Pour les chantiers horizontaux d'exploitation minière et d'exploration, deux formes de section ont été établies : trapézoïdale (T), voûte rectangulaire avec voûte en caisson (PS).

Il existe des zones transversales de travaux horizontaux à l'air libre, en tunnel et à l'état brut. La surface libre (5 SV) est la surface comprise entre le support d'excavation et son sol, moins la surface transversale occupée par la couche de ballast déversée sur le sol d'excavation.

La surface dans l'excavation (5 P|)) est la surface de l'excavation, qui est obtenue au cours du processus précédant la construction du soutènement, la pose de la voie ferrée et l'installation de la couche de ballast, la pose des services publics (câbles, air, conduites d'eau, etc.). Zone brute (5 8H) - la zone d'excavation obtenue lors du calcul (zone de conception).

Puisque 5 HF = 5 SV + 5 cr, alors le calcul de la section transversale de l'excavation commence par un calcul à l'air libre, où 5 cr est la section transversale de l'excavation occupée par le support ; Кп„ - coefficient de recherche de section transversale (coefficient de section transversale excédentaire - KIS).

Les dimensions de la section transversale des ouvertures horizontales dans le clair sont déterminées en fonction des conditions de placement des équipements de transport et autres dispositifs, en tenant compte des dégagements nécessaires réglementés par les règles de sécurité.

Dans ce cas, il est nécessaire de considérer les cas possibles suivants d'excavation et de calcul de section :

1. Le travail est effectué avec fixation et la machine de chargement fonctionne en travail fixe. Dans ce cas, le calcul est effectué sur la base des plus grandes dimensions du matériel roulant ou de la machine de chargement.

2. L'excavation est traversée avec un support, mais le support est en retard de plus de 3 m par rapport au front de taille. Dans ce cas, la machine de chargement fonctionne dans la partie non supportée de l'excavation.

Lors du calcul des dimensions de la section transversale en fonction des plus grandes dimensions du matériel roulant, il est nécessaire d'effectuer un calcul de vérification (Fig. 11) :

t + B + p">2ème + 2*2+ T+ Dans le village+ P ; N r +ème 3 > Az +<* + Et-

Une ventilation des données est donnée ci-dessous.

3. Le travail s'effectue sans fixation. Alors dimensionnez-le ! sections transversales calculées
sont basés sur les plus grandes dimensions des équipements de tunnelage ou mobiles
composition.

Les principales dimensions des véhicules souterrains sont standardisées dans le but de typifier les tronçons de chantier, la conception des équipements de soutènement et de tunnelage.

Pour les ouvrages de forme trapézoïdale, des sections standards ont été développées avec support solide, support décalé, avec serrage uniquement du toit, et avec le toit et les côtés serrés.

Les sections typiques des ouvrages à voûte rectangulaire sont fournies sans support, avec ancrage, béton projeté et support combiné.

Pression des roches

Créer des conditions d'exploitation sûres pour les structures souterraines est l'une des tâches principales pour assurer la durabilité des chantiers miniers. L'impact technogénique de l'exploitation minière sur l'environnement géologique conduit à son nouvel état. (L’environnement géologique fait ici référence à l’espace physique (géologique) réel au sein de la croûte terrestre, qui est caractérisé par un certain ensemble de conditions géologiques – un ensemble de certaines propriétés et processus).

Des champs de force quantitativement et qualitativement nouveaux apparaissent autour de l'objet géologique en tant que partie de l'environnement géologique, qui se manifestent à la limite entre les chantiers miniers et la masse rocheuse, c'est-à-dire dans de petites limites de la masse rocheuse entourant la mine.

Les forces apparaissant dans le massif entourant l’ouverture de la mine sont appelées pression rocheuse. La pression des roches autour des chantiers est associée à la redistribution des contraintes lors de leur construction. Cela se manifeste sous la forme ;

1) déplacement élastique ou élasto-visqueux des roches sans leur destruction ;

2) formation de glissements de terrain (local ou régulier) dans les zones faibles, fracturées et

roches finement stratifiées;

3) destruction et déplacement de roches (notamment formations rocheuses) sous l'influence de contraintes extrêmes dans le massif sur tout le périmètre de la section d'excavation ou dans ses sections individuelles ;

4) extrusion de roches dans l'excavation due à l'écoulement de plastique, notamment du sol (soulèvement de roches).

On distingue les types de pression rocheuse suivants :

1. Vertical - agit verticalement sur le support, la masse de remblai et est une conséquence de la pression de la masse des roches sus-jacentes.

1. Latérale - fait partie de la pression verticale et dépend de l'épaisseur des roches situées au-dessus des chantiers ou de la couche en cours de développement, ainsi que des caractéristiques techniques et géologiques des roches.

3. Dynamique - se produit à des taux d'application de charges élevés : explosion, éclatement de roche, effondrement soudain des roches du toit, etc.

4. Primaire – pression de la roche au moment de l'excavation.

5. Stable - la pression des roches après l'excavation a disparu après un certain temps et ne change pas pendant une longue période de fonctionnement.

6. Instable – pression qui change avec le temps en raison des opérations minières, du fluage des roches et de la relaxation des contraintes.

7. Statique - pression rocheuse dans laquelle les forces d'inertie sont absentes ou très faibles.

La complexité croissante des conditions dans lesquelles s'effectue l'exploitation minière (construction souterraine) (grandes profondeurs de développement, pergélisol, forte sismicité, phénomènes néotectoniques, accélération et augmentation du volume de l'impact technogénique, etc.), et le niveau de développement de la science a permis de créer des méthodes modernes plus proches des méthodes réelles de calcul de la pression des roches.

Une nouvelle direction scientifique a émergé : la mécanique des structures souterraines. Il s'agit d'un livre sur les principes et les méthodes de calcul des structures souterraines pour la résistance, la rigidité et la stabilité sous des influences statiques (pression des roches, pression des eaux souterraines, changements de température, etc.) et dynamiques (dynamitage, tremblements de terre). Elle développe des méthodes de calcul des structures de soutènement.

La mécanique des structures souterraines est née du développement de la mécanique des roches - une science qui étudie les propriétés et les modèles de changements dans l'état de contrainte-déformation des roches à proximité d'un chantier, ainsi que les modèles d'interaction des roches. avec le soutien des chantiers miniers pour créer des méthodes appropriées de contrôle de la pression des roches. La mécanique des ouvrages souterrains fonctionne avec des modèles mécaniques d'interaction du support avec le massif rocheux, prenant en compte l'état géologique des roches entourant l'excavation, et des schémas de conception du support.

L'analyse des modèles mécaniques et des schémas de calcul est réalisée à l'aide des méthodes de la théorie de l'élasticité, de la plasticité et du fluage, de la théorie de la rupture, de l'hydrodynamique, de la mécanique des structures, de la résistance des matériaux, de la mécanique théorique.

Pour les travaux d'exploitation à ciel ouvert et d'exploration, justifier la méthode d'excavation, les équipements utilisés et, en fonction de l'angle de repos naturel des roches, choisir et justifier la forme et les dimensions de la section transversale, en tenant compte de la profondeur de conception du fonctionnement.

Pour les travaux d'exploitation minière et d'exploration souterrains, justifier de la méthode d'excavation et des équipements miniers correspondants, choisir et justifier la forme et les dimensions de la section transversale des travaux à ciel ouvert.

En fonction des propriétés physiques et mécaniques des roches, ainsi qu'en fonction des dimensions des équipements de transport et technologiques (locomotives électriques, chariots, engins de chargement), en tenant compte de l'importance des interstices prévus par les règles de sécurité (PB) lors de l'exploration géologique, les dimensions de la section transversale des chantiers miniers à ciel ouvert sont déterminées . Les dimensions des ouvertures du tunnel sont déterminées en tenant compte de l'épaisseur du support et des tirants, ainsi que de la hauteur du dispositif de voie (ballast, traverses, rails).

L'exploitation minière peut être réalisée avec ou sans support. Le bois, le béton, le béton armé, le métal et d'autres matériaux sont utilisés comme matériaux de fixation. La forme de la section transversale peut être : rectangulaire, trapézoïdale, voûtée, ronde, elliptique.

En règle générale, les chantiers d'exploration horizontaux et inclinés ont une durée de vie courte, de sorte que le principal type de support est le bois, la forme de la section transversale est trapézoïdale. Lors de la conduite sans fixation, la forme de la section transversale est voûtée rectangulaire.

Pour une section trapézoïdale d'une mine travaillant avec le transport ferroviaire ( riz. 1) Il est recommandé de calculer la section transversale de l'excavation dans l'ordre suivant.

En fonction des dimensions (largeur et hauteur) de la locomotive électrique ou du chariot utilisé (pour le tractage manuel), la largeur libre de l'excavation à voie unique est déterminée au niveau du bord du matériel roulant :

B = m + A + n`

et la largeur de la mine à double voie :

B = m + 2A + p + n`

m– taille de l'interstice au niveau du bord du matériel roulant, mm(pris égal à 200 – 250 mm);

p– écart entre les composés, mm (200mm);

n`- la dimension du passage des personnes au niveau du bord du matériel roulant, mm:

n` = n + * ctg ;

n– taille du passage à une altitude de 1800 mm du niveau de la couche de ballast, égal à au moins 700 mm;

h – hauteur de la locomotive électrique (chariot) depuis le champignon du rail, mm;

ha un- hauteur de la superstructure de la voie depuis la couche de ballast jusqu'au champignon du rail, égale à 160 mm;

83 0 – angle d'inclinaison des crémaillères, adopté selon GOST 22940-85 pour les travaux d'exploration.

La hauteur de travail depuis le champignon du rail jusqu'au sommet en cas d'utilisation de locomotives électriques à contact (avant le tassement du support) :

h 1 = h kp. + 200 + 100,

h kp.– hauteur de suspension du fil de contact (pas moins de 1800 mm);

200mm– écart entre le fil de contact et le support ;

100mm– l'ampleur du tassement possible du support sous l'influence de la pression de la roche.

Pour les autres types de transport, hauteur heure 1 déterminé par construction graphique prenant en compte l'écart C entre l'équipement de transport et la canalisation de ventilation : lors du transport par locomotives électriques à batterie 250 mm, avec restauration manuelle – 200 mm.

Lors du transport par locomotive électrique à batterie :

h 1 = h + rét + 250 + 100,

Où h – hauteur de locomotive électrique, mm;

d t- diamètre de la canalisation de ventilation, mm.

Hauteur heure 1 en général, elle ne doit pas être inférieure à la hauteur de la machine de chargement avec le godet relevé (pour les PPN-1, cette hauteur est de 2250 mm) moins la hauteur de la couche de ballast, soit h 1 2250 mm.

Largeur d'excavation en clair le long de la couche de ballast :

l 2 = B + 2(h + h a) * ctg ;

Largeur libre d'ouverture le long du toit :

l 1 = B – 2(h 1 - h) * ctg ;

La hauteur de l'excavation depuis la couche de ballast jusqu'au support après tassement :

h 2 = h 1 + h une;

Superficie de la section transversale de l'excavation en clair après tassement :

SSt = 0,5(l 1 + l 2) * h 2;

Largeur de l'excavation brute le long de la toiture (lors de la fixation en quinconce avec serrage des côtés) :

l 3 = l 1 + 2d,

Où d - diamètre du poteau de support (pas moins de 160 mm).

La largeur de l'excavation le long du sol rugueux une fois fixée en quinconce avec serrage des côtés :

l 4 = B + ,

où h V= 320mm– hauteur du sol d'excavation au champignon du rail :

h c = h a + h b,

Où hb – hauteur de la couche de ballast.

Hauteur d'excavation du sol au support (avant tassement) :

h 3 ` = h 3 + 100,

Où . h 3- la hauteur de l'excavation depuis le sol jusqu'au sommet (après tassement).

Hauteur d'ébauche avant tassement en présence de serrage :

h 4 ` =h 3 ` + d + 50,

Où d– diamètre de l'échafaudage, mm;

50mm– épaisseur de serrage.

Hauteur d'excavation après tassement :

h 4 = h 4 ` - 100

Superficie de la section transversale de l'ébauche d'excavation avant tassement :

S 4 = 0,5(l 3 + l 4) * h 4 `

Tirage vertical égal à 100 mm, n'est autorisé qu'avec un support en bois.

Dans les chantiers, ils utilisent la pose de traverses en bois et la pose de voies à partir de rails. P24 pour chariots d'une capacité jusqu'à 2 m3. Lors de la réalisation des travaux d'exploration, des chariots sont utilisés VO-0,8 ; TB-0.7 Et VG-1,2 capacité respectivement 0,8 ; 0,7 ; 1.2 m. Lors du transport manuel de chariots VO-0.8 Et TB-0.7, ainsi que les locomotives électriques AK-2u utilisent des rails P18. Les traverses sont posées dans une couche de ballast d'une épaisseur de 160 mm, en les immergeant aux 2/3 de son épaisseur.

De forme voûtée rectangulaire, la hauteur libre de l'excavation est constituée de la hauteur du mur à partir du niveau de la couche de ballast et de la hauteur de la voûte ( riz. 2).

Hauteur de travail approximative H déterminé comme la hauteur libre plus l'épaisseur du support dans la voûte avec support en béton monolithique ou plus 50 mm avec béton projeté, ancrage (tige) et support combiné. Hauteur du mur depuis le niveau du champignon du rail jusqu'au talon de l'arche heure 1 lors du transport par locomotives électriques à batterie, elle est déterminée en fonction de la hauteur de la locomotive électrique. La hauteur des fouilles lors du transport par locomotives électriques à contact doit satisfaire aux conditions dans lesquelles des écarts minimaux sont assurés entre la locomotive électrique (chariot) et le support, ainsi qu'entre le pantographe et le support.

La hauteur du mur vertical depuis le niveau de la tapa jusqu'au talon de l'arc h 2 = 1800mm. Hauteur de la voûte h 0 accepté en fonction du coefficient de résistance de la roche sur l'échelle M.M. Protodyakonov.

Pour revêtement en béton monolithique avec un coefficient de résistance F =3:9, h 0 = B/3.

Pour béton projeté et support d'ancrage et dans les chantiers sans support F 12 ,h0 =B/3, et quand F 12, h 0 =B/4.

La courbe d'une voûte à trois centres (caisson) est formée de trois arcs : axial - R. et deux latéraux - r. Rayon de l'arc en fonction de sa hauteur :

Hauteur de la voûte	h 0	B/3	B/4
Rayon d'arc axial	R.	0,692	0,905
Rayon de l'arc latéral	r	0,262	0,173

Largeur de travail prévue B1 avec un support en béton, il s'agit de la largeur libre de l'excavation et de deux fois l'épaisseur du support, et avec du béton projeté, un ancrage et un support combiné - à partir de la largeur libre de l'excavation plus 100 mm.

Largeur libre de l'excavation à voie unique :

B = m + A + n

Largeur libre de l'excavation à double voie :

B = m + 2A + p + n,

Où m= 700mm; p = 200mm.

Hauteur de la paroi verticale de l'excavation à partir du champignon du rail :

h 1 = h 2 – h a = 1800 – 160 = 1640 mm.

Largeur de l'excavation brute avec béton projeté et support d'ancrage :

B 1 = B +2 = B + 100,

Où = 50mm– épaisseur du support prise en compte dans le calcul.

La section transversale de l'excavation à la lumière à la hauteur de la voûte h 0 = B/3:

Rue S. = B (h2 + 0,26B),

à h 0 = B/4: S St = B (h 2 + 0,175B),

Où h 2 = 1800mm - hauteur du mur vertical à partir du niveau de l'échelle (couche de ballast).

Hauteur du mur depuis le sol de fouille :

h 3 = h 2 + h b = h 1 + h B.

Paramètre de production en lumière à h0 =B/3:

P B = 2h 2 + 2,33B,

à h0 =B/4: .P B = 2h 2 +2219B

Zone de coupe transversale d'excavation grossière avec béton projeté, ancre, revêtement combiné avec h0 =B/3:

S h = B 1 (h 3 + 0,26B 1),

à h0 =B/4: S h = B 1 (h 3 + 0,175B 1).

Après avoir déterminé l'aire de la section transversale, nous prenons selon GOST 22940-85 la section standard la plus proche et notez ses dimensions pour des calculs ultérieurs. Selon cette norme, seule la section transversale libre de l'excavation est déterminée et la section transversale brute est déterminée en fonction de la forme de section transversale acceptée, du type et de l'épaisseur du support selon les formules ci-dessus.

Dans la table 1 Les sections typiques et l'équipement de base adopté lors du calcul de la section libre sont indiqués, ainsi que les dimensions des véhicules de base.

La profondeur des fosses est classiquement divisée en petites (jusqu'à 5 m), moyen (5 – 10) et profond (jusqu'à 40 m). La profondeur des fosses dépend du stade d'exploration et des conditions géologiques. Selon les propriétés physiques et mécaniques des roches, la méthode d'excavation et la conception du soutènement, les fosses sont de forme ronde ou rectangulaire. À mesure que la profondeur du trou augmente, la surface transversale dégagée augmente. Fosses jusqu'à 10 de profondeur m ont généralement un compartiment et avec une profondeur allant jusqu'à 20 m peut avoir deux compartiments. Sections typiques ( GOST 41-02-206-81), il est prévu de forer des trous avec une section transversale libre de 0,8 à 4 m3 et dimensions géométriques (tableau 2).

1. Sélection de la forme et calcul des dimensions de la section transversale de l'excavation

Lors de la réalisation des travaux, on distingue deux types d'opérations minières : principales et auxiliaires.

Les principales opérations minières sont celles qui sont réalisées en face des chantiers et concernent directement l'excavation et la sécurisation des chantiers.

Les opérations auxiliaires sont celles qui assurent des conditions normales pour réaliser les principales opérations de creusement du tunnel.

La section transversale de l'excavation dépend du but et des dimensions de l'équipement qui s'y trouve. Il existe des zones transversales de travaux horizontaux à l'air libre, bruts et après excavation. La surface libre est déterminée par les dimensions de l'excavation jusqu'au support, moins les surfaces occupées par la couche de ballast et l'échelle dans la section transversale de l'excavation. La zone brute est la zone conçue dans l'excavation. Lors de la détermination de cette surface, la surface occupée par le support, la couche de ballast, l'échelle et la traverse (avec les supports de cadre installés en quinconce) est ajoutée à la surface libre. La superficie réelle obtenue à la suite de l'excavation est généralement supérieure de 3 à 5 % ou plus à la superficie conçue.

Les dimensions transversales (largeur et hauteur) des ouvrages de transport dépendent des dimensions hors tout des wagons de transport et des locomotives électriques, sur les voies ferrées, du mode de déplacement des travailleurs dans les chantiers et de la quantité d'air fournie pour la ventilation.

S'il y a des voies ferrées dans l'excavation pour la circulation des personnes, un chemin (passage) d'une largeur d'au moins 700 mm est prévu, qui doit être maintenu à une hauteur de 1800 mm du niveau de l'échelle (couche de ballast) .

Basé sur des conditions spécifiques : f = 16 ; stabilité - moyenne ; la durée de vie de l'excavation est de 16 ans, nous choisissons une forme d'excavation voûtée, projetée avec fixation en béton

1. Calculez la section transversale de la hauteur d’excavation.

un. Hauteur de la structure de la voie ferrée h 0, mm

h 0 = h b + h w + h p + h p, mm ;

Où : h 0 - la hauteur de la structure supérieure du chemin d'excavation, est choisie selon les normes stipulant l'ESP, mm ;

h b - hauteur de la couche de ballast, mm ;

h p - hauteur du revêtement sous le rail, mm ;

h r - hauteur de la voie ferrée, mm ;

h 0 = 100 + 420 + 20 + 135 = 375 (mm).

2. Hauteur du matériel roulant h, mm

3. Hauteur de la section à parois droites de l'excavation.

h 1 = 1800 (mm).

4. Hauteur libre de l'excavation.

h 2 = h 1 +h b +1/3h w, mm ;

h2 =1800+135+20+1/3*120=1995 (mm).

Où : h 1 - hauteur de la section à parois droites de l'excavation, mm ;

h b - hauteur de la couche de ballast, choisie selon les normes prescrivant l'ESP, mm ;

h w - hauteur de la poutre dormante, mm ;

5. La hauteur des travaux dans le noir.

h 3 = h 0 + h 1, mm ;

h3 = 375 + 1 800 = 2 175 (mm).

6. Hauteur libre du plafond voûté.

h h = 1/3*V, mm ;

hh =1/3*2250=750 (mm).

7. La hauteur du plafond voûté du sous-sol.

h 5 = h h + T cr. , mm;

h5 = 750 + 50 = 800 (mm).

8. La largeur libre de l'excavation est calculée.

B = n+A+m,mm;

H=200+1350+700=2250 (mm).

Où : B est la largeur libre de l'excavation, en mm ;

n est l'écart entre le support et le matériel roulant, mm ;

A est la largeur du matériel roulant, en mm ;

m - passage gratuit pour les personnes, mm ;

9. Largeur de travail dans le noir.

B 1 =B+2* T cr. , mm;

B1 =2250+100=2350 (mm).

10. Zone de coupe transversale dégagée.

Rue S. = V*(h2 +0,26*V)

Rue S. = 2250*(2745+0,26*2250) =7,4 m2

11. Zone de coupe transversale en noir.

S noir = V 1 *(h 3 +0,26* V 1)

S noir = 2350*(2960+0,26*2350) =8,3 m2

12. Vitesse du flux d'air.

V = Q air / S c in, m/s ;

V = 18/7,4 = 2,4 m/s ;

Où : V est la vitesse de déplacement du flux de ventilation à travers l'exploitation minière, réglementée par les règles de sécurité, m/s ;

Q air - la quantité d'air traversant les chantiers, m 3 /s ;

S c in - surface de la section transversale de l'excavation à l'air libre, m 2 ;

Puisque V = 2,4 m/s, alors 0,25 ? V? 8.0 satisfait aux exigences du HPB, cette section a donc été calculée correctement.

13. Section dans la pénétration.

S pr =1,03* S noir, m

Spr =1,03* 8,3 =8,7 (m)

En fonction des propriétés physiques et techniques des roches, la durée de vie de l'excavation, l'influence éventuelle des opérations minières, la forme de la section transversale, les matériaux et le type de support sont sélectionnés...

Sélection et justification de la technologie, mécanisation et organisation de la marche humaine

Pour cette production, nous obtenons un produit spécial. profil SPV-17. Sélectionnez spécial profil par facteur économique. Pour spécial Le profil SVP-17 a les caractéristiques suivantes : = 18774, ce qui correspond à l'intervalle = 18700 - 20700. W(1) = 50,3 Р(1) = 21,73 Tableau 2...

Choisir une méthode de protection et un type de support minier

La figure 2.1 montre l'emplacement de la mine par rapport aux roches contenant le filon de charbon. Du point de vue de la protection des travaux miniers, il est certainement avantageux d'utiliser une fraiseuse pour effectuer ces travaux...

Unité de calcul hydraulique des ouvrages hydrauliques

Déterminer les dimensions de la section revient à déterminer la largeur le long du fond et la profondeur de remplissage en fonction des paramètres donnés (débit Q, pente i, coefficients de rugosité n et pentes m)...

Coupe transversale à double voie

Lors de l'élaboration d'un projet d'excavation, la question du choix de la forme et des dimensions de la section transversale est la plus importante. Pour les travaux d'exploration horizontaux, la norme est celle des formes de section transversale à voûte rectangulaire et trapézoïdale...

Organisation et conduite des travaux d'exploration minière

Étant donné que la tâche ne précise pas la sélection d'un échantillon technologique, nous réduirons Sm à l'échantillon standard le plus proche conformément à GOST : 1) en nous basant sur le fait que la profondeur de la fosse est de 30 m...

L'exploitation minière souterraine

Nous déterminons la section transversale du puits vertical principal à l'aide des formules et la précisons selon le tableau 4.2 : SВ = 23,4 + 3,6 AG, (5) où AG est la capacité de production annuelle de la mine, en millions de tonnes. SВ = 23,4 + 3,6 1 ,4 = 28,44 m2...

La réalisation d’opérations minières perturbe l’état de contrainte stable des roches. Des zones de contraintes élevées et faibles se forment autour du contour de l'excavation. Pour éviter l'effondrement des roches, l'excavation est sécurisée...

Réaliser une exploration minière

4.1 Calcul de la section transversale d'une mine trapézoïdale Détermination des dimensions de la mine à ciel ouvert. Largeur de fouille à voie unique au niveau du bord du matériel roulant : B= m + A + n1, m Où : m = 0...

Étant donné que l'excavation de Bremsberg a une durée de vie de 14 ans, il est recommandé de l'excavation avec une forme de section cintrée, de la fixer avec un support en arc de cadre et des attaches en béton armé...

Projet technologique pour l'exploitation minière souterraine horizontale

La forme de la section transversale de l'excavation est choisie en tenant compte de la conception et du matériau du support, qui sont à leur tour déterminés par la stabilité des roches sur les côtés et le toit de l'excavation...

Technologie pour développer des galeries dans les roches dures

1. La quantité d'air qui doit traverser la mine pendant son exploitation est déterminée : (1) où est un coefficient qui prend en compte l'irrégularité du débit d'air, l'extraction de charbon se fait-elle dans les zones...

Introduction

Pendant la période de déclin économique général et d'inflation dans le pays, les problèmes nationaux liés à l'extraction du charbon se sont intensifiés.

Le charbon est le principal type de combustible énergétique, ainsi que de matières premières techniques destinées à la cokéfaction et utilisées dans les industries métallurgiques et chimiques pour produire des combustibles liquides et gazeux.

En termes de réserves de charbon, la Russie occupe l'une des premières places au monde et le bassin houiller de Kuzbass est le premier en Russie en termes de production de charbon.

Les travailleurs de l'industrie charbonnière sont confrontés à la tâche d'augmenter constamment la production de charbon tout en réduisant son coût, ce qui constitue une condition indispensable à la survie dans les conditions économiques actuelles.

Pour atteindre ses objectifs, l'industrie charbonnière concentre ses efforts sur les domaines suivants : travailler en permanence sur les questions de mécanisation globale et d'automatisation des processus de production, ce qui crée les conditions préalables à l'extraction du charbon sans la présence constante de personnes au front, ce qui contribue à augmenter productivité du travail et réduire le coût du charbon extrait.

Une nouvelle augmentation de la production de charbon est étroitement liée au rythme des travaux de développement. Il est nécessaire d'utiliser plus largement et universellement des systèmes de contrôle automatisés pour les processus de production dans les phases de développement afin de préparer en temps opportun et de haute qualité le front de production. Le choix des schémas technologiques optimaux pour la réalisation des travaux est une condition indispensable pour un travail performant et sûr dans les chantiers d'aménagement ; le but de ce projet de cours est d'élaborer un passeport pour la mise en place et la fixation d'une chaussée de ventilation.

1 CARACTÉRISTIQUES MINIÈRES ET GÉOLOGIQUES DE LA FORMATION Breevsky

La profondeur de développement de la couture est de 350 à 490 m.

Le filon a une structure complexe, constitué de 3 packs de charbon, séparés par des couches rocheuses d'une épaisseur de 0,04 m à 0,25 m, représentées par du mudstone très fracturé, d'épaisseur faible et moyenne f = 2,5 - L'épaisseur totale du filon varie de 2,1 -2,15 m et d'une épaisseur moyenne de 2,12 m.

Dans la veine, il y a des inclusions de « pyrites », force f = 7-8, de forme ovale allongée avec des dimensions allant jusqu'à 2x0,5x0,5, confinées à la partie médiane de la veine de charbon.

L'hypsométrie de la formation est ondulée. L'angle de pendage de la formation est de 16 0 (au niveau de la galerie de ventilation n° 173) à 0 0 (au niveau de la chambre d'installation n° 1732).

La teneur en gaz naturel de la formation est de 8 à 13 m 3 /t.

Résistance du charbon f= 1,5-2, résistance à la coupe du charbon 15 MPa.

Selon la tendance de la formation à l'inflammation spontanée, elle appartient au groupe III des formations non dangereuses. Dangereux en raison de l'explosivité de la poussière de charbon et du méthane.

La couche est représentée par du charbon brillant avec une prédominance de composants du groupe vitrinite. L'intervalle supérieur du toit principal de la formation est représenté par du grès fracturé à grains fins, résistant, jusqu'à 12 m d'épaisseur, f = 6-7.

L'intervalle inférieur du toit principal de la formation d'une épaisseur allant jusqu'à 4 m est représenté par du grès à grains fins, fort f = 6-7, du mudstone fracturé en couches d'une épaisseur allant jusqu'à 2 m, f = 3-4 avec une couche de charbon dans la partie supérieure jusqu'à 1 mètre d'épaisseur (formation Nadbreevsky).

La première étape de l'effondrement du toit principal est de 35 à 40 m de retrait de lave de la chambre de montage, l'étape suivante est de 8 à 12 m.

Le toit immédiat de la formation est représenté par de l'argilite gris foncé, en couches de résistance moyenne, fracturée, jusqu'à 8 m d'épaisseur, f = 3-4. La limite inférieure du toit immédiat à une épaisseur de 0,35 à 0,85 m, en tenant compte du « faux » toit, est représentée par une argilite faible avec des intercalaires de charbon d'une épaisseur de 0,05 à 0,2 m et sujette à l'effondrement de la voûte sur toute l'épaisseur. du toit.

Le faux toit est représenté par du mudstone fracturé gris foncé, d'une épaisseur de 0,30-0,80 m f = 1,5-2.

Le sol immédiat de la formation est représenté par du siltstone à grains fins, de résistance moyenne, fissuré, jusqu'à 8 m d'épaisseur, f= 4.

Le faux sol est représenté par du mudstone gris clair, de force f=2. L'épaisseur du faux sol varie de 0,08 à 0,15 m, avec une épaisseur moyenne de 0,10 m. Lorsqu'il est mouillé, il est sujet au soulèvement.

D'un point de vue tectonique, la zone est simple, mais la possibilité de rencontrer des perturbations de faible amplitude (jusqu'à 1,5 m) ne peut être exclue.

2.Choix de la forme de la section transversale et du type de support de mine.

Ce projet envisage l'installation d'un four à convoyeur, conçu pour transporter la masse rocheuse et laisser passer un flux de ventilation. L'expérience scientifique et pratique a établi la faible efficacité des supports cintrés et à crémaillère.

Ces types de supports ne supportent pas de charge préliminaire, ne renforcent pas le toit de l'excavation, demandent beaucoup de main-d'œuvre à installer, sont coûteux et ont un petit domaine d'application en termes d'efficacité. De plus, le facteur temps réduit la stabilité du support et complique considérablement le travail des supports motorisés lors de l'exploitation minière.

Dans la pratique mondiale, divers types de supports d'ancrage sont largement utilisés, qui assurent différents degrés de renforcement des roches de la voûte de la mine, éliminant ainsi l'effondrement des roches. Sur cette base, nous acceptons l'ancrage de l'excavation et la forme de la section transversale est rectangulaire.

Détermination des dimensions et de la section transversale de l'excavation.

Ce projet envisage la construction d'une galerie de ventilation conçue pour transporter la masse rocheuse et laisser passer un flux de ventilation.

La section transversale de la dérive en clair est déterminée par calcul basé sur la vitesse admissible du flux d'air, les dimensions hors tout du matériel roulant, en tenant compte des écarts minimaux admissibles et du degré de tassement du support après exposition à la pression des roches. Une distinction est faite entre la surface de la section transversale de l'excavation à l'air libre - il s'agit de la surface de la section transversale à l'intérieur du contour du support d'excavation ; - la surface de la section transversale de l'excavation dans le tunnel - celle-ci est la surface de la section transversale de l'excavation sans tenir compte du support. Selon les exigences du PB, la section transversale minimale d'une galerie de convoyeur est de 6,0 m2, la hauteur minimale est de 1,8 m.

La largeur libre de l'excavation à une hauteur de 1,8 m est déterminée par la formule

B sv = m + A 1 + n m

où : En St - la largeur libre de l'excavation, m ;

A 1 - dimensions du conteneur monorail, m

n est l'écart entre le conteneur et le support côté marche, m

m est l'écart entre le conteneur et le support côté non-déplacement, m

Bsv = 0,3+1,4+0,85=2,95 m

Riz. 1. Coupe transversale de la fouille

Sur la base de la largeur résultante de l'excavation, nous acceptons la section transversale typique dans la pénétration S st = 13,9 m 2, S prox = 14,0 m 2.

Les dimensions d'une section typique sont résumées dans le tableau 2.6.1.

Nous vérifions la section transversale acceptée de la mine en utilisant la vitesse de l'air maximale autorisée à l'aide de la formule :

V = Q/ 60*S lumière m/sec

où : V est la vitesse de l'air traversant les chantiers, m/sec

Q est la quantité d'air traversant les chantiers, m 3 /min.

V = 4000 /60*13,9= 926,66 m 3 /sec.

La vitesse de l'air résultante répond aux exigences des règles de sécurité, V min = 0,25 m/sec. Vmax 4 m/s

Tableau 2.6.1 Dimensions de la section transversale de la chaussée

Calcul de la prise en charge.

Sélection du matériel de support

Le choix du matériau de support est effectué en fonction de la durée de vie prévue de l'excavation, de l'ampleur et de la direction de la pression de refoulement, de la forme de la section transversale de l'ouverture de la mine, de la conception du support et des exigences des règles de sécurité. .

Les matériaux de fixation doivent répondre aux exigences de base suivantes : avoir une résistance élevée, être stable dans le temps, avoir un faible coût, être ininflammable, etc.

Le support à ossature en bois est utilisé avec une durée de vie allant jusqu'à 2 à 3 ans dans des roches stables et moyennement résistantes. Le support à ossature métallique est utilisé avec une durée de vie allant jusqu'à 10 à 15 ans dans différentes conditions géologiques et minières.

Le béton monolithique et les revêtements en béton armé sont utilisés dans les travaux d'investissement, et les revêtements préfabriqués en béton armé et en tubes sont utilisés dans les travaux d'investissement et autres travaux avec une longue durée de vie et dans différentes conditions géologiques et minières.

Étant donné que la durée de vie de la galerie de ventilation peut aller jusqu'à trois ans, nous acceptons le support d'ancrage dans le projet

Informations connexes.

Pour les galeries et autres chantiers miniers souterrains, on distingue les concepts suivants : surface de section brute - sans fixation ; « dans la lumière » - développement fixe ; "dans le tunnel" - en tenant compte des imprécisions dans la découpe des contours des chantiers miniers, environ 10 % plus grands que la section "rugueuse". Lors de l'excavation, ils respectent les dimensions standard de l'excavation dans sa section transversale, qui prend soit une forme trapézoïdale lors de l'utilisation d'un support en bois, soit une forme voûtée-rectangulaire lors de l'utilisation d'un support en béton.

L'aire de la section transversale « brute » est calculée en tenant compte du diamètre des éléments de support et de la largeur des interstices entre le support et les parois de l'excavation. La section transversale est également choisie en fonction de l'utilisation du soutènement, de la hauteur de l'excavation, des écarts entre le soutènement et les roches latérales, de la hauteur et de la largeur de l'équipement de transport, de la largeur du passage libre et de la hauteur du couche de ballast. Pour calculer la largeur de l'excavation le long du toit et de la base ainsi que la surface de la section transversale, les écarts admissibles entre les murs, le toit de l'excavation et les équipements de transport sont pris en compte, qui sont établis sur la base des exigences de sécurité et sont données dans la littérature de référence.

Tous les chantiers miniers horizontaux sont creusés avec une certaine élévation (0,002-0,008) pour éliminer l'eau des chantiers par gravité.

Une galerie est une excavation horizontale qui n’a pas d’accès direct à la surface terrestre, passant le long de la direction des corps minéraux lorsqu’ils sont inclinés, et lorsque le corps est horizontal, dans n’importe quelle direction sur la longueur du gisement.

Un travers-banc est une excavation horizontale qui n'a pas d'accès direct à la surface de la terre, passant à travers les roches encaissantes ou le long du corps d'un minéral selon un angle par rapport à leur direction, le plus souvent à travers la direction.

Ort passe par la puissance du minéral et ne dépasse pas ses limites.

La coupe est faite à partir d'une autre excavation à n'importe quel angle par rapport au corps minéral et peut s'étendre au-delà de ses limites. La longueur est généralement petite et ne dépasse pas 20 à 30 m.

Travaux verticaux.

Une fosse est une excavation verticale de section carrée, rectangulaire ou ronde (les fosses à section ronde sont appelées dudok), qui a un accès direct à la surface de la terre. Les fouilles donnent souvent lieu à des chantiers horizontaux : déblais, travers-bancs, galeries.

Il a des dimensions standards à la lumière et le plus souvent une forme de section rectangulaire (Fig. 5, 6 ; Tableau 2). La section transversale d'une fosse dépend généralement de sa profondeur. Des puits d'une section de 0,8 et 0,9 m2 sont forés jusqu'à une profondeur de 20 m, des fosses d'une section de 1,3 m2 sont forées jusqu'à une profondeur de 30 m, 3,2 m2 sont destinés à être forés pour une profondeur allant jusqu'à 40 M. La section transversale et les dimensions de la fosse sont grossièrement déterminées en fonction de l'épaisseur du support. La section transversale réelle de la pénétration est un peu plus grande. Une augmentation de la superficie de 1,04 à 1,12 fois est autorisée.

L'unité de creusement du tunnel est généralement composée de trois personnes : deux en surface, une dans la fosse ; avec une section transversale supérieure à 2 m2, deux tunneliers peuvent travailler en front de taille.

Le puits de mine a une section transversale plus grande que les fosses et une plus grande profondeur. La forme de la section transversale est généralement carrée et sa taille varie de 4 à 6 à 10 à 16 m2 (en fonction de la profondeur, du volume de travail et des délais). A accès à la surface de jour; Dans certains cas, le puits de mine est creusé à partir de chantiers souterrains horizontaux, tels que des galeries, et est appelé « aveugle ».

Gesenk, contrairement à un puits de mine, n'a pas d'accès direct à la surface et est utilisé pour faire descendre des charges et des personnes des horizons supérieurs vers les horizons inférieurs.

Travaux inclinés.

La pente suit le pendage du gisement minéral. Lors de l’extraction de minéraux, il est généralement utilisé pour soulever des charges de l’horizon inférieur vers l’horizon supérieur.

Le Bremsberg longe également la chute du gisement minéral, mais contrairement à la pente, il sert à faire descendre les charges et les personnes de l'horizon inférieur vers l'horizon supérieur.

Une fouille de soulèvement est un ouvrage qui n'a pas accès à la surface diurne et s'étend de bas en haut sous n'importe quel angle.

2. Méthodes et moyens de réalisation des travaux de creusement de tunnels

2.1. Caractéristiques minières et classifications des roches

Les propriétés physiques et mécaniques des roches sont les principaux facteurs déterminant le choix des équipements et de la technologie minière. Les plus importantes de ces propriétés sont la résistance et la stabilité.

La résistance est une caractéristique complexe des roches, caractérisant leur résistance à la destruction et dépendant de propriétés telles que la dureté, la viscosité, la fracturation et la présence d'intercalaires et d'inclusions. Le concept de forteresse a été introduit par le prof. M. M. Protodyakonov, qui a proposé d'utiliser le coefficient de résistance f pour le quantifier. En première approximation, la valeur de f est inversement proportionnelle à la résistance ultime à la compression de la roche. Le coefficient de résistance étant lié à la résistance des roches, il peut être calculé dans le cas le plus simple à l'aide de la formule

où est la résistance à la compression des roches, Pa, pour de nombreuses roches elle varie de 5 à 200 MPa.

Sur la base de leur résistance à la destruction par des forces extérieures, les roches sont classées selon leur résistance relative, leur travail de destruction spécifique, leur aptitude au forage et leur explosivité.

La classification des roches selon leur résistance a été élaborée par M. M. Protodyakonov en 1926. Selon cette classification, toutes les roches sont divisées en 10 catégories. La première catégorie comprend les roches les plus résistantes (f = 20), la dixième catégorie comprend les roches flottantes les plus faibles (f = 0,3),

Le choix de la méthode d'enlèvement explosif des roches d'un massif est influencé par l'explosivité, entendue comme la résistance de la roche à la destruction par explosion. L'explosibilité est déterminée par la quantité d'explosif standard nécessaire pour détruire une roche d'un volume de 1 m3 (un indicateur de consommation explosive spécifique). Pour déterminer la consommation spécifique d'explosifs (kg/m3) par rapport à des roches spécifiques, diverses classifications de roches basées sur l'explosivité sont utilisées, par exemple la Classification Unifiée des Roches basée sur la forabilité et l'explosivité du Prof. A. F. Soukhanova.

La forabilité d'une roche caractérise sa capacité à résister à la pénétration d'un outil de forage dans celle-ci et l'intensité de la formation d'un trou ou d'un trou dans la roche sous l'influence des forces apparaissant lors du forage. La forabilité de la roche est caractérisée par la vitesse de forage (mm/min), moins souvent - par la durée de forage de 1 m de trou (min/m).

Une classification unifiée des roches selon leur capacité de forage a été élaborée par le Bureau central des normes du travail industriel pour réglementer les travaux d'exploration minière. La forabilité est la résistance de la roche à l'action destructrice d'un outil pendant le processus de forage.

Le principal critère d'attribution des roches à l'une ou l'autre catégorie en termes de forabilité est le temps machine de forage d'un trou de 1 m dans des conditions standards. Dans cette classification, les roches sont divisées en 20 catégories et, selon leur forabilité, elles sont classées uniquement dans les catégories IV à XX. Les roches des catégories I à III doivent être extraites avec des marteaux-piqueurs.

D'autres classifications ont été développées pour calculer des normes et divers indicateurs de consommation liés aux processus de production individuels (par exemple, la classification unifiée des roches par forabilité et exploitabilité, basée sur la vitesse de forage et la consommation spécifique d'explosifs).

La stabilité des roches est leur capacité à maintenir leur équilibre lorsqu’elles sont exposées. La stabilité des roches dépend de leur structure et de leurs propriétés physiques et mécaniques, de l'ampleur des contraintes apparaissant dans le massif rocheux. La stabilité des roches est l'un des principaux critères de sélection des systèmes miniers souterrains, déterminant ses paramètres et les méthodes de sécurisation des chantiers miniers.

En fonction de leur stabilité, les roches sont classiquement divisées en cinq groupes.

Roches très instables qui ne permettent pas d'exposer le toit et les côtés de la mine. Ceux-ci comprennent des roches flottantes, meubles et meubles.

Roches instables qui permettent une certaine exposition des côtés de l'excavation, mais nécessitent la construction d'un soutènement après l'excavation. Ces roches comprennent des sables humides, des graviers faiblement cimentés, des roches gorgées d'eau ou fortement détruites de résistance moyenne.

Rochers de stabilité moyenne, permettant une exposition de la toiture sur une surface relativement importante, mais nécessitant la mise en place d'un soutènement lors d'une exposition prolongée. Ce sont des roches tendres assez compactées, de résistance moyenne, moins souvent fortes et fissurées.

Des roches stables permettent d'exposer le toit et les côtés sur une grande surface ; un entretien n'est requis qu'à certains endroits. Ce sont des races douces, de force moyenne et fortes.

Les très stables permettent une exposition sur une surface importante et pendant une longue période (des dizaines d'années) sans les entretenir. Il n’est pas nécessaire de sécuriser les excavations dans de telles roches.

Tableau 3

Classification unifiée des roches selon leur capacité de forage avec des marteaux perforateurs et des perceuses électriques pour la standardisation des travaux miniers

Nom des races :

I 0,1 L'argile est sèche, meuble en décharges. Le lœss est meuble et humide. Sable. Le loam sableux est meuble. Tourbe et couche végétale sans racines.

II 0,3 Gravier. Le terreau est léger, semblable à du loess. Tourbe et couche végétale avec racines ou avec un petit mélange de petits cailloux et de pierre concassée.

III 0,5 Galets dont la taille varie de 10 à 40 mm. L'argile est molle et grasse. Sols sablo-argileux. Dresva. Glace. Le terreau est lourd. Pierre concassée de différentes tailles.

IV 0,8-1,0 Galets dont la taille varie de 41 à 100 mm. L'argile est schisteuse, morainique. Sols de galets concassés liés par de l'argile. Sols sablo-argileux liés par de l'argile. Sols sablo-argileux avec inclusion de galets, pierres concassées et rochers. Les sels sont à grains fins et moyens. Loams lourds avec un mélange de pierre concassée. Les charbons sont très doux.

V 1.2 Siltstones argileux, faiblement cimentés. Les mudstones sont faibles. Conglomérats de roches sédimentaires. Minerais d'oxyde de manganèse. Marnes argileuses. Roches gelées des catégories I-II. Grès, faiblement cimentés à ciment argilo-sableux. Les charbons sont mous. Petits nodules de phosphorite.

VI 1.6 Le gypse est poreux. Dolomites affectées par les intempéries. Le minerai de fer est bleu. Calcaires talvanisés. Catégories de pergélisol III-V. Les roches du Crétacé sont molles. La marne est inchangée. Les minerais sont des argiles ocres avec inclusion de nodules de minerai de fer brun jusqu'à 50 %. Pierre ponce. Les schistes sont carbonés. Ravir. Charbons de résistance moyenne avec des plans de stratification clairement définis