Площадь поперечного сечения в проходке. Типовые сечения и определение размеров конечного сечения горно-разведочных выработок.(горизонтальные выработки)

3.2. ФОРМЫ И РАЗМЕРЫ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТОК

Сечением выработки называют изображение на чертеже в определенном масштабе контура выработки, крепи, оборудования, путей, труб, полученное в пересечении выработки плоскостью. Если в качестве секущей принимают вертикальную плоскость, расположенную по продольной оси выработки, то сечение называют продольным, если перпендикулярно продольной оси - поперечным.

Различают поперечное сечение выработки в проходке - после выемки породы до установки крепи по контуру вмещающих пород, вчерне - по наружному контуру крепи и почве выработки, в свету - после крепления и настилки рельсового пути по внутреннему контуру крепи и верху балластного слоя, а при его отсутствии - по почве.

Форма поперечного сечения выработки зависит от свойств горных пород, величины и характера проявления горного давления, конструкции крепи, назначения, срока службы и способа проведения выработки.

Проведение выработок без крепления осуществляют обычно в скальных породах, крепких песчаниках и известняках. При этом широко применяют сводчатую форму поперечного сечения выработки. В весьма устойчивых породах применяют прямоугольную форму. В угольных шахтах обычно крепят все выработки. Формы поперечного сечения выработок приведены на рис. 3.1 (R - радиус цилиндра, г, r1 r 2, г3 - радиусы закруглений по контуру выработки, пунктир - контур обратного свода).

Прямоугольную, трапециевидную и полигональную формы используют преимущественно в горизонтальных выработках с деревянной, металлической и сборной железобетонной крепями. Сводчатую форму поперечного сечения принимают в выработках с арочной металлической или сборной железобетонной крепями, Сводчатую и подковообразную форму поперечного сечения применяют при проведении выработок в неустойчивых породах. В случае значительного всестороннего давле-

Таблица 3.2

Выработки	Минимальная площадь попереч­ного сечения в свету, м 2	Минимальная высота от почвы (головки рельсов) до крепи или размещенного оборудования, м
Главные откаточные и вентиляционные вы­работки, людские ходки, предназначенные для механизированной перевозки людей	6	1,9
Участковые вентиляционные, промежуточ­ные, конвейерные и аккумулирующие штреки, участковые бремсберги и уклоны Участковые выработки, находящиеся в зо­не влияния очистных работ, людские ход­ки, не предназначенные для механизиро­ванной перевозки людей
	3,7
Вентиляционные просеки, печи, косович- ники и другие выработки	1,5	Ограничена мощ­ностью пласта

1 м, а также выработки, оборудованные монорельсовым транспортом. С противоположной стороны от прохода оставляют зазоры между транспортным оборудованием и крепью не менее 0,2 м в выработках с рельсовым транспортом и не менее 0,4 м в выработках с конвейерным транспортом. Таковы же зазоры между габаритами транспортных средств.

В наклонных выработках, оборудованных канатно-кресельными дорогами и конвейером, зазор между осью каната и конвейером должен быть не менее 1 м, а при использовании одной канатно-кресельной дороги зазор между крепью или выступающей частью оборудования и осью каната - не менее 0,6 м.

В двухпутных выработках околоствольных дворов или местах маневровых и погрузочно-разгрузочных работ, у стационарных погрузочных пунктов производительностью 100 т/сут и более, а также в однопутных околоствольных выработках клетевого ствола проходы для людей должны быть по 0,7 м с обеих сторон.

Минимальные значения площади поперечного сечения и высоты выработок различного назначения приведены в табл. 3.2.

Для введенных в эксплуатацию до 1986 г. выработок допускаются следующие минимальные площади поперечного сечения в свету: для главных откаточных и вентиляционных выработок, закрепленных деревянной, сборной железобетонной и металлической крепью, - 4,5 м2, для тех же выработок, закрепленных каменной, монолитной, железобетонной и гладкостенной сборной железобетонной крепью, - 4 м2 при высоте не менее 1,9 м от почвы (головки рельсов) до крепи или размещенного в выработке оборудования; для участковых вентиляционных, промежуточных и конвейерных штреков, людских ходков, участковых бремсбергов, уклонов -3,7 м2 при высоте не менее 1,8 м.

В горной промышленности применяют типовые сечения выработок. Выбор типового сечения основан на определении ширины выработки В (мм) на уровне верхней кромки подвижного транспортного состава:

B = m + k p a + (k p-1)р + n ,

Где т - зазор между крепью и подвижным составом, мм; kp - число рельсовых путей, принимают один или два; а - ширина подвижного состава, мм; р - зазор между контурами составов, мм; n - ширина свободного прохода для людей, мм.

Вертикальные стволы с круглой формой поперечного сечения имеют в свету диаметры от 5 до 8,5 м с интервалами 0,5 м. Диаметр стволов зависит от их назначения, производственной мощности шахты, габаритов подъемных сосудов и другого оборудования, размещенных в стволе. Величины зазоров в стволе регламентируются Правилами безопасности.

Выбранную площадь поперечного сечения выработки необходимо проверять на максимально допустимую скорость движения воздуха Ud (м/с):

Q/(60SCB ) < Ud ,

Где Q - расход воздуха по выработке, м3/мин; SCB - площадь поперечного сечения выработки в свету, м2.

Максимально допустимая скорость воздуха в горных выработках регламентируется Правилами безопасности. Она не должна превышать в стволах, предназначенных для спуска и подъема только грузов, 12 м/с, в стволах для спуска и подъема людей и грузов, квершлагах, главных откаточных и вентиляционных штреках, капитальных и панельных бремсбергах и уклонах 8 м/с, в прочих горных выработках, проведенных по углю и породе, 6 м/с, в призабойных пространствах очистных и тупиковых выработок 4 м/с. При превышении этих значений необходимо увеличивать площадь поперечного сечения выработок или уменьшать подачу воздуха по ним.

1)Ширинавыработки в свету по паспорту «Кривбасс проект»:

Всв = 750+1350+450+1350+1000 =4900 мм.

2)Ширина выработки в черне:

Ввч = 4900 + 2 · 60 + 200= 5220 мм.

3)Высота выработки в свету:

Нсв = 1850+= 1850+1650=мм.

где:=В/3=1650

4)Высотавыработки в черне:

Нвч = Нсв + = 3500 + 60 = 3560 мм.

5)Сичение выработки в свету

Sc = Всв·(+ 0.26 · Всв) = 4900 · (1650 +0.29 · 4900) = 14300 мм2 = 14.3м2

6)Сичение выработки в черне:

Sвч = Ввч· (+ 0.26 · Ввч) = 5.22 · (1.65 + 0.26 · 5.22) =15.70 м2

7)Сичение выработки в проходке проходке:

Sпр = Ввч · (1.02 ч 1.05) = 15.70 · 1.05 = 16.48 м2

Поперечное сечение проектируемой выработки

Основные типоразмеры выработки:

• 1. Высота выработки в свету, Нсв. 2200мм.
• 2. Высота выработки вчерне, Нвч. 2230мм.
• 3. Ширина выработки в свету, Всв. 2200мм.
• 4. Ширина выработки вчерне, Ввч, 2260мм.
• 5. Высота коробкового свода, hс 1450мм.
• 6. Толщина свода крепи, d0 30см.
• 7. Толщина стенки крепи, dс 30см.
• 8. Большой радиус закругления коробкового свода, ?? 1522мм.
• 9. Малый радиус закругления коробкового свода, ?? 576мм.
• 10. Площадь поперечного сечения выработки в свету,Sс 4.4 м2
• 11. Площадь поперечного сечения выработки вчерне,Sвч 4.5 м2
• 12. Площадь поперечного сечения выработки в проходке, Sпр 2.1 м2

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).

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 штолен и других подземных горных выработок выделяют понятия: площадь поперечного сечения «вчерне» - без крепления; «в свету» - закрепленная выработка; «в проходке» - с учетом неточностей отбойки контуров горной выработки, примерно на 10 % больше сечения «вчерне». При проходке придерживаются стандартных размеров выработки в ее поперечном сечении, которому придают или форму трапеции, когда применяют деревянную крепь или сводчато-прямоугольную при бетонной крепи

Площадь поперечного сечения «вчерне» рассчитывается с учетом диаметра элементов крепи, ширины зазоров между крепью и стенками выработки. Поперечное сечение выбирается также из расчета применения крепи, высоты выработки, зазоров между крепью и боковыми породами, высоты и ширины откаточного оборудования, ширины свободного прохода, высоты балластного слоя. Для расчета ширины выработки по кровле и подошве и площади сечения учитываются допустимые зазоры между стенками, кровлей выработки и откаточным оборудованием, которые устанавливают на основании требований техники безопасности и приводятся в справочной литературе.

Все горизонтальные горные выработки проходятся с некоторым подъемом (0,002-0,008) для удаления воды из выработки самотеком.

Штрек- горизонтальная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проходимая по простиранию тел полезных ископаемых при наклонном их залегании, а при горизонтальном залегании тела -в любом направлении по протяженности месторождения.

Квершлаг - горизонтальная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проходимая по вмещающим породам или по телу полезного ископаемого под углом к их простиранию, чаще всего вкрест простирания.

Орт проходится по мощности полезному ископаемому и не выходит за его пределы.

Рассечка проходится из другой выработки под любым углом к телу полезных ископаемых, может выходить за его пределы. Длина обычно небольшая и не превышает 20-30м.

Вертикальные выработки.

Шурф - вертикальная выработка квадратного, прямоугольного или круглого сечения (шурфы круглого сечения носят название дудок), имеющая непосредственный выход на земную поверхность. Из шурфов нередко проходят горизонтальные выработки: рассечки, квершлаги, штреки.

Имеет типовые размеры в свету и чаще всего прямоугольную форму поперечного сечения (рис. 5, 6; табл. 2). Площадь сечения шурфа в общем случае зависит от его глубины. Шурфы сечением 0,8 и 0,9 м2 проходятся на глубину до 20 м, шурфы сечением 1,3 м2 проходятся на глубину до 30 м, 3,2 м2 предусмотрено проходить на глубину до 40 м. Площадь сечения и размеры шурфа вчерне определяется в зависимости от толщины крепи. Действительная площадь сечения в проходке несколько больше. Допускается увеличение площади в 1,04-1,12 раза.

Проходческое звено, как правило, состоит из трех человек: двое на поверхности, один в шурфе, при площади поперечного сечения более 2 м2 на забое могут работать двое проходчиков.

Шахтный ствол имеет большее, чем шурфы сечение, большую глубину. Форма сечения обычно квадратная, размером от 4-6 до 10-16 м2 (в зависимости от глубины, объема работ и сроков выполнения). Имеет выход на дневную поверхность; В некоторых случаях шахтный ствол проходится из горизонтальных подземных выработок, например из штолен, и называются «слепыми».

Гезенк в отличие от шахтного ствола не имеет непосредственного выхода на дневную поверхность, служит для спуска грузов и людей с верхнего на нижние горизонты.

Наклонные выработки.

Уклон проходиться по падению пласта полезного ископаемого. При добыче полезного ископаемого используется обычно для подъема грузов с нижнего горизонта на верхний.

Бремсберг также проходиться по падению полезного ископаемого, но в отличие от уклона используется для спуска грузов и людей с нижнего на верхний горизонт.

Восстающий - это выработка, которая не имеет выхода на дневную поверхность и проходиться снизу вверх под любым углом.

2. Способы и средства ведения проходческих работ

2.1. Горнотехнические характеристики и классификации горных пород

Физико-механические свойства горных пород являются главными факторами, определяющими выбор оборудования и технологию добычи. К наиболее существенным из этих свойств относятся крепость и устойчивость.

Крепость - комплексная характеристика горных пород, характеризующая их сопротивляемость разрушению и зависящая от таких свойств как твердость, вязкость, трещиноватость, и от наличия прослоек и включений. Понятие крепости введено проф. М. М. Протодьяконовым, который предложил для ее количественной оценки использовать коэффициент крепости f. В первом приближении величина f обратно пропорциональна пределу прочности породы при сжатии сж. Поскольку коэффициент крепости связан с прочностью пород, его можно рассчитать в простейшем случае по формуле

где - предел прочности пород при сжатии, Па, для многих пород составляет от 5 до 200 МПа.

Горные породы по сопротивляемости разрушению от воздействия внешних сил классифицируют по относительной крепости, удельной работе разрушения, буримости и взрываемости.

Классификация горных пород по крепости разработана М. М. Протодьяконовым в 1926 г. Согласно этой классификации все горные породы разбиты на 10 категорий. К первой категории отнесены породы наивысшей крепости (f = 20), к десятой - наиболее слабые плывучие породы (f = 0,3),

На выбор метода ведения взрывной отбойки горных пород от массива оказывает влияние взрываемость, под которой понимают сопротивляемость породы разрушению взрывом. Взрываемость определяется количеством эталонного взрывчатого вещества, необходимого для разрушения породы объемом 1 м3 (показатель удельного расхода ВВ). Для определения удельного расхода ВВ (кг/м3) применительно к конкретным породам используют различные классификации пород по взрываемости, например Единую классификацию пород по буримости и взрываемости проф. А. Ф. Суханова.

Буримость горной породы характеризует ее способность сопротивляться проникновению в нее бурового инструмента и интенсивность образования в породе шпура или скважины под действием усилий, возникающих при бурении. Буримость породы характеризуют скоростью бурения (мм/мин), реже - продолжительностью бурения 1 м шпура (мин/м).

Единая классификация горных пород по буримости разработана Центральным бюро промышленных нормативов по труду для нормирования горноразведочных работ. Буримость – это сопротивляемость породы разрушающему действию инструмента в процессе бурения.

Основной критерий для отнесения пород к той или иной категории по буримости - машинное время бурения 1 м шпура в стандартных условиях. В этой классификации породы разбиты на 20 категорий, а по буримости классифицированы только в пределах IV-XX категорий. Породы I-III категорий предусмотрено разрабатывать отбойными молотками.

Другие классификации разработаны для расчета норм и различных расходных показателей применительно к отдельным производственным процессам (например, Единая классификация горных пород по буримости и взрываемости, в основу которой положены скорость бурения и удельный расход взрывчатых веществ).

Устойчивость горных пород - это их способность сохранять равновесие при обнажении. Устойчивость горных пород зависит от их структуры и физико-механических свойств, величины возникающих в породном массиве напряжений. Устойчивость пород является одним из основных признаков для выбора систем подземной разработки, определения ее параметров и способов крепления горных выработок.

По устойчивости горные породы условно разделены на пять групп.

Весьма неустойчивые горные породы, не допускающие обнажения кровли и боков выработки. К ним отнесены плывучие, сыпучие и рыхлые горные породы.

Неустойчивые горные породы, допускающие некоторые обнажения боков выработки, но требующие возведения крепи вслед за проведением выработки. К таким породам отнесены влажные пески, слабосцементированный гравий, обводненные или сильно разрушенные горные породы средней крепости.

Породы средней устойчивости, допускающие обнажение кровли на сравнительно большой площади, но требующие постановки крепи при длительном обнажении. Это достаточно уплотненные мягкие породы средней крепости, реже крепкие и трещиноватые.

Устойчивые породы допускают обнажения кровли и боков на большой площади, поддержание требуется только в отдельных местах. Это мягкие, средней крепости и крепкие породы.

Очень устойчивые допускают без поддержания обнажения на большой площади и длительное время (десятки лет). Крепить выработки в таких породах не требуется.

Таблица 3

Единая классификация горных пород по буримости бурильными молотками и электросверлами для нормирования горнопроходческих работ

Наименование пород:

I 0.1 Глина сухая, рыхлая в отвалах. Лёсс рыхлый, влажный. Песок. Супесь рыхлая. Торф и растительный слой без корней.

II 0.3 Гравий. Суглинок легкий, лёссовидный. Торф и растительный слой с корнями или с небольшой примесью мелкой гальки и щебня.

III 0.5 Галька размером от 10 до 40 мм. Глина мягкая жирная. Песчано-глинистые грунты. Дресва. Лед. Суглинок тяжелый. Щебень различных размеров.

IV 0.8-1.0 Галька размером от 41 до 100 мм. Глина сланцеватая, моренная. Галечно-щебенистые грунты, связанные глиной. Песчано-глинистые грунты, связанные глиной. Песчано-глинистые грунты с включением гальки, щебня и валунов. Соли мелко- и среднезернистые. Суглинки тяжелые с примесью щебня. Угли весьма мягкие.

V 1.2 Алевролиты глинистые, слабо сцементированные. Аргиллиты слабые. Конгломераты осадочных пород. Марганцевые окисные руды. Мергель глинистый. Мерзлые породы I-II категории. Песчаники, слабо сцементированные с песчано-глинистым цементом. Угли мягкие. Мелкие желваки фосфорита.

VI 1.6 Гипс пористый. Доломиты, затронутые выветриванием. Железная руда - синька. Известняки оталькованные. Мерзлые породы III-V категорий. Меловые породы мягкие. Мергель неизмененный. Руды охристоглинистые с включением желваков бурого железняка до 50%. Пемза. Сланцы углистые. Трепел. Угли средней крепости с ясно выраженными плоскостями напластования