Главная страница
qrcode

Курсового проекта Выбор, расчёт крепи и площади поперечного сечения горной выработки . (откаточного штрека квершлага восстающего вертикального или наклонного ствола штольни и др)


НазваниеКурсового проекта Выбор, расчёт крепи и площади поперечного сечения горной выработки . (откаточного штрека квершлага восстающего вертикального или наклонного ствола штольни и др)
Анкорmetodichka dlja kp.doc
Дата05.10.2017
Размер346 Kb.
Формат файлаdoc
Имя файлаmetodichka_dlja_kp.doc
ТипКурсовой проект
#25879
Каталог

Введение
Выполнение курсового проекта по «Горному делу» является обязательным требованием при обучении студентов по специальности 130404 «ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ». Основной задачей курсового проекта является закрепление и углубление знаний учащихся, подготовка их к выполнению дипломного проекта, умение применять теоретические знания для решения практических вопросов.
Курсовой проект выполняется студентом на основе индивидуального задания, соответствующего горнотехническим условиям залегания месторождения.
Задание на курсовое проектирование составляет руководитель проекта, консультации проводятся в соответствии с расписанием занятий. На курсовое проектирование отводится количество часов согласно учебного плана.

Тема курсового проекта: « Выбор, расчёт крепи и площади поперечного сечения горной выработки». (откаточного штрека; квершлага; восстающего; вертикального или наклонного ствола; штольни и др)
Курсовой проект состоит из 3-х частей:


  1. ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

    1. Выбор способа вскрытия месторождения

    2. Выбор способа проведения горной выработки

1.3 Выбор оборудования, применяемого для уборки горной массы



  1. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА


2.1 Предварительный выбор формы поперечного сечения горной выработки

    1. Определение размеров поперечного сечения горной выработки в свету

    2. Организация работ при проведении выработки

    3. Выбор типа крепи и формы поперечного сечения горной выработки

2.5 Мероприятия по безопасному производству горных работ

3. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ЛИСТ формата - А1


  1. ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ


1.1 Выбор способа вскрытия месторождения
1.1.1 Обоснование способа вскрытия месторождения методом сравнительного анализа
В этом разделе необходимо дать классификацию способов вскрытия месторождений:

-- простые способы вскрытия;

-- комбинированные способы вскрытия.

Студент должен дать обоснование, какой способ оно должен выбрать и на основе, каких факторов и соображений он это сделал.

Затем даётся классификация простых способов вскрытия и на основе её, а также анализов условий применения простых способов вскрытия студент обоснованно принимает способ вскрытия – или штольней, или вертикальным стволом, или наклонным стволом.

При выборе вскрытия вертикальным стволом обязательно определяются достоинства этого способа вскрытия по сравнению с наклонным стволом.

Групповое вскрытие или вскрытие с применение концентрационных горизонтов. При этом способе вскрытия уменьшается количество рудоподъёмных стволов (длина шахтного поля может быть увеличена до 5-7 км), сокращаются затраты на перенос рудодробильных установок. Благодаря применению мощных электровозов (со сцепным весом до 25-30 т) и вагонеток большой грузоподъёмности получают значительный экономический эффект.

Весьма экономичным является применение групповых квершлагов при небольших запасах руды в этажах и глубоком залегании рудного тела; вскрытие глубокозалегающих рудных тел с применением одноступенчатых подъёмов упрощает схему подъёма;

Увеличение первой ступени проходки стволов до 1000-2000 м снижают затраты на последующую углубку стволов.
1.1.2 Выбор взаимного расположения стволов
В этом разделе необходимо обосновать расположение шахтных стволов, учитывая условия залегания месторождения, его мощность, крепость, устойчивость вмещающих пород.

Объяснить, когда применяется центральное, когда диагональное, а когда фланговое расположение стволов. И обосновать принимаемый вариант расположения шахтных стволов.

Рекомендации:

При глубине месторождения до 300-400 м, протяжённости по простиранию до 1200-1500 м и годовой производительности до 500 тыс. т вскрытие рудного тела производят обычно одним рудоподъёмным стволом, расположенном по возможности в центре месторождения.

Вскрытие обширных, неглубоко залегающих залежей или мощных крутопадающих с годовой производительностью, исчисляемой миллионами тонн, а также отдельных жил и залежей, расположенных на значительных расстояниях друг от друга, производят несколькими рудоподъёмными стволами.

Для вентиляции предусматривают один или два вентиляционных ствола, располагаемые по одному из вариантов: центральное расположение, фланговое расположение.
1.1.3 Построение зоны обрушения
Излагается методика построения зоны обрушения, приводится схема с местом расположения главного ствола, указанием зоны сдвижения и охранных целиков (в ПЗ).

Приводится схема вскрытия месторождения.


1. 2 Выбор способа проведения горной выработки
Способы проведения выработок зависят от устойчивости горных пород и их обводненности. Обычные способы При­меняют при проведении выработок в достаточно устойчи­вых породах, допускающих в течение нескольких часов обнажение кровли и боков выработки без применения крепи и специальных средств по борьбе с поступающей водой. В неустойчивых породах, не допускающих обнажения по­род без предварительного применения специальных средств по их упрочнению, или хотя и устойчивых, но требующих дополнительных средств для предотвращения поступления воды, применяют специальные способы проведения выра­боток.

Выработки проводят по однородным и неоднородным породам. По однородной породе проводят квершлаги, поле­вые штреки, штреки по мощным пластам и рудным залежам и др.

В зависимости от горно-геологических и производственно-технических факторов выбирают технологическую схему проведения выработки, которая характеризуется взаимо­связью во времени основных и вспомогательных процессов, а также способом механизации работ.

К горно-геологическим факторам, которые являются определяющими при выборе способов проведе­ния, относятся: мощность угольного пласта или рудной жи­лы, угол падения, крепость вмещающих пород, устойчи­вость, газоносность, водообильность и др.

Например, в породах с f > 5 выработки в основном про­водят с помощью буровзрывных работ, в более слабых по­родах—проходческими комбайнами. Угол наклона выра­ботки влияет на выбор способов выемки, погрузки и транс­портировки горной массы, доставки оборудования и крепи, водоотлива.

1.3 Выбор оборудования, применяемого для уборки горной массы
Выбор рационального типа погрузочной машины производится в зависимости от крепости породы, площади сечения выработки, наличия рельсовых путей, ви­да энергии и принятой организации работ с таким расче­том, чтобы машина в конкретных условиях использовалась наиболее эффективно. РЕКОМЕНДУЕТСЯ ВЫБИРАТЬ СОВРЕМННУЮ САМОХОДНУЮ ТЕХНИКУ типа ТОРО, САТ и др.

Для погрузки породы в однопутных выработках приме­няют машины типа механической лопаты на рельсовом хо­ду (ППН-1С, ППН-2). Вагонетка прицепляется к машине и с опущенным ковшом машина подъезжает к взорванной породе. Ковш, внедряясь в нее, заполняется породой. Затем включается двигатель подъема, приводящий во вращение барабан, на который навивается цепь, поднимающая кули­су с ковшом. При крайнем верхнем положении ковша по­рода высыпается из него в вагонетку, после чего ковш опу­скается к почве выработки и цикл погрузки повторяется. На рудниках получили также распространение более тяжелые пневматические машины этого типа (ППН-3).

Обязательно: приводится техническая характеристика погрузочного оборудования.


  1. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА



2.1 Предварительный выбор формы поперечного сечения горной выработки
Форма поперечного сечения горных выработок зависит от материала и конструкции крепи, которые в свою очередь выбираются с учётом величины и направления горного давления, срока службы, назначения и свойств горных пород, в которых эти выработки проводятся.

В подготовительных горизонтальных выработках со сроком службы до 5 лет обычно возводится деревянная крепь, при этом форма поперечного сечения, как правило, бывает трапециевидная и, реже прямоугольная.

При длительном сроке службы выработок и большом горном давлении в качестве крепёжного материала применяется металл, бетон, железобетон и камень. В этом случае форма поперечного сечения может быть трапециевидной, прямоугольной, арочной, со сводчатым перекрытием, а иногда с криволинейным очертанием стенок.

Вертикальные стволы шахт, с большими объёмами добычи и сроком существования более 15 лет крепятся бетоном или камнем, а в качестве типового принята круглая форма сечения как основных, так и вентиляционных стволов.

Стволы с небольшим сечением и сроком службы до 15 лет, проводимые в устойчивых породах могут иметь прямоугольное сечение и крепиться деревянной крепью. Обычно стволы с прямоугольным сечением применяют для шахт небольшой глубины (до 300 м),
2.2 Определение размеров поперечного сечения горной выработки

в свету
Размеры поперечного сечения горизонтальных выработок в свету зависит от назначения и определяются габаритами подвижного состава, числом рельсовых путей, расстоянием между крепью выработки и наиболее выступающей частью подвижного состава, способом передвижения людей и количеством подходящего по выработке воздуха для проветривания.

Свободные зазоры и проходы в выработках при определении их размеров поперечного сечения принимаются в соответствии с «Едиными правилами безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом».

Ширина выра­ботки определяется числом путей, основ­ными размерами вагонеток (электрово­зов), величиной зазоров и проходов для людей.

Горизонтальные выработки должны иметь на прямолинейных участках расстоя­ние от крепи или оборудования до наиболее выступающей кромки габарита подвижного состава с одной стороны рельсового пути не менее 0,7 м для свободного прохода лю­дей, с другой — 0,25 м при деревянной и ме­таллической крепи и 0,2 м при бетонной и в незакрепленных выработках и зазор между вагонетками (электровозами) при двухпу­тевых выработках — не менее 0,25 м.

Для крупных шахт , при откатке груза в вагонетках ВГ-4 и ВГ-6, принимают свободный проход не менее 1 м и зазор с негабаритной стороны 0,4 м. На некоторых шахтах принимают сво­бодные проходы с обеих сторон по 0,7 м. Указанная ширина свободного прохода для людей должна быть выдержана по высоте выработки не менее чем 1,8 м.

На закруглениях величина зазоров с обе­их сторон рельсового пути, а также шири­на междупутья увеличиваются каждая в зависимости от радиуса кривизны, длины и базы вагонеток или электровоза с расчетом, чтобы при любом положении подвижного состава были выдержаны указанные выше расстояния. В местах укладки стрелочных переводов делается местное уширение до 0,35—0,4 м при электровозной откатке. Ши­рина выработки должна быть проверена на возможность размещения со стороны про­хода для людей водосточной канавы.

Высота выработки, считая от головки рельсов, должна быть:

при откатке контактными электровозами

Ь, = Н' + Н", м,

где Н' расстояние от головки рельсов до контактного провода, принимаемое:

в основных выработках при механи­ческой доставке людей не менее 1,8 м;

на площадках и в выработках для хождения людей 2 м; в выработках околоствольного двора до места, где начинается посадка людей в ва­гонетки, 2,2 м;

Н" расстояние от контактного провода в держателе до крепи кровли, не менее 0,2 м,

Площадь поперечного сечения горизонтальной выработкив свету:

Sсв = Всв × ( hсв + 0,26 × Всв ),


ПЛОЩАДЬ СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ В СВЕТУ ДОЛЖНА БЫТЬ ПРОВЕРЕНА ПО КОЛИЧЕСТВУ ВОЗ­ДУХА ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ УЧАСТКА :
Минимальная скорость воздуха в горных выработках определяется по формуле:
0,1P

V = ———— (м/с),

min S
где S - площадь поперечного сечения выработки, м2, а

Р - периметр выработки, м.
Максимальная скорость не должна превышать следующих норм:

а) в очистных и подготовительных выработках - 4 м/с;

б) в квершлагах, вентиляционных и главных откаточных штреках, капитальных уклонах - 8 м/с;

в) в остальных выработках - 6 м/с;

г) в воздушных мостах (кроссингах) и главных вентиляционных штреках - 10 м/с;

д) в стволах, по которым производятся спуск и подъем людей и грузов - 8 м/с;

е) в стволах, служащих только для подъема и спуска грузов, - 12 м/с;

ж) в стволах, оборудованных подъемными установками, предназначенными для подъема людей в аварийных случаях и осмотра стволов, а также в вентиляционных

каналах - 15 м/с;

з) в вентиляционных скважинах и восстающих, не имеющих лестничных отделений, скорость воздушной струи не ограничивается.

По разрешению Госгортехнадзора России допускается увеличение скорости движения воздуха в стволах, при обеспечении мер по безопасному их обслуживанию и передвижению людей.

Температура воздуха в подготовительных, очистных и других действующих выработках не должна превышать 26°C. При температуре свыше 26°C должны приниматься специальные меры по ее снижению
Основные размеры поперечных сечений выработок прямоугольно – сводчатой формы

Типоразмер сечений

в, мм

hб, мм

h. мм

R, мм

r, мм

Площадь сечения выработки,

Sсв, м2

ПС – 2,0

1120

1480

1850

770

290

2,0

ПС – 2,7

1550

1320

1850

1070

410

2,7

ПС- 4,2

1850

1800

2420

1280

490

4,2

ПС- 4,5

1950

1800

2520

1350

510

4,5

ПС- 5,4

2180

1900

2700

1510

570

5,4

ПС- 6,2

2360

2000

2800

1630

620

6,2

ПС- 6,8

2500

2070

2900

1730

650

6,8

ПС- 8,3

3450

1800

2650

3120

590

8,3

ПС- 8,7

3600

1800

2690

3250

620

8,7

ПС- 10,0

4000

1800

2800

3620

690

10,0

ПС- 11,6

4500

1800

2930

4070

780

11,6

ПС- 12,1

4620

1800

2960

4180

800

12,1
Размеры поперечного сечения ствола определяются графическим путём, исходя из размеров и расположения подъёмных сосудов (клетей и скипов), зазоров между ними и крепью, а также исходя из размеров лестничного отделения, ставов водоотливных труб и кабелей.

Порядок построения поперечного сечения ствола прямоугольной формы при 2 – х клетевом подъёме:

  1. В выбранном масштабе на чертеже изображается толщина расстрела а1;

  2. Проводятся осевая линия сечения ствола и по обеим сторонам расстрела изображаются два проводника;

  3. Наносятся контуры подъёмных сосудов и оставшихся проводников;

  4. На чертёж наносится второй расстрел с перегородкой между лестничным и подъёмным отделениями.

  5. Фиксируется длина лестничного отделения (с отшивом от крепи) и вычерчивается сечение ствола в свету.


Длина и ширина поперечного сечения ствола в свету:

А = 2а1 + 2с + 4а2 + а3 + 2а4;

В = в1 + 2в2;

а1 – толщина расстрела;

с – толщина отшива лестничного отделения;

а2 – толщина проводников;

а3 – длина лестничного отделения;

а4 – ширина подъёмного сосуда;

в1 – длина подъёмного сосуда;

в2 – зазор между подъёмными сосудами и крепью.


ПОРЯДОК ПОСТРОЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ СТВОЛА КРУГЛОЙ ФОРМЫ:

  1. На чертеже изображают толщину расстрела и два проводника;

  2. Наносят контуры подъёмных сосудов и оставшихся проводников;

  3. На расстоянии в2 от нижнего края клетей изображают второй расстрел с отшивом лестничного отделения;

  4. Изображают в масштабе лестничное отделение, фиксируя точку 1;

  5. На расстоянии 150 – 200 мм от наиболее выступающих кромок подъёмных сосудов фиксируют точки 2 и 3 и через полученные точки проводят окружность;

  6. Изображают дополнительные расстрелы, уточняют размеры лестничного отделения

( при необходимости увеличивая его длину) и окончательно оформляют чертёж.

Тип и размеры подъёмных сосудов выбираются в зависимости от их назначения, годовой производительности шахты, глубины стволов и общей организации работ.

Для проектирования рекомендуется руководствоваться следующими типовыми сечениями стволов шахт:


Агод, тыс.т

Форма сечения

Подъёмные сосуды

Сечение в свету Sсв, м2

30-70

прямоугольная

Две клети

7,7




То же

Одна клеть

12,2




круглая

Одна клеть

12,6

100-300

прямоугольная

Две клети

18,6




То же

Две клети, один скип

18,6




круглая

Две клети

23,7




То же

Одна клеть, один скип

19,6




То же

Одна клеть, два скипа

28,3

300-600

круглая

Одна клеть, два скипа

28,3




То же

Одна клеть, два скипа

33,2

600-1500 и более

круглая

Две клети, два скипа

44,2




То же

Две клети (одна для углубки ствола)

33,2




То же

Три скипа (два рудных, один породный)

19,6


При заданных условиях часовая производительность подъёма определяется:







Где Кн – коэффициент неравномерности работы подъёма (1,5 – 2,0);

Аш – годовая производительность шахты, т;

N – число рабочих дней в году;

Nс – число часов работы подъёма в сутки.

Продолжительность работы подъёма в сутки в случае использования его только для выдачи полезного ископаемого принимают равной 10 или 15 часам (соответственно при двухсменной или трёхсменной работе).

Возможное число подъёмов в час определяется из выражения:



Тп – время одного периода подъёма, сек. Тп = t1+ t2, сек

t1- чистое время подъёма, сек,

t2 – принимаемое время паузы, сек.




Н1 – высота подъема, м

Н1 = Н +hп.б, м,

Н – глубина ствола, м.

Hп.б – высота приёмного бункера, м.
Продолжительность паузы t2 зависит от типа подъёмной установки и типа околоствольного двора, и устанавливается нормативными указаниями: при шеститонных скипах принимают t2 = 8 сек, при большой грузоподъёмности t2= 10 сек, при обыкновенных клетях и двухстороннем околоствольном дворе t2= 12, 30 и 50 сек. соответственно при одно-, двух - , и трёхэтажных клетях; при двух вагонетках в каждом этаже клети t2 = 15 сек. на этаже плюс 5 сек. на перестановку клети. При одностороннем околоствольном дворе t2=30 сек. на каждый этаж.

Одновременно поднимаемый груз Qгр определяется по формуле:



Г.М Еланчик для определения необходимой грузоподъёмности скипов(одновременно поднимаемого груза), предложил эмпирическую формулу:

, т

Размеры поперечного сечения ствола, полученные графическим путём, проверяют на возможность пропуска воздуха в количестве, необходимом для проветривания подъёмных выработок при его скорости движения по стволу, допускаемому Правилами Безопасности.

, м\сек

Vр – расчётная скорость движения воздуха по стволу, м\сек;

Qвоз – необходимое количество воздуха для проветривания подземных выработок, м3 \мин;

Sсв – площадь сечения ствола в свету, м2;

p-коэффициент, учитывающий уменьшение свободного сечения ствола, вследствие армировки;

для стволов прямоугольного сечения р=0,6-0,7; для круглого сечения р=0,8.
Установленное графически сечение в свету крепи проверяют по скорости движения вентиляционной струи. Скорость не должна превышать следующих норм: по стволам, предназначенным для спуска и подъёма людей и грузов – 8 м\сек; по стволам, предназначенным только для спуска и подъёма грузов – 12 м\сек; в вентиляционных стволах, не оборудованных подъёмом (с лестничным отделением для пользования в экстренных случаях), -- 15 м\сек.
Размеры сечения ствола вчерне определяют прибавлением к полученным размерам в свету толщины крепи с учётом затяжки и расклинки.
2.3 Организация работ при проведении горной выработки.
При проведении горных выработок необходимо принять цикличную организацию работ, которая предусматривает выполнение рабочих процессов, входящих в проходческий цикл, в определённой технологической последовательности и в определённый период времени.

Основными процессами цикла являются: бурение шпуров, заряжание и взрывание, проветривание, уборка породы, возведение временной или постоянной крепи.

Вспомогательные процессы включают: настилку рельсового пути, наращивание труб и удлинение кабелей, устройство водоотливных канавок и т.д.

При проведении выработок продолжительность цикла обычно принимают 0,5 или 1 смену и сравнительно редко 1,5; 2,0; или 3 смены (только при проведении вертикальных стволов шахт).

В зависимости от порядка выполнения отдельных процессов различают:

1. Цикличную организацию с последовательным выполнением основных процессов.

2. Цикличную организацию с параллельным выполнением основных процессов.

3. Цикличную организацию комбинированным выполнением основных процессов в нескольких забоях, т.е многозабойный метод.

Составить график организации работ – Циклограмму:



2.4 Выбор типа крепи и формы поперечного сечения горной выработки
Студент должен выбрать конкретную конструкцию и материал горной крепи и обосновать свой выбор, а также уточнить форму поперечного сечения проектируемой им горной выработки.

Рекомендации по выбору крепи на основании параметра устойчивости П.


где ρ- средняя плотность вышележащей толщи гонных пород;

Н – глубина заложения выработки ( максимальное расстояние до поверхности земли);


Показатель

Значение П

> 0.2

0.15-0.2

< 0.15

<0.05

I и II категории трещиноватости

III – V категории трещиноватости

Материал

крепи

Бетон, железобетон

Деревянная крепь

Набрызгбетон

Анкерная крепь

Без крепи
σсж -- предел прочности на одноосное сжатие горных пород, по которым проводиться выработка ( при известном значении коэффициента крепости пород f по шкале пр. М.М Протодьяконова

σсж = 104 f
Крепь горизонтальных и наклонных горных выработок.
Деревянная крепь.

Наиболее распространённой конструкцией деревянной крепи в горизонтальных выработках является неполная крепёжная рама трапециевидной и, реже, прямоугольной формы. Верхняк крепёжной рамы рассматривается, как балка на двух опорах, испытывающая действие изгибающего момента от горного давления. При использовании теории свода величина изгибающего момента определяется:

, кг.см,

где Р- величина горного давления по теории проф. Протодьяконова, кг\пог.м;

а-половина ширины выработки;

l-расстояние между крепёжными рамами, м.
Диаметр верхняка из круглого леса определяется:
, см,




-- допускаемое напряжение на изгиб – для сосны60-80 кг\см2, для дуба 80-100 кг\см2. полученный диаметр верхняка увеличивают до ближайшего, большего по стандарту.

Диаметр стоек принимают равным диаметру верхняка, и проверяют на сжатие с учётом продольного изгиба по формуле:
,

где Р – давление, действующие на верхняк, кг;

F – площадь поперечного сечения стойки, см2;

l1- длина стойки, см.

- допускаемое напряжение на сжатие – для сосны 100 кг\см, для дуба 120-130 кг\см2.

Для расчёта толщины затяжек выбирается затяжка, расположенная между рамами крепи по верхнякам, как наиболее погружённая.

Формула для определения толщины затяжек:

, см

К – коэффициент, принимаемый для затяжек из досок равным 0,87; из обапол 1,3;


Металлическая крепь.

Одной из типичных конструкций металлической крепи является неполная крепёжная рама трапециевидной формы.

Необходимый расчётный номер профиля балки для металлической рамной крепи может быть найден по моменту сопротивления:

, см3,

допускаемое напряжение на изгиб для проката можно принимать

=1600кг\см2, а коэффициент запаса прочности для стоек крепи (или коэффициент перегрузок) согласно СН и П принимается равным для камер и других выработок околоствольного двора – не менее 1,5; для остальных выработок – не менее 1,2. При сложных горно-геологических условиях значение коэффициента перегрузок (Пп) принимается равным соответственно 2,0 и 1,5.

По полученному значению момента сопротивления принимают номер профиля по ближайшему большему табличному W

Величины, характеризующие применяемый для крепи прокат.


Прокат

Вес, кг\м

Площадь сечения, см2

Наибольший момент сопротивления

Наименьший радиус инерции, см

Двутавр №14

16,9

21,5

104,0

1,73

Двутавр №16

20,5

26,1

141,0

1,89

Двутавр №18

24,1

30,6

185,0

2,0

Двутавр №20

27,9

35,5

23,7

2,06

Двутавр №20

31,1

39,5

25,0

2,12

Рельсы типа Р18

18,0

23,1

56,1

1,33

Рельсы типа Р24

24,0

32,7

87,2

1,57

Рельсы типа Р31

30,9

39,5

126,8

1,75

Рельсы типа Р33

33,5

42,8

155,9

1,97

При креплении выработок металлическими арками, последние в зависимости от конструкции рассчитываются по схемам двух, трёх или пятишарнирных арок при соответствующих соотношениях вертикальной и боковой нагрузки.

При известной несущей способности арок и величине горного давления, необходимое расстояние между арками определяется:

, М,
где QА – расчётная несущая способность арки, т;

Р – величина горного давления, т\м;

Пп – коэффициент перегрузок.
Трёхшарнирные арки из двутавровых балок № 16, 18 и 20 в выработке сечением до 7 м2 при вертикальной симметричной нагрузке имеют несущую способность соответственно 17, 22 и 27т, а в двухпутевых выработках сечением 8,5 – 9,0 м2 – 10, 13 и 17т.
Штанговая крепь.

Работа штанговой крепи сводиться к тому, что объём породы в пределах зоны возможного обрушения удерживается штангами, замковые части которых закреплены в пределах устойчивой зоны пород. Длину штанг в этом случае определяют по формуле:
LШ=LВ + LЗ + LОБ , мм
LВ – длина выступающей части штанги из шпура, включающая толщину подхвата, затяжки и длину выступающей из гайки конца штанги, равная

50 мм;

LЗ – величина заглубления замковой части штанги в устойчивую зону пород, равная 300-400 мм;

LОБ – глубина зоны возможного обрушения пород, соответствующая расстоянию между контурами выработки и этой зоны, мм.
Число штанг в кровле составит:

, шт.


  1. пролёт выработки, м;

yп - объёмный вес пород в укрепляемой зоне, т\м3;

aш – расстояние между рядами штанг, м;

ПП – коэффициент перегрузки (1,5 – 1,2);

Рш – расчётная нагрузка на штангу.
Расстояние между штангами в ряду аш.р и между рядами штанг аш не рекомендуется принимать больше длины штанг, чаще всего принимают

аш.р= (0,7 -0,6)LШ, расстояние между крайними штангами и боками выработки принимают ак = (0,5 - 0,7)аш.р, м.

Штанги в боках выработки обычно принимают такого же типа, как и в кровле. Замки штанг, установленных в боках выработки, должны заглубляться не менее, чем на 0,3-0,4м.

Каменная, бетонная и смешанная крепи.
При применении различных конструкций каменной и бетонной крепи выработки часто имеют сводчатое перекрытие. Фундаменты выполняются из бетона или из бутового камня на цементном растворе. Стены сооружают из кирпича, бетона или бетонитов, своды делают из бетона и очень редко из кирпича. Приближённые расчёты сводчатой крепи сводятся к определению ориентировочной толщины свода и принятию размеров стен и фундамента крепи в зависимости от толщины свода.

Толщина крепи в замке свода по методу проф.С.С Давыдова (для бетона марки 100-150) определяется по формуле:

, см,

Где 2a – ширина выработки в свету, см;

h0- высота свода, см;

f- коэффициент крепости породы по шкале проф. М.М Протодьяконова.

Толщина крепи в пяте свода зависит от крепости пород и определяется:
Т= (1,2 -1,5)d0, см
Толщина стен принимается: Т = (1,1 -1,5)d0, см.
Для приближённого определения толщины свода проф. Протодьконов предложил эмпирическую формулу:
, см,

Где d-полупролёт свода крепи в свету, см.

h0- высота свода в свету крепи, см;

высоту свода в зависимости от крепости пород принимать:

при породах f >3 (коробовый свод),

при породах f<3 h0=a (полуциркульный свод).

-- допускаемое напряжение при сжатии материала свода, кг\см2;

Допускаемое напряжение при сжатии для свода из бетона (марки 100-150) принимается 30-40 кг\см2, для сводов из кирпича 12-15 кг\см2.


Толщина фундаментов при кирпичных стенах принимается обычно на 12,5 см больше толщины кирпичной кладки. Толщина фундаментов при бетонных стенах принимается равной толщине стен в породах c f>3 и на 20 см больше толщины стен в породах с f<3. глубина заложения фундаментов в породах с f>3 при боковой канавке принимается равной 50 см со стороны канавки и 25см – с противоположной стороны.

Толщина бетонной крепи


Ширина выработки

в свету, мм

Толщина крепи, мм, при коэффициенте крепости пород

До 4

5-7

8 -10

В своде

В стенках

В своде

В стенках

В своде

В стенках

1800 – 2400

170

200

170

200

170

200

2400 -3400

200

250

170

200

170

200

3400- 4400

200

300

200

250

170

250

4400- 4600

200

300

200

300

200

250

4600 -5000

250

350

200

300

200

250

5000 -5200

250

350

250

300

200

300

5200 -5400

300

400

250

300

200

300



Крепь вертикальных выработок
«Строительными нормами и правилами» (СН и П) установлены следующие условия применения различных видов крепи вертикальных стволов, которыми следует руководствоваться при проектировании:


  • Из монолитного бетона – в породах любой крепости;

  • Из монолитного железобетона – на отдельных участках стволов в слабых неустойчивых и пучащих породах и при наличии большого горного давления;

  • Из сборного железобетона – в тяжёлых гидрогеологических условиях;

  • Штанговую с торкретбетоном по стальной сетке – в устойчивых ненарушенных породах;

  • Деревянную – в устойчивых породах. (ограниченное применение).

Деревянная крепь.

Расчёт толщины венцовой крепи ведётся обычно по короткой стороне венца. Все части венца по конструктивным соображениям принимаются одинаковой толщины. Величина горного давления, приходящегося на венец по короткой стороне сечения ствола определяется:

Q = PLl, т
P- величина горного давления, кг\см2;

L- длина венца по короткой стороне сечения ствола, см;

l- расстояние между осями венцов (при сплошной венцовой крепиl=d, где d –диаметр венца, см.

толщина венцовой крепи из круглого леса может определяться по формулам:

при крепи на стойках , см

при сплошной крепи , см,
где Рг – горизонтальное давление на внешнюю поверхность крепи вертикальных выработок, кг\см2;

L – пролёт короткой стороны, см;

l- расстояние между венцами, см;

-- допускаемое напряжение на изгиб материала венца, кг\см2.
Бетонная и каменная крепь.
Бетонная и каменная крепь рассматривается, как толстостенный цилиндр, подверженный всестороннему горному давлению.

Выбор типа и расчёт параметров крепи вертикального шахтного ствола производят раздельно для устья, протяжённой части и сопряжений.

Крепь рассчитывают на основе горизонтального (радиального) давления пород.


На протяжённых участках ствола с жёсткой армировкой, а также для участков сопряжений в породах I, II, III категории устойчивости при отсутствии воздействия очистных работ и водопонижения рекомендовано принимать, как правило бетонную крепь и бетон марки не ниже М 200.
В породах I категории устойчивости бетонную крепь принимают без расчёта:


Угол залегания пород, град

< 35

> 35

Толщина набрызг-бетонной крепи, мм

Глубина расположения участка < 500 м

200

250

Глубина расположения участка > 500 м

250

300


В породах II и III категории устойчивочти толщину бетонной крепи устанавливают расчётом, но она должна быть не менее величин, указанных выше.

Расчёт толщины монолитной бетонной и набрызг-бетонной крепи вертикальной выработки следует производить по формуле с учётом коэффициентов условий работы бетона:



где mу = 1,25 – коэффициент условий работы крепи;

r0 – радиус вертикальной выработки в свету, мм;

m1 – коэффициент условий работы бетона, определяющий длительность воздействия нагрузки (для монолитного бетона =1)

m2 – коэффициент, определяющий температурные колебания (попеременное оттаивание и замораживание), равный от 0,7 до до 0,95;

m3 – коэффициент, учитывающий условия бетонирования (для слоя толщиной более 1,5 = 0,85);

σсж – расчётное сопротивление бетона сжатию;

Кр – коэффициент концентрации напряжений в конструкции крепи (на протяжённых участках = 1, на сопряжениях Кр = (2 ÷ 5) Z,

Z – расстояние от узла сопряжения до рассматриваемого сечения);

Рп – горизонтальное давление, к Па

Рп = nmу рн{1+0,1(r0 – 3)},
n = 1,3 – коэффициент перегрузок;

r0- радиус выработки в свету, м;
δпб – толщина породобетонной оболочки, образующийся из-за проникновения бетона в окружающие нарушенные породы

(для набрызгбетона принимается равной 50 мм, для остальных типов крепи – равной нулю)
Толщина каменной и бетонной крепи при круглом сечении вертикальной выработки может быть рассчитана по формуле Ляме:
, см,

где RСВ – радиус сечения выработки в свету, см;

Р – давление на крепь ствола, кг\см2;

-- допускаемое напряжение на сжатие материала крепи, кг\см2

(для крепи из бетона – 30-40 кг\см2, из кирпича – 12-15 кг\см2, из бетонитов 20-30 кг\см2)
Практически толщина каменной и бетонной крепи стволов может быть определена:

Тб= (0,14 --- 0,16)RСВ, см.

Углубка ствола
Выбор способа и схемы углубки.

В зависимости от задания выбирают способ углубки. А также места установки подъёмной машины и разгрузки породы.

При углубке ствола сверху – вниз с поверхности или с рабочего горизонта устанавливаются размеры углубочного отделения, тип, размеры предохранительных устройств ( породного целика или искусственного полка под действующими подъёмными сосудами)

Размеры предохранительных устройств принимаются без расчёта.

Подготовительные работы.

При углубке ствола сверху – вниз с рабочего горизонта даётся краткое описание подготовительных работ:

  1. Отшивка углубочных отделений от эксплуатационных

  2. Перечень и основные параметры горных выработок для монтажа проходческих лебёдок;

  3. Монтаж разгрузочного устройства подшкивной площадки проходческих лебёдок для подвески проходческого оборудования.

  4. Монтаж водоотлива и сжатого воздуха


При углубке стволов следует обратить внимание на ряд вопросов, связанных со спецификой углубочных работ:

  • Производительность погрузочных работ лимитируется максимально возможной производительностью проходческого подъёма, обусловленного габаритами углубочного отделения.

  • Для уменьшения числа проходческих лебёдок и канатов, применяемых для углубочной части ствола рекомендуется применять проходческий полок и опалубку шагающего типа. Проветривание после взрыва производиться в условиях эксплуатации шахты, поэтому схема проветривания углубочного ствола должна увязываться со схемой вентиляции шахты в целом.

В курсовом проекте даётся краткое описание работ по разборке предохранительных устройств по окончании углубки, а также работ по армированию ствола. Указываются размеры углубочного отделения.
2.4 Определение размеров поперечного сечения выработок вчерне
Размеры вчерне опреде­ляются шириной выработки в свету плюс толщина крепи с затяжкой и забутовкой, равной 0,05 м с каждой стороны. К высо­те выработки в свету прибавляют толщин} крепи кровли с учетом затяжки и расклин­ки, равной 0,05 м, а также высоту рельсового пути с балластным слоем, равную 0,25— 0,40 м.

Горизонтальные откаточные выработки на всем протяжении должны иметь:

уклон к околоствольному двору или устью штольни — при откатке вагонеток с роликовыми подшипниками 0,003—0,00 , вагонеток с простыми подшипниками 0,005—0,007;

уклон почвы 0,010—0,020 в сторону водосточной канавы;

Минимальное поперечное сечение выработки должно соответствовать типовым сечениям подземных выработок:

Для откаточных и главных вентиляционных выработок не менее 4,0 м2 – при деревянной и металлической крепи;

И не менее 3,5 м2 – при каменной и бетонной крепи (при Нсв -- не менее 2,0м)

Для вентиляционных и промежуточных штреков, а также выработок дренажных шахт не менее 3,0 м2 (при Нсв не менее 1,8 м)

Для вентиляционных восстающих и т.п – не менее 1,5м2 ;

Сечение выработки в проходке не должно превышать его в свету более, чем на 3-5%.

2.5 Мероприятия по безопасному производству горных работ
В этом разделе курсового проекта должны предусматриваться мероприятия по безопасному ведению и безопасному условию производства работ.

При разработке мероприятий следует использовать «ЕПБ при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом», 2004 г.

Раздел II. Требования безопасного устройства горных выработок (п.п. 48 - 75)

Литература


  1. Агошков М..И., Борисов С.С., Боярский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений, М.: Недра, 1983

  2. Агошков М.И., Малахов Т.М Подземная разработка рудных месторождений, М.: Недра 1966.

  3. Именитов В.Р Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. М.: Недра 1978

  4. ЕПБ при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом, 2004 г.

  5. Лешко В.Г Разработка россыпных месторождений. М.: Недра, 1977.

  6. Справочники по горнорудному делу

  7. ГОРНЫЕ ЖУРНАЛЫ



ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ выполняется на листе ватмана формата А1 и содержит:


  1. Размещение проходческого оборудования в выработке (в 2-3-х проекциях) -

технологическая схема

  1. Спецификация оборудования

  2. Сечение выработки в период эксплуатации с указанием размеров рабочего оборудования и всех зазоров. М 1:25

  3. Элементы крепи и армировки (для стволов) .М 1:50






перейти в каталог файлов


связь с админом