Выбор формы и определение размеров поперечного сечения выработок

ПРОВЕДЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

Общие требования к расчету крепи горизонтальных горных выработок

Для расчета крепи необходимо определить размеры поперечного сечения выработки в свету (S _св) и вчерне (S _вч) и установить величину и характер давления горных пород. Для каждого вида крепи составляется расчетная схема, отражающая конструкцию крепи и действующие на нее нагрузки.

Металлические арки в зависимости от их конструкции обычно рассчитывают по схемам двух-, трех- или пятишарнирных арок или по соответствующим соотношениям вертикальной и боковой нагрузок. Методами строительной механики вычисляют изгибающие моменты и нормальные силы в различных сечениях по периметру арки. Поперечное сечение элементов крепи определяют по формуле сжатия с изгибом для точек с наименее выгодным сочетанием изгибающего момента и нормальной силы.

При расчете монолитной железобетонной крепи, установив величину и характер горного давления и задавшись предварительно толщиной свода и стен, находят изгибающие моменты и нормальные силы в характерных точках периметра крепи. По известным усилиям находят необходимое количество рабочей арматуры. Если оно превышает 2 %, то для уменьшения напряжения в сечении крепи изменяют ее очертание или толщину.

Сборная железобетонная крепь обычно рассчитывается как шарнирная конструкция. В этом случае после определения усилий в элементах крепи от принятых расчетных нагрузок и установления размеров ее поперечного сечения и количества рабочей арматуры производится поверочный расчет стыков в узлах сопряжения.

Расчет анкерной (штанговой) крепи включает уточнение схемы работы штанг в конкретных условиях, выбор типа штанг, длины и диаметра стержня штанги, расчет несущей способности стержня штанги по прочности при растяжении, расчет параметров замка штанги и проверку его несущей способности, определение сетки расположения штанг, проверку устойчивости нижней пачки пород в промежутке между штангами.

Форма поперечного сечения выработок должна соответствовать величине и направлению горного давления, сроку службы, конструкции крепи и габаритам подвижного оборудования с учетом безопасных зазоров согласно требованиям Правил безопасности.

При малом сроке службы (до 5 лет) и небольшом горном давлении применяется деревянная трапециевидная, прямоугольная, косоугольная и полигональная крепь. При длительном сроке службы выработок в качестве материала крепи используют металл, бетон, камень, железобетон. Наиболее распространенные формы поперечного сечения металлической крепи – трапециевидная, арочная и круглая.

Бетонная и каменная крепь обычно имеет сводчатую или подковообразную форму поперечного сечения.

Размеры поперечного сечения горизонтальных выработок в свету крепи зависят, главным образом, от назначения выработки, размеров вагонеток и электровозов, числа рельсовых путей, ширины конвейера, расстояния между крепью выработки и наиболее выступающей частью подвижного состава или конвейера, способа передвижения людей, количества проходящего по выработке воздуха для проветривания.

Расстояния от наиболее выступающих частей вагонетки или электровоза до крепи выработки установлены Правилами безопасности: не менее 0,25 м при деревянной, металлической и рамных конструкциях железобетонной и бетонной крепи и не менее 0,2 м при сплошной бетонной, железобетонной и каменной крепи; зазор между вагонетками (или электровозами) в двухпутевых выработках 0,2 м.

В выработках, по которым производится откатка грузов в вагонетках, для передвижения людей оставляется с одной стороны свободный проход шириной не менее 700 мм на высоте выработки не менее 1,8 м.

В выработках, оборудованных конвейерами, проход с одной стороны должен быть не менее 0,7 м, а с другой – 0,4 м; зазор от верхней выступающей части конвейера до верхняка должен быть не менее 0,5 м. Ширина проходов у натяжных и приводных головок не менее 0,6 м.

В местах посадки людей в пассажирские поезда по всей длине поезда должен оставаться свободный проход между крепью и наиболее выступающими частями поезда шириной не менее 1 м.

Устройство проходов для людей между путями запрещается.

В местах, где производятся маневровые работы, погрузка и перегрузка угля, а также сцепка и расцепка вагонеток, расстояние от крепи до наиболее выступающей кромки подвижного состава должно быть по 0,7 м с обеих сторон.

Если контактный провод для электровоза подвешен ближе к одной из сторон выработки, то свободный проход для людей должен устраиваться на противоположной стороне этой выработки.

Ширина междупутья (расстояние между осями двух параллельных путей) при двухпутевой выработке должна быть такой, чтобы зазор между встречными электровозами (вагонетками) по наиболее выступающим частям был не менее 0,2 м.

На закруглениях и в местах укладки стрелок величина зазоров между подвижным составом и крепью, а также ширина междупутья должны быть увеличены в зависимости от радиуса закругления и жесткой базы подвижного состава следующим образом:

Грузоподъемность вагонетки, т
радиус закругления, м	12/15	12/15	15/20	15/20
уширение, мм	300/300	300/300	420/300	300/150
__________________________ Примечание.В числителе и знаменателе – для однопутевых и двухпутевых выработок соответственно.

Высота выработок в свету считается от уровня балласта. Высота откаточных этажных штреков в свету должна быть не менее 1,9 м, а промежуточных – не менее 1,8 м.

При откатке контактными электровозами расстояние от головки рельсов до контактного провода при механической доставке людей принимается в основных выработках 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. Расстояние от контактного провода до крепи кровли выработки должно быть не менее 0,2 м. Для сохранения указанных зазоров на весь срок службы выработок размеры их поперечных сечений при проведении должны быть увеличены в соответствии с последующим их уменьшением под влиянием горного давления.

Для перехода от размеров сечения выработки в свету крепи к размерам в проходке при деревянной крепи необходимо к ширине выработки в свету прибавить толщину крепи и 100 мм (по 50 мм с каждой стороны) на затяжку, а к высоте в свету – толщину крепи в кровле и 50 мм на затяжку и 300 мм на выемку балласта.

Полученные размеры поперечного сечения выработок в свету должны быть проверены по скорости движения воздуха, необходимого для проветривания. Согласно § 34 Правил безопасности, сечения главных вентиляционных выработок (квершлагов, штреков, бремсбергов, уклонов и др.) должны быть в свету не менее 4,5 м² при деревянной и металлической крепи и не менее 4 м² при каменной и бетонной. Сечение участковых вентиляционных штреков и людских ходков, служащих для вентиляции, должно быть не менее 3,7 м².

Скорость движения струи воздуха в квершлагах, главных откаточных и вентиляционных штреках, капитальных бремсбергах и уклонах не должна превышать 6 м/с, а в остальных выработках 8 м/с.

Проверку сечения выработки по скорости воздушной струи можно произвести по формуле

,

где – скорость воздушной струи при данных размерах поперечного сечения выработки, м/с; Q – количество воздуха, проходящего по выработке, м³/с; S – сечение выработки в свету, м²; – допустимая скорость воздушной струи по Правилам безопасности для данной выработки, м/с.

Дата добавления: 2014-11-18