Горизонтальные выработки
Поперечного сечения горно-разведочных выработок
Типовые сечения и определение размеров
Для горизонтальных горно-разведочных выработок установлены две формы поперечных сечений: трапециевидная (Т), прямоугольно-сводчатая с коробовым сводом (ПС). На рис. 9–10 показаны типовые сечения горных выработок различной формы.
Различают площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету, в проходке и вчерне. Площадь в свету (Sсв) – это площадь, заключенная между крепью выработки и ее почвой, за вычетом площади сечения, которая занята насыпанным на почве выработки балластным слоем.
Площадь в проходке (Sпр) – площадь выработки, какой она получается в процессе проведения до возведения крепи, настилки рельсового пути и устройства балластного слоя, прокладки инженерных коммуникаций (кабелей, воздухо-, водопроводов и пр.). Площадь вчерне (Sвч) – площадь выработки, которая получается при расчете (проектная площадь).
Рис. 9.2. Типовое сечение выработок прямоугольно-сводчатой формы без крепления или с анкерным (набрызгбетонным) креплением: а – скреперная доставка породы; б – конвейерная доставка породы; в – ручная откатка породы; г – локомотивная откатка породы; д – двухпутевая выработка с локомотивной откаткой породы
Рис. 10. Типовое сечение выработок с монолитной бетонной крепью с локомотивной откаткой породы: а – однопутевая; б − двухпутевая
Допустимые превышения площади в проходке над проектной (вчерне) приведены в табл. 2.
Таблица 2
| Категория пород по буримости | Максимально допустимый коэффициент превышения сечений при номинальной площади сечения выработки вчерне, м2 | ||
| < 4 | 4–6,4 | >6,5 | |
| V-X XI-XV XVI-XX | 1,08 1,10 1,12 | 1,06 1,07 1,09 | 1,04 1,05 1,06 |
Таким образом, площадь сечения выработки в проходке равна
Sпр =Sсв + Sкр +Кп Sвч
или, с другой стороны,
Sпр = Sвч+ Кп Sвч.
Так как Sвч = Sсв + Sкр, то расчет площади сечения выработки начинают с расчета в свету, где Sкр – сечение выработки, занимаемое крепью; Кп – коэффициент перебора сечения (коэффициент излишка сечения – КИС).
Размеры площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету определяют исходя из условий размещения транспортного оборудования и других устройств с учетом необходимых зазоров, регламентированных Правилами безопасности.
При этом необходимо рассмотреть следующие возможные случаи проведения выработок и расчета сечения:
1. Выработка проводится с креплением и погрузочная машина работает в закрепленной выработке. В этом случае расчет ведут по наибольшим габаритам подвижного состава или погрузочной машины.
2. Выработка проходится с креплением, но крепь отстает от забоя более чем на 3 м. В данном случае погрузочная машина работает в незакрепленной части выработки.
При расчете размеров площади сечения по наибольшим габаритам подвижного состава необходимо сделать поверочный расчет (рис. 11):
m + В + п' ≥2d +2t2+ m + Вс + n; Hр + h3≥ h3+ d + t1.
Расшифровка данных приведена ниже.
3. Выработка проходится без крепления. Тогда размеры сечения рассчитываются по наибольшим габаритам проходческого оборудования или подвижного состава.
Основные размеры подземных транспортных средств стандартизированы с целью типизации сечений выработок, конструкции крепи и проходческого оборудования.
Рис. 11. Схемы условий работы погрузочной машины в забое:
а – в незакрепленном призабойном пространстве; б – в закрепленном призабойном пространстве
Для выработок трапециевидной формы разработаны типовые сечения с применением сплошной крепи, крепи вразбежку, с затяжкой только кровли и с затяжкой кровли и боков.
Типовые сечения выработок прямоугольно-сводчатой формы предусмотрены без крепи, с анкерной, набрызгбетонной и комбинированной крепями.
Основные размеры типовых сечений выработок типа Т и ПС даны в табл. 3 и 4.
Таблица 3
Основные размеры сечений выработок трапециевидной формы (Т)
| Обозначе- ние сече- ния | Размеры сечения, мм | Обозначе- ние сече- ния | Размеры сечения, мм | ||||||
| b1 | b2 | h4 | площадь сечения в свету, м2 | b1 | b2 | h4 | площадь сечения в свету, м2 | ||
| Т-2,0 | 2,0 | Т-7,5 | 7,5 | ||||||
| Т-3,0 | 3,0 | Т-8,4 | 8,4 | ||||||
| Т-4,8 | 4,8 | Т-9,8 | 9,8 | ||||||
| Т-5,1 | 5,3 | Т-11,0 | 11,0 | ||||||
| Т-6,1 | 6,1 | Т-12,6 | 12,6 | ||||||
| Т-7,0 | 7,0 | Т-13,6 | 13,6 |
Таблица 4
Основные размеры сечений выработок
прямоугольно-сводчатой формы (ПС)
| Обозначение сечения | Размеры сечения, мм | Площадь сечения в свету, м2 | ||||
| b | h6 | h | R | r | ||
| ПС-2,0 | 2,0 | |||||
| ПС-2,7 | 2,7 | |||||
| ПС-4,2 | 4,2 | |||||
| ПС-4,5 | 4,5 | |||||
| ПС-5,4 | 5,4 | |||||
| ПС-6,4 | 6,4 | |||||
| ПС-6,8 | 6,8 | |||||
| ПС-8,3 | 8,3 | |||||
| ПС-8,7 | 8,7 | |||||
| ПС-10,0 | 10,0 | |||||
| ПС-11,6 | 11,6 | |||||
| ПС-12,1 | 12,1 |
Расчетные формулы для определения размеров сечений выработок типов Т и ПС приведены в табл. 5, 6.
Расчеты приведенных в формулах табл. 5, 6 размеров крепи и затяжки даны в соответствующих разделах.
Таблица 5
Выработки трапециевидной формы
| Размер | Обозначе- ние | Расчетные формулы | |
| Высота, мм | Транспортного оборудования | Н | Выбирается по каталогам |
| Свободного прохода | h | ||
| От почвы до головки рельс | h1 | ||
| Балластного слоя (трапа) | h2 | ||
| Выработки от головки рельса до верхняка | h3 | ||
| Выработки в свету: | h4 | ||
| без рельсового пути | h4 | ||
| при скреперной уборке породы | h4=h | ||
| при конвейерной доставке породы | h4= h+ h2 | ||
| при наличии рельсового | h 4= h1 + h3 | ||
| пути без балластного слоя | |||
| то же с балластным слоем | h4= h1 + h3 – h2 | ||
| Выработки вчерне: | |||
| без балластного слоя | h5 | h5= h4 + d + t2. | |
| с балластным слоем | h5= h4 + h2 + d + t2 | ||
| Ши-рина, мм | Транспортного оборудования | В | Из каталогов оборудования |
| Свободного прохода на высоте h | n | Выбираются в соответствии с ПБ | |
| Прохода на уровне транспортного оборудования | n1 | ||
| В свету на уровне транспортного оборудования: | b | ||
| при скреперной уборке | b = В + 2m | ||
| однопутевой | b= В + m + n1, | ||
| двухпутевой | b= 2В + с + m − n1, | ||
| Выработки в свету по верхняку: | b1 | ||
| без рельсового пути | b1= b−2(h − H) ctgα | ||
| при наличии рельсового пути | B1= b – 2(h3 – H) ctgα | ||
| По подошве: | b2 | ||
| без рельсового пути | b2= b+ 2H ctgα | ||
| при наличии рельсового пути | |||
| без балластного слоя | b2= b+ 2(H+h1) ctgα | ||
| с балластным слоем | b2= b+ 2(H+h1) ctgα | ||
| Выработки вчерне: | b3 | ||
| верхнего основания | b3= b1+ 2(d+t2) sinα | ||
| нижнего основания с балластным слоем | b4 | b4=b3+2 h5 ctgα | |
| без балластного слоя | b4= b2+ 2(d+t2) sinα |
Продолжение табл. 5
| Зазор, мм | Между транспортным оборудованием и стенкой выработки Между подвижными составами | m с | Выбирается согласно ПБ (m ≥ ≥250 мм, с ≥200 мм) |
| Диаметр, толщина, мм | Стоек, верхняка из кругляка Из бруса Затяжки | d t1 t2 | Расчетное |
| Расстояние, мм | От оси пути (конвейера) до оси выработки: однопутевой двухпутевой | k k1 | k=(n1+b/2)−b/2 k= b/2 – (n1+b/2) |
| Периметр | Поперечного сечения: в свету вчерне | P P1 | Р= b1+ b2 + +2h4/sin α Р1= b3+ b4 + +2h/sin α |
| Площадь попереч-ного сечения | В свету Вчерне | Sсв Sвч | Sсв= h4(b1+ b2)/2 Sвч= h5(b3+ b4)/2 |
Таблица 6
Выработки прямоугольно-сводчатой формы
| Размер | Обозначение | Расчетные формулы | |
| Вы- со- та, мм | Транспортного оборудования | Н | Выбирается по каталогам |
| Свободного прохода | h | ||
| От почвы до головки рельса | h1 | ||
| Балластного слоя (трапа) | h2 | Выбираются в соответствии с | |
| От головки рельса до верхней | ПБ | ||
| точки свода | h3 | ||
| Свода: | h0 | ||
| при набрызгбетонной, штанго- | |||
| вой и комбинированной крепях | h0= b/4 | ||
| при бетонной крепи | h0= b/3 | ||
| Выработки в свету: | h4 | ||
| без рельсового пути | h4 | ||
| при скреперной уборке породы | |||
| при конвейерной | h4=h | ||
| при наличии рельсового пути | h4=h | ||
| без балластного слоя | h4= h + h2 + h0 | ||
| с балластным слоем | h4= h + h0 |
Продолжение табл. 6