Определение площади и формы поперечного сечения и вида крепи выработки

Определение площади и формы поперечного сечения и вида крепи выработки

 

Размеры поперечного сечения выработки (ширина, высота, площадь) зависит от ее назначения, габаритов транспортного оборудования, способов проведения, передвижения людей и количества проходящего по выработке воздуха, другие зазоры, предусмотренные ПБ.

В данном проекте рассматривается технология проведения ярусного вентиляционного штрека (это выработка, не имеющая выхода на поверхность, предназначенная для транспортировки оборудования, передвижения людей и подачи свежей струи воздуха в очистной забой).

Площадь поперечного сечения выработки в свету определяется расчетом по факторам допустимой скорости воздушной струи (проветривания), габаритных размеров подвижного состава и оборудования с учетом минимальных допустимых зазоров, величины усадки крепи после воздействия горного давления и безремонтного их содержания в течении всего срока эксплуатации.

Расчетная площадь поперечного сечения выработки в свету должно обеспечивать пропуск расчетного количества воздуха с допустимой скоростью согласно ПБ.

 

S_св= , м²

 

где Q = 1794 м³/мин - расчетное количество воздуха,

V=8 м/с - допустимая скорость движения воздуха по ПБ,

S_св= =3,73 м²

Определение S_св.тр

S_св.тр = 0,5 ∙ В²_р ∙ tan α + h ∙ B_р

 

S_св.тр = 0,5 ∙ 13,9 ∙ 0,22 + 7,46 = 8,98 м²

S_св.мин = 6 м²

S_св.тр = 8,98 м²

S_св.в = 3,73 м²

Минимальное сечение выработки в свету для пропуска воздуха должно быть менее 6,9 м².

Руководствуясь «Прогрессивными схемами ведения подготовительных работ» для обеспечения участка необходимым количеством воздуха, а также для лучшего обслуживания транспортных средств, габаритами оборудования и минимальными допустимыми зазорами согласно ПБ в курсовом проекте принимаем сечение выработки в свету S_св=8,98 м², принимаем ширину выработки в свету 3730 мм, высоту выработки в свету 2500 мм.

Сечение имеет прямоугольную форму с косой кровлей, соответствующая углу падения пласта.

 

Расчет анкерной крепи

 

В настоящее время наиболее широкое применение для крепления подготовительных (пластовых) выработок получила анкерная сталеполимерная крепь. Она состоит из анкера (диаметром d _ан=20 или 24 мм), закрепляемого в скважине (диаметром d _c=28 мм) быстродействующими смолами и поддерживающих элементов (опорные шайбы, подхваты). В качестве затяжки широкое применение получила металлическая сетка.

Параметрами анкерной крепи является количество анкеров в ряду n _ан, длина анкера l _ан и расстояние между рядами анкеров a _ан.

Расчетное расстояние между рядами анкеров в кровле определяется по формуле

а_ak =  = 2,14 м

 

Проверка расстояния между рядами анкеров в кровле

 

а_анк = , м; а_ak = 1,07 м

 

Расчет произведен согласно «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи в угольных шахтах России». С-Петербург. 2000 г. Исходные данные из расчета

Расчетная минимальная глубина заложения выработки - 138 м

Ширина выработки - В=3,73 м

Расчет крепления кровли выработки

Расчетное сопротивление пород сжатию в кровле определяется для всех слоев, залегающих на расстоянии равном ширине выработки по формуле

 

R_с= , МПа

 

где - сопротивление сжатию различных слоев пород, МПа

m₁₂ - мощность слоя, м

k_c - коэффициент учитывающий нарушенность массива пород k_c = 0,9

В-ширина выработки, м

R_с= =39 МПа

Непосредственная кровля пласта по устойчивости относится к I классу кровля неустойчивая 30< R_с<60 МПа I типа R_с< 90.

Ожидаемое смещение пород кровли 180 мм

При ожидаемых смещениях кровли 180 мм крепление и поддержание выработки можно производить одной анкерной крепью с сопротивлением крепи Р_а=45 кН/м² длиной анкеров l_a=1,8 м (определяемыми по табл. 1 «Инструкции»).

Количество анкеров в рядах кровли принимается в зависимости от ширины выработки n_ak=4 при 3,73 м<В<5 м.

Расчет крепления боков выработки

Необходимость установки и расчета параметров анкерной крепи в боках выработки определяется по степени относительной напряженности пород и пласта, расположенных в боках.

Согласно п. 4.2. «Инструкции…» степень относительной напряженности пород расположенных в боках выработки определяется по формуле

 

σ_б=К_в*К_вл*К₀γН/R_cб

 

где γ - средний объемный вес пород, принимаемый равным 0,025 МН/м³,

Н - глубина расположения от поверхности, принимаемый равным 138 м,

К_в - 1,5 - коэффициент концентрации в боках от проходки,

К_вл - 1 - коэффициент увеличения напряжений в боках от других выработок,

К₀ - коэффициент увеличения напряжений в боках выработки при расположении ее в зоне влияния опорного давления от очистных работ при l_ц≥0,1Н равен 1

σ_б=1,5∙1∙1,85∙0,025∙138 / 13=0,73

Согласно п. 4.3 «Инструкции.» при σ_б<1 крепление боков выработки анкерной крепью не предусматривается.

Создание защитной зоны

Применяется в тех случаях, когда опережающая отработка защитных пластов невозможна.

Способы создания защитной зоны следующие:

бурение разгрузочных скважин большого диаметра;

камуфлетное взрывание;

нагнетание воды в пласт.

Камуфлетное взрывание

Такое взрывание вызывает внутри горного массива без видимого воздействия на выработку. Это обеспечивает разгрузочное действие в массиве. При применении комуфлетного взрывания бурят скважины длиной 10 м, диаметром 43 мм, заполняют зарядом ВВ наполовину длины скважины, остальную часть заполняют глиной или гидрозабойкой.

Для обеспечения безопасности людей при взрывании они должны быть выведены на расстояние не менее 200 м.

Нагнетание воды в пласт

Для нагнетания воды в пласт, по пласту бурят скважины с некоторым опережением лавы. Объем нагнетания воды устанавливается в зависимости от естественной влажности угля.

Требования, предъявляемые к рабочим, работающим на выбросоопасных пластах.

Необходимо хорошо знать предупредительные признаки внезапных выбросов. В отдельных случаях они возникают за несколько часов до внезапного выброса, поэтому вовремя распознанные предупредительные признаки, о которых нужно немедленно сообщить горному диспетчеру, помогут предотвратить аварию.

В целях личной безопасности нужно постоянно иметь при себе изолирующий самоспасатель.

Твердое знание плана ликвидации аварий, где четко предусмотрен маршрут движения из аварийного участка, знание расположения пунктов самоспасения и умение пользоваться ими - гарантия избежать несчастного случая.

Следует помнить основные требования к поведению рабочих при внезапном выбросе угля и газа, определенные «Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах»:

Необходимо немедленно включиться в изолирующий самоспасатель, выходить кратчайшим свободным путем на свежую струю и отключить напряжение на электрооборудовании в зоне выброса.

Если в результате аварии пути выхода перекрыты, следует включиться в средства самоспасения и ждать прихода горноспасателей.

Для предотвращения взрыва метана запрещается пользоваться переключающими устройствами светильника.

крепь выработка порода горный

Список литературы

 

1. Основы горного дела: Учебное пособие 4.1. Е.А. Бобер, В.В. Егошин, Е.В. Кухоренко; Кузбасский гос. тех. универ. Кемерово 1996 г.

2. Правила безопасности в угольных шахтах; Москва. 2003 г.

.   Справочник: Машины и оборудование для шахт и рудников. С.Х. Клорикьян, В.В. Старичнев; Москва 2000 г.

.   Экономика горного производства и менеджмент, В.А. Скукин, А.Н. Супруненко, Кемерово 2007 г.

.   Рудничная вентиляция: справочник / Л.И. Айзеншток; Под редакцией Г.Я. Пейсаховича, И.П. Ремизова.-М: Недра, 1985 г.

Определение площади и формы поперечного сечения и вида крепи выработки

 

Размеры поперечного сечения выработки (ширина, высота, площадь) зависит от ее назначения, габаритов транспортного оборудования, способов проведения, передвижения людей и количества проходящего по выработке воздуха, другие зазоры, предусмотренные ПБ.

В данном проекте рассматривается технология проведения ярусного вентиляционного штрека (это выработка, не имеющая выхода на поверхность, предназначенная для транспортировки оборудования, передвижения людей и подачи свежей струи воздуха в очистной забой).

Площадь поперечного сечения выработки в свету определяется расчетом по факторам допустимой скорости воздушной струи (проветривания), габаритных размеров подвижного состава и оборудования с учетом минимальных допустимых зазоров, величины усадки крепи после воздействия горного давления и безремонтного их содержания в течении всего срока эксплуатации.

Расчетная площадь поперечного сечения выработки в свету должно обеспечивать пропуск расчетного количества воздуха с допустимой скоростью согласно ПБ.

 

S_св= , м²

 

где Q = 1794 м³/мин - расчетное количество воздуха,

V=8 м/с - допустимая скорость движения воздуха по ПБ,

S_св= =3,73 м²

Определение S_св.тр

S_св.тр = 0,5 ∙ В²_р ∙ tan α + h ∙ B_р

 

S_св.тр = 0,5 ∙ 13,9 ∙ 0,22 + 7,46 = 8,98 м²

S_св.мин = 6 м²

S_св.тр = 8,98 м²

S_св.в = 3,73 м²

Минимальное сечение выработки в свету для пропуска воздуха должно быть менее 6,9 м².

Руководствуясь «Прогрессивными схемами ведения подготовительных работ» для обеспечения участка необходимым количеством воздуха, а также для лучшего обслуживания транспортных средств, габаритами оборудования и минимальными допустимыми зазорами согласно ПБ в курсовом проекте принимаем сечение выработки в свету S_св=8,98 м², принимаем ширину выработки в свету 3730 мм, высоту выработки в свету 2500 мм.

Сечение имеет прямоугольную форму с косой кровлей, соответствующая углу падения пласта.

 

Расчет анкерной крепи

 

В настоящее время наиболее широкое применение для крепления подготовительных (пластовых) выработок получила анкерная сталеполимерная крепь. Она состоит из анкера (диаметром d _ан=20 или 24 мм), закрепляемого в скважине (диаметром d _c=28 мм) быстродействующими смолами и поддерживающих элементов (опорные шайбы, подхваты). В качестве затяжки широкое применение получила металлическая сетка.

Параметрами анкерной крепи является количество анкеров в ряду n _ан, длина анкера l _ан и расстояние между рядами анкеров a _ан.

Расчетное расстояние между рядами анкеров в кровле определяется по формуле

а_ak =  = 2,14 м

 

Проверка расстояния между рядами анкеров в кровле

 

а_анк = , м; а_ak = 1,07 м

 

Расчет произведен согласно «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи в угольных шахтах России». С-Петербург. 2000 г. Исходные данные из расчета

Расчетная минимальная глубина заложения выработки - 138 м

Ширина выработки - В=3,73 м

Расчет крепления кровли выработки

Расчетное сопротивление пород сжатию в кровле определяется для всех слоев, залегающих на расстоянии равном ширине выработки по формуле

 

R_с= , МПа

 

где - сопротивление сжатию различных слоев пород, МПа

m₁₂ - мощность слоя, м

k_c - коэффициент учитывающий нарушенность массива пород k_c = 0,9

В-ширина выработки, м

R_с= =39 МПа

Непосредственная кровля пласта по устойчивости относится к I классу кровля неустойчивая 30< R_с<60 МПа I типа R_с< 90.

Ожидаемое смещение пород кровли 180 мм

При ожидаемых смещениях кровли 180 мм крепление и поддержание выработки можно производить одной анкерной крепью с сопротивлением крепи Р_а=45 кН/м² длиной анкеров l_a=1,8 м (определяемыми по табл. 1 «Инструкции»).

Количество анкеров в рядах кровли принимается в зависимости от ширины выработки n_ak=4 при 3,73 м<В<5 м.

Расчет крепления боков выработки

Необходимость установки и расчета параметров анкерной крепи в боках выработки определяется по степени относительной напряженности пород и пласта, расположенных в боках.

Согласно п. 4.2. «Инструкции…» степень относительной напряженности пород расположенных в боках выработки определяется по формуле

 

σ_б=К_в*К_вл*К₀γН/R_cб

 

где γ - средний объемный вес пород, принимаемый равным 0,025 МН/м³,

Н - глубина расположения от поверхности, принимаемый равным 138 м,

К_в - 1,5 - коэффициент концентрации в боках от проходки,

К_вл - 1 - коэффициент увеличения напряжений в боках от других выработок,

К₀ - коэффициент увеличения напряжений в боках выработки при расположении ее в зоне влияния опорного давления от очистных работ при l_ц≥0,1Н равен 1

σ_б=1,5∙1∙1,85∙0,025∙138 / 13=0,73

Согласно п. 4.3 «Инструкции.» при σ_б<1 крепление боков выработки анкерной крепью не предусматривается.