Выбор формы и определение размеров поперечного сечения выработок

Форму поперечного сечения выработки (рис. 69) выбирают с учетом свойств пересекаемых ею пород, величины и характера проявлений горного давления, принятой конструкции крепи, назначения и срока службы выработки, а также способа ее проведения. В прочных, устойчивых породах, когда применения несущей крепи не требуется, выработке может быть придана любая форма, чаще всего прямоугольно-сводчатая. В среднеустойчивых породах и при ожидаемом небольшом давлении на крепь (до 30…50 кПа) форму сечения выработки выбирают преимущественно с учетом типа крепи. При проведении горно-разведочных выработок применяется деревянная крепь (крепежная рама), выработке придают трапециевидную, а иногда прямоугольную форму. В неустойчивых породах в кровле и стенках выработки применяют сводчатые и подковообразные крепи из металла. Форма выработки соответствует в этом случае конфигурации крепи.

Вертикальные стволы разведочных шахт имеют прямоугольное сечение. В последнее время в связи с применением для проходки шахт стволовых комплексов форму сечения стволам придают круглую.

Размеры поперечных сечений в свету определяются исходя из габаритов, используемого транспортного и технологического оборудования (электровозов, погрузочных машин, вагонов, конвейеров, скреперов и пр.) и величин зазоров, предусмотренных Едиными правилами безопасности. Размеры выработок вчерне определяют с учетом площади выработки, занимаемой крепью.

На закруглениях предусматриваются расширения в зависимости от радиуса кривизны, величины жесткой базы и длины подвижного состава. Для различных площадей сечений принимаются следующие коэффициенты: площадь сечения в проходке 4 м² — 1,25; 5,1 м² — 1,22; 5,8 м² — 1,2 и 6,4 м²— 1,16.

Правилами безопасности предусматриваются следующие зазоры: высота выработки от головки рельсового пути (или трапа) до верхняка крепи при ручной откатке или при откатке аккумуляторными электровозами должна быть не менее 1800 мм; при откатке контактными электровозами и при отсутствии специального отшитого прохода для людей высота выработки от головки рельсового пути до контактного провода должна быть не менее 2000 мм. Расстояние между наиболее выступающей частью подвижного состава и крепью (стенкой) выработки с одной стороны не менее 250 мм, а с другой (со стороны прохода людей) — не менее 700 мм на уровне 1800 мм от трапа. При двухпутной откатке расстояние между наиболее выступающими частями подвижного состава не менее 200 мм.

Рис. 69. Формы поперечного сечения выработок: а — прямоугольная; б, втрапециевидная; г — полигональная; д — бочкообразная; е, ж — трехцентровой пониженный и полуциркульный свод с вертикальными стенками; з — циркульный пониженный свод с наклонными стенками; и — полуциркульный свод; к, л, м — подковообразные; н — круговая;

о, пэллиптическая

Остальные данные для расчета размеров выработок трапециевидной формы приведены ниже и показаны на рис. 70.

Рис. 70. Типовое сечение выработок трапециевидной формы поперечного сечения (а) и прямоугольно-сводчатой (б)

Рис. 70. Продолжение

Высота Н и ширина В транспортного оборудования Высота свободного прохода…

Высота от почвы выработки до головки рельсов, мм:

при укладке шпал в почву выработки…

при укладке шпал на балласт…

Высота трапа…

Высота выработки от головки рельсов до верхняка…

Высота выработки в свету: при скреперной уборке породы при наличии конвейерной доставки …

при наличии рельсового пути:

без балластного слоя…

с балластным слоем…

Высота выработки вчерне:

без балластного слоя…

с балластным слоем…

Толщина шпал /г₆ Высота рельсов /г₇ Толщина балластного слоя /г₈

Принимаются из технической характеристики оборудования.

h = 1800 мм h = h (, l 3 + /г₇ h | ⁼ й₈ + 1ц / 3 + h₂ h₂ — 100… 150 мм.

• 1ц = 1800 мм
• 2000 мм с проверкой безопасности работы машин

/г₄ =/г.

• 1ц ⁼ h + 1ц
• 1ц = h + h}
• 1ц = 1ц + 1ц -/г₈

/25 = 1ц + d + <2 (/*5 ⁼ В+fi).

/25⁼ hy + /24 + d + l₂ (/25 ⁼ 1ц + h «Ь 2)).

Принимается по проекту Ширина свободного прохода на высоте h… 22 = 700 мм Ширина свободного прохода по почве выработки… п = Ь₂— Вт

Зазор между транспортным оборудованием и крепью… т = 250 мм Зазор между подвижными составами с = 200 м Толщина стоек cl _п

_т, Принимается по проекту или расчету Толщина верхняка сц ^r г j г j

Толщина клина или затяжки ц = 30…50 мм Угол наклона стоек а = 83°.

Ширина выработки в свету на высоте Н:

при скреперной уборке породы… Ь = В + 2т (Ь = В + т + п)

при наличии конвейерной доставки… b = b

при наличии одного рельсового пути b = В + т + п (Ь = В + т + п)

при наличии двух рельсовых путей b = 2В + с + т + п (b = 2В + с + т + п)

Ширина выработки в свету по верхняку:

без рельсового пути… b = b- 2 (h — Н) ctga (b] = Ь)

при наличии рельсового пути… b = b-2(h₂-H) ctga (b = b)

Ширина нижнего основания выработки в свету:

без рельсового пути… b₂ = b + 2 Н ctga.

при наличии рельсового пути:

без балластного слоя…b₂ = b + 2 Н ctg a.

с балластным слоем… b₂ = b + 2 (Я +/г₈ + h_b/3 + 1ц) ctga.

Ширина верхнего основания выработки вчерне…bi = b_{ + 2 (ф +ti) sina.

Ширина выработки на уровне почвы … Ь₄ = Ь₂ + 21ц ctga Площадь поперечного сечения выработки в свету… S_C1=^V = b (h +0,175 h) при.

h₀ = b/А и S_CB = b (h + 0,2b) при /i₀ = Ы3.

Площадь поперечного сечения выработки вчерне Ь_г + 6₄

S_a = ~ Ь₅

Периметр выработки в свету />_св = b_] + b₂ + 21ц / sina.

Примечание. В скобках приведены данные для расчета поперечного сечения выработок прямоугольно-сводчатой формы.

Наиболее распространенной формой поперечного сечения вертикальных стволов горнодобывающих предприятий является круглая, реже — прямоугольная. Разведочные стволы имеют в основном прямоугольную форму по причине применения деревянной крепи и небольшого срока службы стволов.

Размеры поперечного сечения стволов обусловливаются их назначением и зависят от проектной мощности шахты, размеров шахтного поля, глубины ствола, размеров и расположения подъемных сосудов; разведочных — от глубины, применяемого оборудования, размеров рудного поля, перспектив использования ствола при эксплуатации месторождения.

Рекомендуемые типовые сечения стволов разведочных шахт приведены в табл. 22.

Площадь поперечного сечения ствола в свету (рис. 71) рассчитывается по формуле

где А = 600 + 700 или А, = 2с + /" + Д/ - ширина ствола в свету: 600 — расстояние между основанием лестницы и крепью, мм; 700 — длина лаза лестничного отделения, мм; с — зазор между подъемным сосудом и крепью; /_п — диаметр (длина) подъемного сосуда (бадья, скип, клеть); А/ - длина отделения для прокладки коммуникаций (кабели, трубы сжатого воздуха, вентиляционные трубы и пр.); В — длина стенки ствола в свету: где d_n — диаметр (ширина) подъемного сосуда; щ — количество подъемных отделений; п — количество отделений в стволе; Z — ширина расстрела; b — ширина противовеса или второго подъемного сосуда; Ш — ширина лестничного отделения; К — ширина отделения под коммуникации; d — диаметр венца.

Таблица 22.

Рис. 71. Ствол разведочной шахты с поперечным сечением прямоугольной формы: 1,6 — вентиляционная и водоотливные трубы: 2 — клеть; 3 — электрические кабели; 4, 5 — трубы для водоснабжения сжатого воздуха

Площадь поперечного сечения в проходке равна площади сечения в свету плюс площадь выработки, занимаемой крепью.

Возможны варианты другого расположения оборудования и коммуникаций в стволе.