понятия и определения 2. Физика горных пород как наука основные понятия и определения Физика горных пород петрофизика – одна из основных дисциплин разведочной геофизики наиболее тесно связанная с физикой веществ и петрологией. Из многих физических свойств горных пород петрофизика изучает главным образом свойства создающие физические поля которые могут быть измерены геофизическими методами.
9132.		ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД	21.78 KB
	Классификация свойств горных пород. Число физических свойств горных пород проявляющихся в их взаимодействии с другими объектами и явлениями материального мира может быть сколь угодно велико. В геомеханике требуется знание в первую очередь механических и плотностных свойств но вместе с тем могут представлять интерес и некоторые другие свойства показатели которых достаточно чётко отражают состояние пород или отчетливо коррелируют с напряжениями в породном массиве и потому могут быть использованы для оценки...
1639.		ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГОРНЫХ РАБОТ	13.98 MB
	Породы с прочностью 3050 МПа под влиянием очистных работ когда увеличивается напряжение в 23 раза по сравнению с напряжениями в нетронутом горными выработками массиве теряют свою прочность. Такого явления не наблюдалось на малой глубине то есть мы как бы работаем в условиях менее прочных пород. В связи с прогнозируемым ростом смещений пород в выработку в три раза на глубине 1000 м по сравнению с глубиной 500 м следует ожидать значительный рост объёма ремонтных работ. Что из перечисленного выше мы знаем что нового в курсе...
1627.		Разрушение горных пород взрывом	55.26 KB
	Характеристика выработки и условия её проведения: Наименование квершлаг. Форма сечения выработки – трапециевидная. Расчетное сечение выработки вчерне – 116 м2. Контурное взрывание технологический прием так как ведётся с целью получения фактического сечения выработки а также уменьшения образования трещин за контурной частью массива.
9127.		МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД	299.19 KB
	С учётом изложенных ранее представлений о иерархичноблочной структуре горных пород и массивов и принципиально возможных двух путей определения различных характеристик интегрального и дифференциального рассмотрим более детально принципы определения отдельных свойств. Таким образом для определения интегральных плотностных характеристик массива представленного различными петрографическими разновидностями пород и различными типами структурных неоднородностей в принципе достаточно определить эти...
1671.		Механические свойства и паспорт прочности горных пород	1.11 MB
	Сущность новой теории прочности. Определение параметров паспорта прочности. Задачи первого раздела: провести на ЭВМ имитационные лабораторные испытания горных пород и определить их механические свойства пределы прочности модуль упругости и коэффициент Пуассона.
2554.		СДВИЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ	384.33 KB
	Проведение горных работ нарушает естественное состояние массивов пород, горных пород, в результате чего последние выходят из равновесия, деформируются и перемещаются. Обычно эти процессы захватывают всю толщу массива, включая поверхность. Породы на земной поверхности также претерпевают деформации и перемещения
9130.		ЕСТЕСТВЕННОЕ ПОЛЕ НАПРЯЖЕНИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД	150.18 KB
	Породные массивы как объекты исследования в геомеханике имеют одну очень существенную особенность по сравнению с объектами рассматриваемыми в механике вообще или в механике твёрдых деформируемых тел в частности. Поля тектонических напряжений в настоящее время связывают с первым из указанных типов движений. Данные непосредственных измерений и наблюдений в нашей стране и за рубежом свидетельствуют о приуроченности высоких горизонтальных напряжений к зонам тектонических поднятий земной коры...
9113.		МЕТОДЫ ОХРАНЫ ОБЪЕКТОВ И СООРУЖЕНИЙ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ	66.14 KB
	Для защиты объектов и сооружений от вредного влияния подземных горных разработок и предотвращения прорывов воды в горные выработки применяют различные меры охраны которые условно можно разделить на четыре группы: профилактические горнотехнические конструктивные комплексные. Профилактические меры имеют основным назначением предотвращение или снижение вредных последствий горных разработок Они должны выполняться как в период составления проектов освоения месторождений и...
12930.		ИССЛЕДОВАНИЕ МИНЕРАЛОВ С ПОМОЩЬЮ ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО МИКРОСКОПА. ПЕТРОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД	428.44 KB
	Принцип действия поляризационного микроскопа. Определение показателей преломления минералов при параллельных николях. Изучение оптических свойств минералов при скрещенных николях. Изучение других признаков минералов с использованием поляризационного микроскопа.

1. Выбор формы и расчёт размеров поперечного сечения выработки

При проведении выработок различают два вида горнопроходческих операций: основные и вспомогательные.

Основными горнопроходческими операциями называются такие, которые выполняются в забое выработки и относятся непосредственно к проходке и креплению выработки.

Вспомогательными называют операции, которые обеспечивают нормальные условия для выполнения основных проходческих операций.

Площадь поперечного сечения выработки зависит от назначения и габаритов располагаемого в ней оборудования. Различают площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету, вчерне и после проходки. Площадь в свету определяют по размерам выработки до крепи за вычетом площадей, занимаемых балластным слоем и трапом в сечении выработки. Площадь вчерне является проектной площадью в проходке. При определении этой площади, к площади в свету прибавляют площади, которые занимают крепь, балластный слой, трап и затяжка (при рамных крепях установленных в разбежку). Действительная площадь, которая получается в результате проведения выработки, обычно 3-5% и более превышает проектную площадь.

Размеры поперечного сечения (ширина и высоте) откаточных выработок зависит от габаритных размеров откаточных вагонеток и электровозов, от рельсовых путей способа передвижения рабочих по выработкам и количества подаваемого воздуха для проветривания.

При наличии в выработки рельсовых путей для передвижения людей предусматривается дорожка (проход) шириной не менее 700мм, который должен выдерживаться на высоте 1800мм от уровня трапа (балластного слоя).

Исходя из конкретных условий: f =16; устойчивость - средняя; срок службы выработки - 16 лет, выбираем сводчатую форму выработки, набрызг бетонным креплением

1. Рассчитывают поперечное сечение высоты выработки.

a. Высота строения рельсового пути h 0 , мм

h 0 = h б + h ш + h п + h р, мм;

Где: h 0 - высота верхнего строения пути выработки, выбирается с нормами предусматривающими ЕПБ, мм;

h б - высота балластового слоя, мм;

h п - высота подкладки под рельс, мм;

h р - высота рельсового пути, мм;

h 0 = 100 + 420 + 20 + 135 = 375 (мм).

2. Высота подвижного состава h, мм

3. Высота прямостенного участка выработки.

h 1 = 1800 (мм).

4. Высота выработки в свету.

h 2 = h 1 +h б +1/3h ш, мм;

h 2 =1800+135+20+1/3*120=1995 (мм).

Где: h 1 - высота прямостенного участка выработки, мм;

h б - высота балластного слоя, выбирается с нормами предусматривающими ЕПБ, мм;

h ш - высота шпального бруса, мм;

5. Высота выработки в чернее.

h 3 = h 0 + h 1 , мм;

h 3 =375+1800=2175 (мм).

6. Высота сводчатого перекрытия в свету.

h ч =1/3*В, мм;

h ч =1/3*2250=750 (мм).

7. Высота сводчатого перекрытия в черне.

h 5 = h ч + Т кр. , мм;

h 5 =750+50=800 (мм).

8. Расчитывается ширина выработки в свету.

В= n+A+m, мм;

В=200+1350+700=2250 (мм).

Где: В - ширина выработки в свету, мм;

n - зазор между крепью и подвижным составом, мм;

А - ширина подвижного состава, мм;

m -свободный проход для людей, мм;

9. Ширина выработки в черне.

B 1 =В+2* Т кр. , мм;

B 1 =2250+100=2350 (мм).

10. Площадь поперечного сечения в свету.

S св. = В*(h 2 +0,26*В)

S св. = 2250*(2745+0,26*2250) =7,4 м 2

11. Площадь поперечного сечения в чернее.

S чер. = В 1 *(h 3 +0,26* В 1)

S чер. = 2350*(2960+0,26*2350) =8,3 м 2

12. Скорость движения воздушного потока.

V = Q возд / S c в, м/с;

V = 18/7,4 =2,4 м/с;

Где: V - регламентируемая правилами безопасности скорость движения вентиляционной струи по выработке, м/с;

Q возд - количество воздуха проходящего по выработке, м 3 /с;

S c в - площадь поперечного сечения выработки в свету, м 2 ;

Так как V =2,4 м/с, то 0,25 ? V ? 8,0 удовлетворяет требованиям ЕПБ, следовательно, данное сечение рассчитано, верно.

13. Сечение в проходке.

S пр =1,03* S чер, м

S пр =1,03* 8,3 =8,7 (м)

В зависимости от физико-технических свойств пород, срока службы выработки, возможного влияния очистных работ, выбираются форма поперечного сечения, материалы и тип крепи...

Выбор и обоснование технологии, механизации и организации проведения людского ходка

Для данной выработки получаем спец. профиль СПВ-17. Выбираем спец. профиль по фактору экономики. Для спец. Профиля СВП-17 присуще следующие характеристики: = 18774, что соответствует интервалу = 18700 - 20700. W(1) = 50,3 Р(1) = 21,73 Таблица 2...

Выбор способа охраны и типа крепи горной выработки

На рис.2.1 указано расположение выработки относительно пород вмещающих угольный пласт. С точки зрения охраны выработки, безусловно, выгодно применять проходческий комбайн для проведения данной выработки...

Гидравлический расчет узла гидротехнических сооружений

Определение размеров поперечного сечения сводится к определению ширины по дну и глубины наполнения по заданным параметрам (расход Q, уклон i, коэффициенты шероховатости n и заложения откосов m)...

Квершлаг двухпутный

При разработке проекта проведения выработки вопрос выбора формы и размеров поперечного сечения является важнейшим. Для горизонтальных разведочных выработок, стандартом установлены прямоугольно-сводчатая и трапециевидная формы сечения...

Организация и проведение горно-разведочных работ

Так как заданием не указан отбор технологической пробы, приведём Sм к ближайшему типовому в соответствии с ГОСТ: 1) исходя из того, что глубина шурфа 30 м...

Подземная разработка месторождений

Определяем поперечное сечение главного вертикального ствола по формулам и уточняем его по таблице 4.2 : SВ = 23,4+3,6 АГ, (5) где АГ - годовая производственная мощность рудника, млн т. SВ = 23,4 + 3,6 1,4 = 28,44 м2...

Проведение горных выработок нарушает устойчивое напряженное состояние горных пород. Вокруг контура выработки образуются зоны повышенных и пониженных напряжений. Чтобы предотвратить обрушение пород выработку крепят...

Проведение горноразведочной выработки

4.1 Расчет площади поперечного сечения выработки трапецеидальной формы Определение размеров выработки в свету. Ширина одно-путевой выработки на уровне кромки подвижного состава: B= m + A + n1 ,м Где: m = 0...

Так как выработка бремсберг имеет срок службы - 14 лет, то рекомендуется проводить выработку арочной формы сечения, крепить рамной арочной крепью и железобетонной затяжкой...

Технологический проект для проведения горизонтальных подземных горных выработок

Форма поперечного сечения выработки выбирается с учетом конструкции и материала крепи, которые в свою очередь, определяются устойчивостью пород в боках и кровле выработки...

Технология разработки штольни в крепких породах

1. Определяется количество воздуха, которое должно проходить по выработке в период её эксплуатации: (1) где - коэффициент, учитывающий неравномерность доставки воздуха, - добыча угля на участках...

Для открытых горно-разведочных выработок обосновать способ проходки, применяемое оборудование и в соответствии с углом естественного откоса горных пород выбрать и обосновать форму и размеры поперечного сечения с учётом проектной глубины выработки.

Для подземных горно-разведочных выработок обосновать способ проходки и соответствующее горнопроходческое оборудование, выбрать и обосновать форму и размеры поперечного сечения выработки в свету.

В зависимости от физико-механических свойств горных пород, а также исходя из габаритов транспортного и технологического оборудования (электровозов, вагонеток, погрузочных машин) с учётом величин зазоров, предусмотренными правилами безопасности (ПБ) при геологоразведочных работах, определяются размеры поперечного сечения горных выработок в свету. Размеры выработок в проходке определяются с учётом толщины крепи и затяжек, а также высоты путевого устройства (балласт, шпала, рельсы).

Горные выработки могут проводиться с креплением и без крепления. В качестве крепёжного материала применяют дерево, бетон, железобетон, металл и другие материалы. Форма сечения может быть: прямоугольная, трапециевидная, сводчатая, круглая, эллиптическая.

Горизонтальные и наклонные разведочные выработки имеют, как правило, малый срок службы, поэтому основным видом крепи является дерево, форма сечения – трапециевидная. При проходке без крепления форма сечения – прямоугольно-сводчатая.

Для трапециевидной формы сечения выработки с рельсовым транспортом (рис. 1 ) расчёт площади поперечного сечения выработки рекомендуется вести в следующей последовательности.

По габаритам (ширине и высоте) применяемого электровоза или вагонетки (при ручной откатке) определяют ширину однопутной выработки в свету на уровне кромки подвижного состава:

B = m + A + n`

и ширину двухпутной выработки:

B = m + 2A + p +n`

m – размер зазора на уровне кромки подвижного состава, мм (принимается равным 200 – 250мм );

p – зазор между составами, мм (200мм );

n` - размер прохода для людей на уровне кромки подвижного состава, мм :

n` = n + * ctg ;

n – размер прохода на высоте 1800мм от уровня балластного слоя, равный не менее 700мм ;

h – высота электровоза (вагонетки) от головки рельса, мм ;

h a - высота верхнего строения пути от балластного слоя до головки рельса, равная 160мм ;

83 0 – угол наклона стоек, принятый по ГОСТ 22940-85 для разведочных выработок.

Высота выработки от головки рельса до верхняка в случае применения контактных электровозов (до осадки крепи):

h 1 = h кп. + 200 + 100 ,

h кп. – высота подвески контактного провода (не менее 1800мм );

200мм – зазор между контактным проводом и крепью;

100мм – величина возможной осадки крепи под действием горного давления.

При других видах транспорта высота h 1 определяется графическим построением с учётом зазора C между транспортным оборудованием и вентиляционным трубопроводом: при транспортировании аккумуляторными электровозами 250мм , при ручной откатке – 200мм .

При транспортировании аккумуляторным электровозом:

h 1 = h + d т + 250 + 100 ,

где h – высота электровоза, мм ;

d т - диаметр вентиляционного трубопровода, мм .

Высота h 1 в общем случае не должна быть меньше высоты погрузочной машины при поднятом ковше (у ППН-1с эта высота составляет 2250мм ) за вычетом высоты балластного слоя, т. е. h 1 2250мм .

Ширина выработки в свету по балластному слою:

l 2 = B + 2(h + h a) * ctg ;

Ширина выработки в свету по кровле:

l 1 = B – 2(h 1 - h) * ctg ;

Высота выработки от балластного слоя до крепи после осадки:

h 2 = h 1 + h a ;

Площадь поперечного сечения выработки в свету после осадки:

S св = 0, 5(l 1 + l 2) * h 2 ;

Ширина выработки вчерне по кровле (при креплении вразбежку с затяжкой боков):

l 3 = l 1 + 2d ,

где d – диаметр стойки крепи (не менее 160мм ).

Ширина выработки по почве вчерне при креплении вразбежку с затяжкой боков:

l 4 = B + ,

где h в = 320мм – высота от почвы выработки до головки рельса:

h в = h a + h б ,

где h б – высота балластного слоя.

Высота выработки от почвы до крепи (до осадки):

h 3 ` = h 3 + 100 ,

где . h 3 - высота выработки от почвы до верхняка (после осадки).

Высота выработки вчерне до осадки при наличии затяжки:

h 4 ` =h 3 ` + d + 50 ,

где d – диаметр крепёжного леса, мм ;

50мм – толщина затяжки.

Высота выработки после осадки:

h 4 = h 4 ` - 100

Площадь сечения выработки вчерне до осадки:

S 4 = 0, 5(l 3 + l 4) * h 4 `

Вертикальная осадка, равная 100мм , допускается только при деревянной крепи.

В выработках применяют укладку деревянных шпал и настилку пути из рельсов Р24 для вагонеток вместимостью до 2м 3 . При проведении разведочных выработок используют вагонетки ВО-0,8; ВГ-0,7 и ВГ-1,2 вместимостью соответственно 0,8; 0,7; 1,2м . При ручной откатке вагонетками ВО-0,8 и ВГ-0,7 , а также электровозами АК-2у применяют рельсы Р18 . Шпалы укладывают в балластный слой толщиной 160мм , погружая их на 2/3 его толщины.

При прямоугольно-сводчатой форме высота выработки в свету складывается из высоты стенки от уровня балластного слоя и из высоты свода (рис. 2 ).

Высоту выработки вчерне H определяют как высоту в свету плюс толщина крепи в своде при монолитной бетонной крепи или плюс 50мм при набрызг-бетонной, анкерной (штанговой) и комбинированной крепях. Высота стенки от уровня головки рельса до пяты свода h 1 при транспортировании аккумуляторными электровозами определяется в зависимости от высоты электровоза. Высота выработок при транспортировании контактными электровозами должна удовлетворять условиям, при которых обеспечиваются минимальные зазоры между электровозом (вагонеткой) и крепью, а также между токоприёмником и крепью.

Высота вертикальной стенки от уровня тапа до пяты свода h 2 = 1800мм . Высоту свода h 0 принимают в зависимости от коэффициента крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова.

Для монолитной бетонной крепи при коэффициенте крепости f =3:9, h 0 = B/3 .

Для набрызг-бетонной и анкерной крепи и в выработках без крепи f 12 , h 0 =B/3 , а при f 12, h 0 =B/4 .

Кривая тррёхцентрового (коробового) свода образуется тремя дугами: осевой - R и двумя боковыми - r . Радиусы свода в зависимости от его высоты:

Высота свода	h 0	B/3	B/4
Радиус осевой дуги	R	0,692	0,905
Радиус боковой дуги	r	0,262	0,173

Проектная ширина выработки B 1 при бетонной крепи состоит из ширины выработки в свету и удвоенной толщины крепи, а при набрызг-бетонной, анкерной и комбинированной крепи – из ширины выработки в свету плюс 100мм .

Ширина однопутной выработки в свету:

B = m + A + n

Ширина двухпутной выработки в свету:

B = m + 2A + p + n ,

где n = 700мм; p = 200мм .

Высота вертикальной стенки выработки от головки рельса:

h 1 = h 2 – h a = 1800 – 160 = 1640мм.

Ширина выработки вчерне при набрызг-бетонной и анкерной крепи:

B 1 = B +2 = B + 100 ,

где = 50мм – толщина крепи, принимаемая при расчёте.

Площадь сечения выработки в свету при высоте свода h 0 = B/3 :

S св. = B (h 2 + 0,26B),

при h 0 = B/4 : S св = В (h 2 + 0,175B) ,

где h 2 = 1800мм – высота вертикальной стенки от уровня трапа (балластного слоя).

Высота стенки от почвы выработки:

h 3 = h 2 + h б = h 1 + h B .

Параметр выработки в свету при h 0 =B/3 :

P B = 2h 2 + 2,33B ,

при h 0 =B/4 : . P B = 2h 2 +2219B

Площадь сечения выработки вчерне при набрызг-бетонной, анкерной, комбинированной крепи при h 0 =B/3 :

S ч. = B 1 (h 3 + 0,26B 1) ,

при h 0 =B/4 : S ч. = B 1 (h 3 + 0,175B 1) .

После определения площади поперечного сечения принимаем по ГОСТ 22940-85 ближайшее стандартное сечение и выписываем его размеры для дальнейших расчётов. По этому стандарту определяют только площадь сечения выработки в свету, а площадь сечения вчерне устанавливают в зависимости от принятой формы сечения, вида и толщины крепи по выше приведённым формулам.

В таблице 1 приведены типовые сечения и базовое оборудование, принятое при расчёте сечения в свету, а также габариты базовых транспортных средств.

Шурфы по глубине условно делятся на мелкие (до 5м ), средние (5 – 10) и глубокие (до 40м ). Глубина шурфов зависит от стадии разведки и геологических условий. В зависимости от физико-механических свойств пород, способа проходки и конструкции крепи, шурфы проходят круглой и прямоугольной формы. С увеличением глубины шурфа площадь поперечного сечения в свету увеличивается. Шурфы глубиной до 10м обычно имеют одно отделение, а при глубине до 20м могут быть с двумя отделениями. Типовыми сечениями (ГОСТ 41-02-206-81) , предусматривается проходка шурфов с площадью поперечного сечения в свету от 0,8 до 4м 3 и геометрические размеры (табл. 2).

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

“МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ”

Апатитский филиал

Кафедра горного дела

ПРОВЕДЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Методические указания по выполнению курсового проекта

для студентов специальности

130400 "Горное дело"

ОБЩИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Курсовой проект является заключительным этапом изучения дисциплины “Проведение горных выработок” и должен способствовать закреплению теоретических знаний по специальности.

Целью курсового проекта является проработка технических, технологических и организационных вопросов проходки проектируемой выработки.

При выполнении курсовой работы должны быть проработаны технические, технологические и организационные вопросы проходки проектируемой выработки, а принимаемые решения должны обеспечить безопасность работ.

При работе над курсовой работой необходимо использовать учебную литературу, единые правила безопасности ведения горных работ (ЕПБ), а также материалы отечественных и зарубежных научных журналов.

Пояснительная записка курсовой работы должна содержать все необходимые расчеты и обоснования принятых решений, эскизы и схемы (схему проветривания, сечения выработки проектное и в проходке, схему расположения шпуров, конструкция заряда, график организации работ).

Последовательность изложения материала в пояснительной записке должна соответствовать методическим указаниям.

1. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТКИ

Под условиями проведения выработки понимаются гидрогеологические данные и горно-технические условия, в которых будет пройдена выработка. В этом разделе должны быть описаны, если они не заданы, физико-механические свойства пород с точки зрения их устойчивости, крепости, условий залегания и притока воды в выработки при ее проведении.

2. СПОСОБЫ ПРОХОДКИ И МЕХАНИЗАЦИЯ РАБОТ

Применяемый способ проходки должен быть наиболее рациональным с точки зрения безопасности работ и механизации производственных процессов.

При выборе способа проходки и средств механизации работ предпочтительно использование комплексов оборудования, которые в большей мере обеспечивают механизацию процессов проходческого цикла работ.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ И РАСЧЕТ КРЕПИ.

Расчет крепи.

Нагрузка на крепь отнесенная к 1 м 2 выработки, при равномерно распределенной нарушенной зоне определяется по формуле:

Кгс/м 2 (3.29)

где: ρ – объемный вес породы, кг/м 3 ;

l н – размеры нарушенной зоны, м.

Величина нарушенной зоны определяется по формулам:

а) для выработок вне зоны влияния очистных работ:

б) для впускных и доставочных выработок:

где: I T – интенсивность пологопадающей мелкоблоковой системы трещин, шт/м. пог. (табл. 1);

K C – коэффициент состояния выработки (принимается равным 1).

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Удельное сцепление стержня с бетоном и бетонного столбика с породой, кгс/см 2

Показатели прочности	Наименование материала	Закрепляющий раствор на цементе М-400 в возрасте 28 сут. при составе смеси Ц:П	Раствор на глиноземистом цементе М-400 в возрасте
3 сут. при составе смеси Ц:П	12 ч при Ц:П
1:1	1:2	1:3	1:1	1:2	1:3	1:1
	Сталь периодического профиля
Сталь гладкая круглая
	Бетонный столбик с апатитовой рудой
Бетонный столбик с окисленной рудой
Бетонный столбик с пустыми породами лежачего бока

Расстояние между штангами при квадратной сетке их расположения принимается из условий предотвращения расслоения и обрушения пород под действием собственного веса в пределах закрепляемой толщи по формуле:

, м (3.40)

где: K зап – коэффициент запаса прочности;

m у – коэффициент условий работы штанговой крепи (1 – для штанг с предварительным натяжением; 2 – для штанг без предварительного натяжения).

Таблица 4.1

Таблица 4.2

Характеристика ВВ

Наименование ВВ	Плотность ВВ в патронах, г/см 3	Работоспособность, см 3	Скорость детонации, км/с	Вид упаковки
ВВ , применяемые в забоях не опасных по газу или пыли
Аммонит 6ЖВ	1,0–1,2	360–380	3,6–4,8	Патроны диаметром 32, 60, 90 мм
Аммонал-200	0,95–1,1	400–430	4.2–4,6	Патроны диаметром 32мм
Аммонал М-10	0,95–1,2		4,2–4,6	То же
Аммонал скальный №3	1,0–1,1	450–470	4,2–4,6	Патроны диаметром 45, 60, 90 мм
Аммонал скальный №1	1,43–1,58	450–480	6,0–6,5	Патроны диаметром 36, 45, 60, 90 мм
Детонит М	0,92–1,2	450–500	40–60	Патроны диаметром 28, 32, 36 мм
ВВ , применяемые в забоях опасных по газу или пыли
Аммонит АП-5ЖВ	1,0–1,15	320–330	3,6–4,6	Патроны диаметром 36 мм
Аммонит Т-19	1,05–1,2	267–280	3,6–4,3	То же
Аммонит ПЖВ-20	1,05–1,2	265–280	3,5–4,0	То же

В практике проходческих работ наибольшее распространение получило электрическое взрывание с помощью электродетонаторов мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия, а также неэлектрические система взрывания (Нонель, СИНВ и др.).

Таблица 4.3

Значения К зш для горизонтальных выработок

Диаметр шпура. Диаметр шпуров определяется исходя из диаметра патронов ВВ и необходимого зазора между стенкой шпура и патронами ВВ, позволяющего посылать патроны ВВ в шпур без усилий. Резцы и коронки при бурении и заточке изнашиваются, в результате чего уменьшается их диаметр. Поэтому начальный диаметр резцов и коронок применяют несколько большим, чем требуется, и он составляет 41 – 43 мм для патронов ВВ диаметром 36 – 37 мм и 51 – 53 для патронов ВВ диаметром 44 – 45 мм. Диаметр шпура должен быть на 5 –6 мм при расположении патрона-боевика первым от устья шпура, и на 7 – 8 мм при расположении патрона-боевика не первым от устья шпура.

Увеличение диаметра шпуров ведет к увеличению размещаемого в них заряда ВВ, и следовательно, уменьшается число шпуров. Вместе с тем увеличение диаметра шпуров приводит к ухудшению оконтуривания горной выработки, излишнего разрушения породы за проектным контуром, а также отрицательно сказывается на темпах бурения – снижается скорость бурения.

С увеличением диаметра заряда шпуров на контуре выработки возрастает зона разрушения массива и, следовательно, снижается устойчивость пород. Поэтому с уменьшением поперечного сечения выработки целесообразнее применение шпуров малого диаметра. С уменьшением сечения выработки и повышением крепости пород диаметр шпуров и зарядов при прочих равных условиях должен уменьшаться. Поскольку выпускаемые в настоящее время ВВ (детониты) способны с высокой скоростью детонировать в патронах малого диаметра (20 – 22 мм), то очевидна целесообразность применения шпуров уменьшенного диаметра. А при использовании ВВ с невысокой скоростью детонации типа аммонитов в шпурах целесообразно размещать патроны диаметром 32 – 40 мм.

Глубина шпура. Глубина шпуров – параметр проходческих работ, определяющий объем основных операций в проходческом цикле и скорость проведения выработки.

При выборе глубины шпуров учитывают площадь и форму забоя, свойства взрываемых пород, работоспособность применяемых ВВ, тип бурового оборудования, требуемое подвигание забоя за взрыв и др. Желательно, чтобы продолжительность проходческого цикла составляла смену или целое число смен, а при многоцикличной работе в смену заканчивалось целое число проходческих циклов.

При малой (1 – 1,5 м) глубине шпуров увеличивается отнесенное к 1 м подвигания забоя время вспомогательных работ (проветривание. подготовительно-заключительные операции при бурении шпуров и погрузке породы, заряжание и взрывание ВВ и т.д.).

При большой (3,5 – 4,5 м) глубине шпуров снижается скорость бурения шпуров и в конечном итоге увеличивается относительная продолжительность проведения 1 м горной выработки.

Кроме того, при выборе глубины шпура следует учитывать, что при взрывании на больших глубинах от земной поверхности, где взрываемые породы со всех сторон сжаты горным давлением, разрушающее действие взрыва значительно уменьшается.

Глубину шпуров определяют исходя из заданной технической скорости проходки, количества и производительности горнопроходческого оборудования или по нормам выработки.

Зная заданную скорость проходки, можно рассчитать глубину шпура:

где: ν – заданная скорость проходки, м/мес;

t ц – продолжительность цикла, ч;

n с – число рабочих суток в месяце;

n ч – число рабочих часов в сутки;

η – коэффициент использования шпура (КИШ).

Коэффициент использования шпура. Коэффициентом использования шпуров называют отношение использованной глубины шпура к первоначальной глубине. При взрыве зарядов ВВ в шпурах порода не отрывается на всю глубину шпуров, часть шпура по глубине не используется и остается в массиве поды, которую принято называть стаканом.

Для определения КИШ для всего комплекта шпуров необходимо замерить глубину всех шпуров и определить среднюю глубину шпура. После взрыва зарядов нужно замерить глубину всех стаканов и определить среднюю глубину стакана, по которой можно найти среднее значение КИШ. Следовательно, для определения среднего значения КИШ необходимо величину среднего подвигания забоя разделить на среднюю глубину шпура.

где: l з – длина заряда шпура;

l ш – глубина шпура.

Если задано подвигание забоя за цикл, то среднюю глубину шпура можно определить, разделив подвигание забоя за цикл на среднее значение КИШ.

Величина КИШ зависит от крепости, трещиноватости и слоистости взрываемых пород, площади забоя, числа открытых поверхностей во взрываемом массиве, работоспособности ВВ, глубины шпуров, качества забойки шпуров, очередности взрывания зарядов и других факторов. При правильном определении всех параметров, строгом выполнении технологии ведения взрывных работ величина КИШ должна быть не менее следующих величин.

Таблица 4.4.

Таблица 4.5

Численные значения показателя γ

 вв, кг/м 3
, ед	1.843	1.892	1.940	1.987	2.033	2.125	2.214	2.301

 вв - объемный вес ВВ в заряде, кг/м 3

Расстояние между контурными зарядами определяют по формуле (м):

(4.6)

где: К 0 - численный коэффициент, учитывающий взаимодействие соседних контурных зарядов и потери энергии на расширение продуктов детонации в объеме шпура, ед.;

L зк - длина забойки контурных шпуров (определяется по таблице), м;

L к - длина контурных шпуров, м.

Таблица 4.6

Значение численного коэффициента К 0

Таблица 4.7

Приведенная длина забойки контурных зарядов L зк / S выр

Коэффициент	Линейная плотность заряжания контурных шпуров P к , кг/м
крепости пород	0.4	0.5	0.6
4-6	0.110-0.097	0.121-0.110	0.129-0.119
7-9	0.092-0.082	0.106-0.097	0.115-0.108
10-14	0.077-0.061	0.093-0.079	0.105-0.092
15-18	0.057-0.046	0.076-0.067	0.089-0.081
19-20	0.042-0.039	0.064-0.061	0.079-0.076

Коэффициент сближения контурных шпуров определяется по формуле:

(4.7)

При  вв = 900 - 1100 кг/м 3 данная формула может быть использована в следующем виде:

(4.8)

Соответственно линия наименьшего сопротивления контурных шпуров определяется по формуле (м):

Количество контурных шпуров определяется по формуле (шт.):

(4.10)

где: П - полный периметр забоя выработки, м;

В - ширина выработки на уровне почвы, м

Площадь части забоя которая приходится на контурный ряд, равна (м 2):

(4.11)

Для улучшения качества проработки породы на уровне концевых частей контурных шпуров в забой последних следует помещать дополнительный заряд весом, равным (кг):

Количество ВВ на контурную отбойку определяется по формуле (кг):

При предварительном оконтуривании выработки удельный расход ВВ определяют с учетом глубины ведения работ Н (м) по формуле (кг/м 3):

(4.14)

При этом следует иметь в виду, что при уменьшении глубины ведения работ значение q к не должно быть меньше величины, определяемой формулой (4.3).

Расстояние между контурными шпурами рассчитывают по формуле (4.6), при этом величину L зк определяют по таблице (4.8).

Таблица 4.8

Приведенная длина контурных зарядов при предварительном оконтуривании выработки

Коэф-нт	Глубина ведения работ Н, м
крепости	менее 100	100-200	200-400	400-600
пород, f	Линейная плотность заряжания контурных шпуров Р к, кг/м
	0.4	0.5	0.6	0.4	0.5	0.6	0.4	0.5	0.6	0.4	0.5	0.6
4-6	0.109	0.120	0.128	0.120	0.130	0.137	0.132	0.139	0.145	0.142	0.148	0.152
7-9	0.093	0.106	0.116	0.106	0.117	0.125	0.118	0.128	0.135	0.130	0.138	0.144
10-14	0.074	0.091	0.103	0.089	0.103	0.113	0.104	0.115	0.124	0.118	0.127	0.135
15-18	0.057	0.077	0.090	0.073	0.090	0.101	0.089	0.103	0.113	0.105	0.117	0.125
19-20	0.046	0.067	0.082	0.062	0.081	0.093	0.080	0.096	0.106	0.097	0.110	0.119

Вес дополнительного заряда в забое контурных шпуров определяется по формуле (кг):

Количество контурных шпуров N к и расход ВВ на оконтуривание выработки Q к рассчитывают по формулам.(4.10) и (4.13)

После определения параметров контурного взрывания переходят к расчету параметров заряжания и размещения врубовых и отбойных шпуров, Основой расчета служит величина удельного расхода ВВ на дробление породы в пределах обуренного объема.

При последующем оконтуривании отбойка ядра забоя производится в условиях напряженного состояния окружающего породного массива, что приводит к необходимости увеличения энергозатрат на дробление породы в обуренном массиве. В этом случае вначале следует определить характерное значение длины отбойных шпуров, учитывающее степень такого влияния (м):

(4.16)

В зависимости о фактической длинны отбойных шпуров L отб, которая, как, правило определяется организацией работ и возможностями бурового оборудования, величину удельного расхода ВВ на дробление рассчитывают по формулам (кг/м 3):

При L отб  L  :

(4.17)

При L отб  L  :

(4.18)

где: е вв - переводной коэффициент, учитывающий тип и плотность применяемого ВВ.

Таблица 4.9

Значение коэффициентов е вв

При предварительном оконтуривании выработки отбойка основного породного объема производится в условиях частичной разгрузки, что позволяет при длине отбойных шпуров L отб  L  снизить величину удельного расхода ВВ до значения, определяемого формулой (4.17)

После определения удельного расхода ВВ рассчитывают параметры размещения шпуров в прямом врубе. Величину удельного расхода ВВ во врубе определяют с учетом общей эффективности отбойки породы в забое выработки:

(4.19)

где: N вр - число врубовых шпуров, ед;

Р вр - линейная плотность их заряжания, кг/м;

L вр - длина врубовых шпуров, м;

L зб - длина забойки, м.

Абсолютное значение L зб определяют по нижележащим таблицам с последующим делением на е вв , что позволяет учесть тип применяемого ВВ.

Таблица 4.10

при последующем оконтуривании горной выработки

Коэффициент	Глубина ведения работ Н, м
крепости		100 - 200	200 - 400	400 - 600
пород
4-6	0.145	0.151	0.156	0.162
7-9	0.137	0.143	0.149	0.156
10-14	0.128	0.135	0.142	0.149
15-18	0.119	0.127	0.135	0.143
19-20	0.113	0.122	0.130	0.139

Таблица 4.11

Приведенная длина забойки отбойных шпуров при предварительном оконтуривании горной выработки

Коэффициент крепости пород	L зб / S выр
4-6	0.145-0.139
7-9	0.136-0.131
10-14	0.129-0.121
15-18	0.119-0.113
19-20	0.111-0.110

Площадь обуривания вруба определяется по формуле (м 2):

(4.20)

Количество ВВ во врубе определяют по формуле (кг)

(4.21)

Поскольку в прямых врубах дробление породы производится в условиях одной свободной поверхности, для облегчения работы врубовых зарядов целесообразно использовать одну или несколько компенсационных скважин, минимальный диаметр которых определяется по формуле (м):

(4.22)

Где: W min - расстояние от скважины до ближайшего врубового шпура, работающего на эту скважину, м;

d шп - диаметр врубового шпура, м.

Зная площадь вруба и принимая форму поперечного сечения в виде той или иной плоской геометрической фигуры, можно определить размеры сечения вруба и параметры размещения врубовых шпуров (Рис. 4.3):

Квадрат:

Щелевой:

(4.27)

(4.28)

Рис 4.3 Примеры размещения шпуров в прямых врубах.

После расчета параметров вруба переходят к расчету параметров отбойки.

Суммарное количество отбойных шпуров (включая почвенные) определяется по формулам (шт.):

При последующем оконтуривании:

(4.30)

При предварительном оконтуривании:

(4.31)

где: Р отб - линейная плотность заряжания отбойных шпуров, кг/м;

е отб, е к - переводные коэффициенты соответственно для отбойных и контурных зарядов.

Расстояние между почвенными шпурами рассчитывают по формуле (м):

(4.32)

Линию наименьшего сопротивления почвенных шпуров определяют по формуле (м):

(4.33)

Количество почвенных шпуров и площадь части забоя, которая приходится на эти шпуры, определяется по формулам:

Число шпуров, предназначенных непосредственно для разрушения породного ядра, определяют по формуле (шт.):

(4.35)

Ориентировочный размер сетки бурения отбойных шпуров определяют по формуле (м):

(4.36)

При предварительном оконтуривании выработки S к = 0.

Количество ВВ на отбойку породы в пределах зон ядра и почвы определяют по формуле (кг):

На основании расчетов и схемы расположения шпуров составляется сводная таблица параметров взрывных работ по форме.

Таблица параметров буровзрывных работ

Рис. 4.4 Схема расположения шпуров.

а – схема расположения шпуров; б – конструкция заряда; 1 – патрон ВВ;
2 – электродетонатор.

После расчета всех параметров буровзрывного комплекса составляет паспорт буровзрывных работ.

В паспорте БВР должна быть представлена схема расположения шпуров (в трех проекциях), указаны количество и диаметр шпуров, их глубина и углы наклона, количество серий взрывания, последовательность взрывания, величина зарядов в шпурах, общий и удельный расход ВВ, расход детонаторов, длина внутренней забойки каждого шпура и общее количество забоечного материала для всех шпуров, а также время проветривания забоя.

Для пояснения текстовой части данного раздела в записке следует привести соответствующие схемы (схему расположения шпуров, схему конструкции заряда в шпуре, схему вруба, схему соединения детонаторов во взрывной сети).

Расчет электровзрывной сети.

При электровзрывании зарядов возможно применение всех известных схем соединения сопротивлений в цепь. Выбор схемы соединения ЭД зависит от числа взрываемых ЭД и однородности их характеристик. При использовании электрических взрывных приборов определяют сопротивление взрывной сети и сравнивают полученный результат с предельным значением сопротивления цепи, указанным в паспорте прибора. При использовании силовых и осветительных линий определяют сопротивление взрывной цепи, затем рассчитывают величину тока, проходящий через отдельный ЭД, и сравнивают эту величину с гарантийным значением тока для безотказного взрыва. Для гарантийный ток принят - для 100 ЭД равным 1.0 А, а при взрывании ЭД в больших группах (до 300 шт) 1.3 А и не менее 2.5 А при взрывании переменным током.

При последовательном соединении концы проводов соседних ЭД соединяют последовательно, а крайние провода первого и последнего ЭД присоединяют к магистральным проводам, идущим к источнику тока.

Общее сопротивление взрывной цепи при последовательном соединении ЭД определяют по формуле:

, Ом (4.38)

где: R 1 - сопротивление магистрального провода на участке от взрывного прибора до выводов взрывной цепи в забое выработки, Ом;

R 2 - сопротивление дополнительных монтажных поводов, соединяющие концевые провода ЭД между собой и с магистральным проводом, Ом;

n 1 - количество последовательно соединенных ЭД, шт;

R 3 - сопротивление одного ЭД с концевыми проводами, Ом.

Сопротивление проводов определяется по формуле:

где: ρ – удельное сопротивление материала проводника, (Ом*мм 2)/м;

l – длина проводника, м;

S – сечение проводника, мм 2 .

При ведении взрывных работ в качестве соединительных проводов и для прокладки временных взрывных магистралей применяются провода для промышленных взрывных работ марки ВП с медными жилами в полиэтиленовой изоляции. Провод выпускается одножильным ВП1 и двух жильным ВП2x0,7.

Для прокладки постоянных взрывных магистралей предназначены кабели марки НГШМ. Токоведущие жилы изготавливаются из медной проволоки. Изоляция токоведущих жил выполняется из самозатухающего полиэтилена.

В исключительных случаях по согласованию с органами Госгортехнадзора в качестве постоянных взрывных магистралей может применятся провод ВП2x0,7

Таблица. 4.12

Таблица. 4.13

Таблица 4.14

Бурение шпуров

Бурение шпуров производится ручными сверлами, перфораторами, бурильными установками.

Ручные сверла - применяются для бурения шпуров глубиной до 3м по породе с f  6. Бурение производится непосредственно с рук или с легких поддерживающих устройств (СЭР-19М, ЭР14Д-2М, ЭР18Д-2М, ЭРП18Д-2М). Электрические колонковые сверла применяют при бурении по породе с f  10 (СЭК-1, ЭБК, ЭБГ, ЭБГП-1).

где: n - число бурильных машин;

k н - коэффициент надежности машин (0.9);

k 0 - коэффициент одновременности работы машин (0.8 - 0.9).

Число буровых машин определяется из расчета 4 – 5 м 2 площади забоя на одну буровую машину.

Перфораторы - применяются для бурения шпуров по породам с f  5 (ПП36В, ПП54В, ПП54ВБ, ПП63В,ПК-3, ПК-9,ПК-50).

Производительность бурения определяется по формуле (м/ч):

(4.45)

где: k д - коэффициент зависящий от диаметра шпура (0.7 - 0.72 при d ш = 45 мм; 1 при d ш = 32 - 36 мм);

k п - коэффициент учитывающий тип перфоратора (1.1 для ПП63В, ПП54; 1 для ПП36В);

а – коэффициент, учитывающий изменение скорости бурения в различных породах (0.02 при f = 5-10; 0.3 при f = 10-16).

Бурильные установки . Бурение шпуров производится буровыми установками или навесным бурильным оборудованием смонтированным на погрузочных машинах.

Выбор бурильной установки для бурения шпуров в горизонтальной выработке производится с учетом следующих факторов:

Тип бурильной машины должен соответствовать крепости пород в обуриваемом забое;

Размеры зоны бурения должны быть больше или равны высоте и ширине обуриваемого забоя;

Наибольшая длина буримых шпуров по технической характеристике бурильной машины (установки) должна быть согласована с максимальной длиной шпуров (по паспорту БВР);

Ширина бурильной установки не должна быть больше применяемых транспортных средств.

Производительность бурения определяется по формуле (м/ч):

(4.46)

где: n - число бурильных машин на установке, шт;

k 0 - коэффициент одновременности в работе машин (0.9 - 1);

k н - коэффициент надежности установки (0.8 - 0.9);

t - продолжительность вспомогательных работ (1 - 1.4 мин/м);

v м - механическая скорость бурения (м/мин).

Таблица 4.5

Скорость бурения

Продолжительность бурения шпуров (ч):

где: t п – подготовительно-заключительные работы (0,5–0,7 ч).

Проектирование вентиляции.

Проектирование вентиляции подземных выработок осуществляется в следующей последовательности:

1. Выбирается способ проветривания;

2. Выбирается трубопровод и определяются его аэродинамические характеристики;

3. Производится расчет количества воздуха, необходимого для проветривания выработок;

4. Выбирается вентилятор местного проветривания.

Место установки вентилятора местного проветривания (ВМП) и направление вентиляционного трубопровода показывается в “Паспорте проветривания”. В паспорте также указывается количество ВМП, их тип, диаметр вентиляционного трубопровода, направление свежей и исходящей вентиляционных струй, зоны безопасности.

Способы проветривания.

Проветривание выработок производится нагнетательным, всасывающим или комбинированным способами.

При нагнетательном способе свежий воздух по трубам поступает к забою, а загрязненный воздух удаляется по выработке. Главное достоинство этого способа – эффективное проветривание призабойного пространства при значительном отставании вентиляционных труб от груди забоя. При этом возможно применение гибких труб. Однако в связи с тем, что газы удаляются по всему сечению и по длине выработки происходит ее загазовывание, что приводит к необходимости устанавливать вентиляторы большей производительности и напора и прокладывать воздуховоды с трубами большего диаметра. Данный способ имеет наибольшее распространение.

При всасывающем способе ядовитые газы не распространяются по выработке, а отсасываются по трубопроводу, а свежий воздух поступает в призабойное пространство по выработке. Основное достоинство этого способа то, что при достаточно малом расстоянии конца трубопровода от груди забоя, не превышающем зону всасывания, забоя выработка проветривается значительно быстрее, чем при других способах, а также не происходит загазованности основной части выработки. Этот способ можно применять для проветривания выработок, когда основные источники выделения производственных вредностей сосредоточенны в призабойной зоне. Всовывающий способ нельзя применять при проходке выработок по газоносным породам, при работе в них подвижного состава с ДВС или при других источниках выделения вредностей, рассредоточенных по длине выработки.

Комбинированный способ предусматривает использование двух вентиляторов, один из которых работает на вытяжку, а другой, устонавливаемый вблизи забоя, на нагнетание. Этот способ проветривания сочетает в себе достоинства нагнетательного и всасывающего способов. По времени проветривания данный способ является наиболее эффективным. Недостаткам данного способа является загромождение выработки вентиляционным оборудованием.

Рис. 5.1 Схемы проветривания тупиковых выработок.

а – нагнетательная; б – всасывающая.

1 – вентилятор; 2 – трубопровод.

Таблица 5.1

Значение коэффициента R 100

Диаметр трубы,	Металлические	Типа М	Текстовинитовые
м
0.3	990.0	1284.0	481.0
0.4	228.0	305.0	108.0
0.5	72.8	100.0	33.0
0.6	25.0	40.1	12.5
0.7	11.6	28.2	5.0
0.8	5.8	9.3	2.5
0.9	3.0	5.1	1.3
1.0	1.6	3.0	0.8

Аэродинамическое сопротивление трубопровода. Напор создаваемый вентилятором при его работе на вентиляционный трубопровод, расходуется на преодоление сопротивление трения и местных сопротивлений, а также на скоростной напор при выходе воздуха из трубопровода или при входе в него, при всасывающем проветривании.

Аэродинамическое сопротивление трения трубопровода определяется по формуле:

, Н*с 2 / м 8 (5.2)

Местные сопротивления вентиляционных трубопроводов создаются обычно коленами, тройниками, ответвлениями и другими фасонными частями труб. Значения местных сопротивлений приведены ниже.

Таблица 5.2

Сопротивление (Н*с 2 / м 8