Определение размеров поперечного сечения выработки в свету

 

В целях безопасной эксплуатации выработок необходимо обеспечить выполнение следующих условий: беспрепятственное транспортирование грузовых потоков, безопасное передвижение людей, установление режима проветривания выработки.

Размеры поперечного сечения горизонтальной выработки определяют графически с учетом максимальных габаритов подвижного состава по ширине и высоте и минимальных зазоров, установленных ЕПБ.

Все горизонтальные выработки, по которым производится транспортирование грузов, должны иметь определенные зазоры между наиболее выступающей кромкой габарита подвижного состава и крепью выработки, а также размещенным в ней оборудованием.

При использовании рельсового транспорта зазор для прохода людей должен составлять:

– при деревянной и металлической крепи – 0,7 м с одной стороны,
с другой – не менее 0,25 м;

– при бетонной, набрызгбетонной и штанговой крепи – 0,2 м.

Высота прохода для людей по ширине зазора (не менее 0,7 м) должна составлять 1,8 м.

Ширина междупутья (ширина между осями двух прямых параллельных путей) должна быть такой, чтобы зазор между встречными электровозами по наиболее выступающей части габарита электровоза был не менее 0,2 м.

На закругленных участках пути величина зазора между подвижным составом и крепью с внешней стороны, а также между осями путей должна быть увеличена в зависимости от радиуса кривизны с тем, чтобы при любом положении подвижного состава были выдержанны указанные выше величины зазоров (величины зазоров увеличивают на 10–15 % по сравнению с прямолинейным участком пути).

В двухпутевых выработках в местах, где производится сцепка и расцепка вагонеток, расстояние от крепи до наиболее выступающей части габарита подвижного состава должно составлять не менее 0,7 м с обеих сторон.

В местах посадки людей в пассажирские поезда свободный проход между крепью и наиболее выступающими частями габарита подвижного состава должен составлять не менее 1 м по длине поезда.

Высота подвески контактного провода электровозной откатки от уровня головки рельса должна быть не менее 1,8 м, а в околоствольных дворах не менее 2,2 м.

При использовании самоходного оборудования зазоры между подвижным составом и стенками выработок должны приниматься
в зависимости от назначения выработок и типа машин. Так, в выработках, предназначенных для транспортирования руды и сообщения с очистными забоями зазоры между наиболее выступающей частью транспортного средства и стенкой выработки или размещенным в выработке оборудованием должны составлять 1,2 м со стороны прохода для людей
и 0,5 м с противоположной стороны

При устройстве пешеходной дорожки высотой 0,3 м и шириной 0,8 м или при сооружении ниш через 25 м зазор со стороны свободного прохода для людей может быть уменьшен до 1 м. Ниши должны сооружаться высотой 1,8 м, шириной 1,2 м, глубиной 0,7 м.

 

Определение размеров поперечного сечения ведется в следующей последовательности. (Рис. 3.1; 3.2)

Ширина выработки в свету на уровне верхней кромки подвижного состава

при одном пути

(3.1)

при двух путях

(3.2)

где: m – зазор между подвижным составом и крепью;

A – ширина подвижного состава в наиболее выступающих частях;

p – зазор между встречными подвижными составами;

n – ширина прохода для людей на уровне верхней кромки подвижного состава.

Радиус боковых дуг свода

(3.3)

Радиус осевой дуги свода

(3.4)

Высота коробового свода при бетонной крепи

(3.5)

Высота коробового свода:

– при набрызгбетонной крепи при f > 12

– при штанговой и комбинированной крепи при f > 9

(3.6)

Площадь поперечного сечения выработки в свету

(3.7)

где: h₁ - высота вертикальных стен от уровня головки рельсов до уровня пяты свода;

h_a – высота от балластного слоя до головки рельсов;

Высота верхнего строения пути (h_в) составляет:

– при толщине балластного слоя 200 мм и рельсах типа Р33 – 390 мм;

– при толщине балластного слоя 190 мм и рельсах типа Р24 – 350 мм;

– при толщине балластного слоя 180 мм и рельсах Р18 – 320 мм.

В выработках, предназначенных для движения самоходной техники, толщина дорожного покрытия составляет 200–300 мм в зависимости от интенсивности движения.

Высота выработки в свету

(3.8)

где: h_б – толщина балластного слоя;

h₀ – высота коробового свода.

Периметр выработки в свету

(3.9)

Полученная значение поперечного сечения выработки проверяется на скорость движения воздуха V (м/с) по следующей формуле:

, (3.10)

где Q_max – максимальное количество воздуха, проходящее по выработке, м³/с; S_св – площадь сечения выработки в свету, м².

Скорость движения воздуха не должна превышать:

– в основных выработках – 8 м/с;

– в очистных и подготовительных выработках – 4 м/с.

 

Рис. 3.1 Конструктивные размеры поперечного сечения выработок, закрепленных бетонной крепью: а) однопутевая выработка; б) двухпутевая выработка

Рис. 3.2 Конструктивные размеры поперечного сечения выработок, закрепленных бетоном, для однорядного движения самоходных машин.

 

 

3.2 РАСЧЕТ КРЕПИ

 

 

3.2.1 Предварительный выбор крепи.

Предварительный выбор крепи производится по энергетическому коэффициенту запаса прочности пород n_з на контуре выработки, который равен отношению удельной энергоемкости разрушения массива в условиях сжатия к плотности энергии сил гравитации на рассматриваемой глубине:

 

, (3.2)

где U_см – удельная энергоемкость разрушения массива при сжатии, МДж/м³; U_г – плотность энергии сил гравитации, МДж/м³; U_сж – удельная энергоемкость разрушения при сжатии, МДж/м³; К_т – коэффициент снижения удельной энергоемкости при наличии трещин (при неизвестном значении К_т принимается равным 1,0).

Удельная энергоемкость разрушения массива при сжатии U_см (МДж/м³) определяется по формуле

. (3.3)

Удельная энергоемкость разрушения при сжатии U_сж (МДж/м³) определяется по формуле

, МДж/м³, (3.3)

где f – коэффициент крепости породы по шкале М. М. Протодъяконова.

, (3.4)

 

где ρ – плотность пород, кг/м³ ; g – ускорение свободного падения (9,81 м/с² ); H – глубина залегания выработки от поверхности, м.

 

Таблица 3.2

Предварительные рекомендации к выбору крепи

 

nз	Предварительные рекомендации к выбору крепи.
nз ≥ 20	Без крепи. При наличии интенсивной трещиноватости, заполненной минеральным веществом меньшей прочности, чем породы массива – тонкий слой торкретбетона или полимербетона
18 ≤ nз < 20	Без крепи. При наличии открытой трещиноватости – торкретбетон толщиной до 3 см
12 ≤ nз < 18	Торкретбетон или набрызгбетон толщиной 3–5 см
4 ≤ nз < 12	Набрызгбетон или комбинированная крепь из железобетонных (сталеполимерных) анкеров и набрызгбетона. Рамная деревянная крепь
3 ≤ nз < 4	Комбинированная крепь из анкеров и набрызгбетона. Арочная металлическая податливая крепь
1 < nз < 3	Арочная податливая крепь из спецпрофиля или комбинированная крепь из анкеров и металлических рам
nз < 1	Комбинированная крепь из анкеров и металлических рам с тампонажем пространства между крепью и массивом твердеющим материалом

 

3.2.2 Расчет бетонной крепи.

Толщину свода в замке d₀ (cм) можно ориентировочно определить по формуле М.М. Протодьяконова:

 

, (3.5)

где В – ширина выработки в свету, см; [σ_сж] – расчетное сопротивление бетона при сжатии, МПа; h₀ – высота свода, см;

или С.С. Давыдова:

, (3.6)

Толщина стен T (см) рассчитывается по формуле

. (3.7)

 

Толщина свода в замке d₀ должна быть не менее 200 мм, стены Т не менее 250 мм. Толщину фундамента принимают равной толщине стенок. Величина заглубления фундамента в почву выработки со стороны водоотливной канавки составляет 500 мм, с противоположной стороны – 250 мм.

 

Таблица 3.3