Pentru lucrări orizontale de minerit și explorare s-au stabilit două forme de secțiune transversală: trapezoidală (T), boltă dreptunghiulară cu boltă de cutie (PS).

Există zone de secțiune transversală de lucrări orizontale în aer liber, în tunel și în brut. Zona liberă (5 SV) este suprafața cuprinsă între suportul de excavare și solul acestuia, minus suprafața în secțiune transversală care este ocupată de stratul de balast turnat pe solul de excavare.

Zona în săpătură (5 P|)) este zona săpăturii, care este obținută în timpul procesului înainte de construcția suportului, așezarea căii ferate și instalarea stratului de balast, pozarea utilităților (cabluri, conducte de aer, apă etc.). Zona brută (5 8H) - zona de excavare care se obține în timpul calculului (zona de proiectare).

Deoarece 5 HF = 5 SV + 5 cr, atunci calculul ariei secțiunii transversale a excavației începe cu un calcul în aer liber, unde 5 cr este secțiunea transversală a excavației ocupată de suport; Кп„ - coeficientul de căutare a secțiunii transversale (coeficientul de secțiune transversală în exces - KIS).

Dimensiunile secțiunii transversale a deschiderilor orizontale în spațiu liber sunt determinate în funcție de condițiile de amplasare a echipamentelor de transport și a altor dispozitive, ținând cont de degajările necesare reglementate de Normele de siguranță.

În acest caz, este necesar să se ia în considerare următoarele cazuri posibile de excavare și calcul de secțiune transversală:

1. Lucrarea se execută cu prindere și mașina de încărcare funcționează în lucru fix. În acest caz, calculul se efectuează pe baza celor mai mari dimensiuni ale materialului rulant sau mașinii de încărcare.

2. Sapatura este parcursa cu sprijin, dar suportul ramane in urma fatadei cu mai mult de 3 m. In acest caz, masina de incarcare functioneaza in partea nesustinuta a excavatiei.

Atunci când se calculează dimensiunile ariei secțiunii transversale pe baza celor mai mari dimensiuni ale materialului rulant, este necesar să se facă un calcul de verificare (Fig. 11):

t + B + p">al doilea + 2*2+ T+ In sat+ P; N r + th 3 > Az +<* + Și-

O defalcare a datelor este prezentată mai jos.

3. Lucrarea se efectuează fără prindere. Atunci măriți-l! secțiuni transversale calculate
se bazează pe cele mai mari dimensiuni ale echipamentelor de tunel sau mobile
compoziţie.

Dimensiunile principale ale vehiculelor subterane sunt standardizate cu scopul de a tipifica secțiunile de lucru, proiectarea echipamentelor de sprijin și de tunel.

Pentru lucrări de formă trapezoidală, secțiunile standard au fost dezvoltate folosind suport solid, suport eșalonat, cu doar acoperișul strâns și cu acoperișul și lateralele strânse.

Secțiunile tipice ale lucrărilor cu bolți dreptunghiulare sunt prevăzute fără suport, cu ancora, beton împușcat și suport combinat

Presiunea stâncii

Crearea condițiilor de funcționare sigure pentru structurile subterane este una dintre sarcinile principale de asigurare a durabilității lucrărilor miniere. Impactul tehnogen al mineritului asupra mediului geologic duce la noua sa stare. (Mediul geologic se referă aici la spațiul fizic (geologic) real din interiorul scoarței terestre, care este caracterizat de un anumit set de condiții geologice - un set de anumite proprietăți și procese).

Din punct de vedere cantitativ și calitativ, în jurul obiectului geologic apar noi câmpuri de forță ca parte a mediului geologic, care se manifestă la limita lucrărilor miniere - masa de rocă, i.e. în limite mici ale masei de rocă din jurul minei.

Forțele care apar în masivul care înconjoară deschiderea minei se numesc presiunea rocii. Presiunea rocilor din jurul lucrărilor este asociată cu redistribuirea tensiunilor în timpul construcției acestora. Se manifestă sub formă;

1) deplasarea elastică sau elastic-vâscoasă a rocilor fără distrugerea acestora;

2) formarea alunecărilor de teren (locală sau regulată) în slab, fracturat și

roci fin stratificate;

3) distrugerea și deplasarea rocilor (în special, formarea rocii) sub influența unor solicitări extreme în masiv de-a lungul întregului perimetru al secțiunii de excavare sau în secțiunile sale individuale;

4) extrudarea rocilor în excavație din cauza curgerii de plastic, în special din sol (încărcare rocilor).

Se disting următoarele tipuri de presiune a rocii:

1. Vertical - actioneaza vertical asupra suportului, masa de rambleu si este o consecinta a presiunii masei rocilor supraiacente.

1. Lateral - face parte din presiunea verticală și depinde de grosimea rocilor aflate deasupra lucrărilor sau a stratului dezvoltat și de caracteristicile inginerie și geologice ale rocilor.

3. Dinamic - are loc la rate mari de aplicare a sarcinilor: explozie, explozia de roci, prăbușirea bruscă a rocilor de acoperiș etc.

4. Primar - presiunea rocilor la momentul excavarii.

5. Stabil - presiunea rocilor după excavare a trecut după ceva timp și nu se modifică pentru o perioadă lungă de funcționare.

6. Instabil - presiune care se modifică în timp din cauza operațiunilor miniere, fluajului rocilor și relaxării stresului.

7. Statică - presiunea rocii în care forțele de inerție sunt absente sau foarte mici.

Complexitatea crescândă a condițiilor în care se desfășoară mineritul (construcții subterane) (adâncimi mari de dezvoltare, permafrost, seismicitate ridicată, fenomene neotectonice, accelerare și creștere a volumului impactului tehnogen etc.), precum și nivelul de dezvoltare a știința au făcut posibilă crearea unora moderne care sunt mai apropiate de cele reale.metode de calcul al presiunii rocilor.

A apărut o nouă direcție științifică - mecanica structurilor subterane. Aceasta este o carte despre principiile și metodele de calcul al structurilor subterane pentru rezistență, rigiditate și stabilitate sub influențe statice (presiunea rocilor, presiunea apei subterane, schimbările de temperatură etc.) și dinamice (explozire, cutremure). Ea dezvoltă metode de calcul al structurilor de susținere.

Mecanica structurilor subterane a apărut ca urmare a dezvoltării mecanicii rocilor - o știință care studiază proprietățile și modelele modificărilor stării de tensiune-deformare a rocilor în vecinătatea unei lucrări, precum și modelele de interacțiune ale rocilor. cu sprijinul lucrărilor miniere pentru a crea metode adecvate de control al presiunii rocilor. Mecanica structurilor subterane operează cu modele mecanice ale interacțiunii suportului cu masa de rocă, ținând cont de starea geologică a rocilor din jurul săpăturii și diagrame de proiectare ale suportului.

Analiza modelelor mecanice și a schemelor de calcul se realizează folosind metode ale teoriei elasticității, plasticității și fluajului, teoria fracturii, hidrodinamică, mecanică structurală, rezistența materialelor, mecanică teoretică.

Pentru lucrări miniere și de explorare deschise, justificați metoda de excavare, echipamentul utilizat și, în conformitate cu unghiul de repaus natural al rocilor, selectați și justificați forma și dimensiunile secțiunii transversale, ținând cont de adâncimea de proiectare a rocilor. lucru.

Pentru minerit subteran și lucrări de explorare, justificați metoda de excavare și echipamentul minier corespunzător, selectați și justificați forma și dimensiunile secțiunii transversale a lucrării în aer liber.

În funcție de proprietățile fizice și mecanice ale rocilor, precum și de dimensiunile echipamentelor de transport și tehnologice (locomotive electrice, cărucioare, mașini de încărcat), ținând cont de dimensiunea golurilor prevăzute de regulile de siguranță (PB) în timpul explorării geologice se determină dimensiunile secțiunii transversale a lucrărilor miniere în aer liber. Dimensiunile deschiderilor din tunel sunt determinate ținând cont de grosimea suportului și a tiranților, precum și de înălțimea dispozitivului de cale (balast, traverse, șine).

Exploatarea minieră poate fi efectuată cu sau fără suport. Ca materiale de fixare se folosesc lemn, beton, beton armat, metal și alte materiale. Forma secțiunii transversale poate fi: dreptunghiulară, trapezoidală, boltită, rotundă, eliptică.

Lucrările de explorare orizontale și înclinate, de regulă, au o durată de viață scurtă, astfel încât principalul suport este lemnul, forma secțiunii transversale este trapezoidală. Când conduceți fără fixare, forma secțiunii transversale este boltită dreptunghiulară.

Pentru o secțiune transversală trapezoidală a unei mine care lucrează cu transport feroviar ( orez. 1) Se recomandă calcularea ariei secțiunii transversale a săpăturii în următoarea secvență.

Pe baza dimensiunilor (lățimea și înălțimea) locomotivei sau căruciorului electric utilizat (pentru remorcare manuală), lățimea liberă a excavației cu o singură cale se determină la nivelul marginii materialului rulant:

B = m + A + n`

și lățimea minei cu două căi:

B = m + 2A + p +n`

m– dimensiunea golului la nivelul marginii materialului rulant, mm(luat egal cu 200 – 250 mm);

p- decalajul dintre compuși, mm (200mm);

n`- dimensiunea pasajului pentru persoane la nivelul marginii materialului rulant, mm:

n` = n + * ctg ;

n– dimensiunea pasajului la o altitudine de 1800 mm de la nivelul stratului de balast, egal cu cel puțin 700 mm;

h –înălțimea locomotivei electrice (cărucior) de la capul șinei, mm;

h a- înălțimea suprastructurii căii de la stratul de balast până la capul șinei, egală cu 160 mm;

83 0 – unghiul de înclinare a rafturii, adoptat conform GOST 22940-85 pentru lucrări de explorare.

Înălțimea de lucru de la capul șinei până la vârf în cazul utilizării locomotivelor electrice de contact (înainte de așezarea suportului):

h 1 = h kp. + 200 + 100,

h kp.– înălțimea suspensiei firului de contact (nu mai puțin de 1800 mm);

200 mm– gol între firul de contact și suport;

100 mm– cantitatea de tasare posibilă a suportului sub influența presiunii rocilor.

Pentru alte tipuri de transport, inaltime h 1 determinată de construcţie grafică ţinând cont de gol Cîntre echipamentul de transport și conducta de ventilație: la transportul cu locomotive electrice cu baterie 250 mm, cu rollback manual – 200 mm.

La transportul cu locomotiva electrică cu baterie:

h 1 = h + d t + 250 + 100,

Unde h –înălțimea locomotivei electrice, mm;

d t- diametrul conductei de ventilație, mm.

Înălţime h 1în general, nu ar trebui să fie mai mică decât înălțimea mașinii de încărcare cu cupa ridicată (pentru PPN-1 această înălțime este de 2250 mm) minus înălțimea stratului de balast, adică h 1 2250 mm.

Lățimea excavației în clar de-a lungul stratului de balast:

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

Lățimea deschiderii libere de-a lungul acoperișului:

l 1 = B – 2(h 1 - h) * ctg ;

Înălțimea excavației de la stratul de balast până la suport după tasare:

h 2 = h 1 + h a;

Suprafața secțiunii transversale a săpăturii în clar după decontare:

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

Lățimea excavației brute de-a lungul acoperișului (când este fixată eșalonat cu strângerea lateralelor):

l 3 = l 1 + 2d,

Unde d – diametrul stâlpului de sprijin (nu mai puțin de 160 mm).

Lățimea excavației de-a lungul solului aspru, atunci când este fixată, eșalonată cu strângerea părților laterale:

l 4 = B + ,

unde h V= 320mm– înălțimea de la solul excavat până la capul șinei:

h c = h a + h b,

Unde h b –înălțimea stratului de balast.

Înălțimea excavației de la sol la suport (înainte de așezare):

h 3 ` = h 3 + 100,

Unde . h 3- inaltimea sapaturii de la sol pana in varf (dupa tasare).

Înălțimea degroșării înainte de tasare în prezența strângerii:

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

Unde d– diametrul schelei, mm;

50 mm– grosimea de strângere.

Înălțimea excavației după decontare:

h 4 = h 4 ` - 100

Aria secțiunii transversale a excavației brute înainte de așezare:

S4 = 0,5(l3+l4) * h4`

Pescaj vertical egal cu 100 mm, este permis numai cu suport din lemn.

În lucrări se folosesc așezarea traverselor din lemn și așezarea șinelor din șine P24 pentru cărucioare cu o capacitate de până la 2 m 3. La efectuarea lucrărilor de explorare se folosesc cărucioare VO-0,8; VG-0,7Și VG-1,2 capacitate respectiv 0,8; 0,7; 1.2 m. La transportarea manuală a cărucioarelor VO-0,8Și VG-0,7, precum și locomotivele electrice AK-2u folosesc șine P18. Traversele sunt așezate într-un strat de balast cu o grosime de 160 mm, scufundandu-le la 2/3 din grosimea sa.

Cu o formă dreptunghiulară boltită, înălțimea clară a săpăturii constă în înălțimea peretelui de la nivelul stratului de balast și înălțimea arcului ( orez. 2).

Înălțime de lucru brută H determinată ca înălțimea liberă plus grosimea suportului din boltă cu suport din beton monolit sau plus 50 mm cu beton împușcat, ancora (tijă) și suport combinat. Înălțimea peretelui de la nivelul capului șinei până la călcâiul arcului h 1 la transportul cu locomotive electrice cu baterie se determină în funcţie de înălţimea locomotivei electrice. Înălțimea excavațiilor în timpul transportului cu locomotive electrice de contact trebuie să satisfacă condițiile în care se asigură goluri minime între locomotiva electrică (cărucior) și suport, precum și între pantograf și suport.

Înălțimea peretelui vertical de la nivelul tapa până la călcâiul arcului h 2 = 1800mm. Înălțimea bolții h 0 acceptat în funcţie de coeficientul de rezistenţă al rocii pe scara M.M. Protodiakonov.

Pentru căptușeală din beton monolit cu coeficient de rezistență f =3:9, h 0 = B/3.

Pentru beton turnat și suport de ancorare și în lucrări fără suport f 12 ,h 0 =B/3, și atunci când f 12, h 0 =B/4.

Curba unei bolți cu trei centre (cutie) este formată din trei arce: axiale - Rși două laterale - r. Raza arcului în funcție de înălțimea acestuia:

Înălțimea arcului	h 0	B/3	B/4
Raza arcului axial	R	0,692	0,905
Raza arcului lateral	r	0,262	0,173

Lățimea de lucru proiectată B 1 cu suport de beton este format din lățimea liberă a excavației și de două ori grosimea suportului, iar cu beton împușcat, ancoră și suport combinat - din lățimea liberă a săpăturii plus 100 mm.

Lățimea liberă a excavației cu o singură cale:

B = m + A + n

Lățimea liberă a excavației cu două căi:

B = m + 2A + p + n,

Unde n= 700mm; p = 200mm.

Înălțimea peretelui vertical al excavației de la capul șinei:

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

Lățimea excavației brute cu beton proiectat și suport de ancorare:

B 1 = B +2 = B + 100,

Unde = 50mm– grosimea suportului luată în calcul.

Aria secțiunii transversale a săpăturii în lumină la înălțimea arcului h 0 = B/3:

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

la h 0 = B/4: S St = B (h 2 + 0,175B),

Unde h 2 = 1800mm -înălțimea peretelui vertical de la nivelul scării (stratul de balast).

Înălțimea peretelui față de solul de excavare:

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

Parametrul de producție în lumină la h 0 =B/3:

P B = 2h2 + 2,33B,

la h 0 =B/4: .P B = 2h2 +2219B

Zona de secțiune transversală de excavare brută cu beton împușcat, ancora, căptușeală combinată cu h 0 =B/3:

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

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

După determinarea ariei secțiunii transversale, luăm conform GOST 22940-85 cea mai apropiată secțiune standard și notați-i dimensiunile pentru calcule ulterioare. Conform acestui standard, se determină numai aria secțiunii transversale clare a excavației, iar aria secțiunii transversale brute este determinată în funcție de forma secțiunii transversale acceptate, tipul și grosimea suportului conform formulelor de mai sus.

In masa 1 Sunt date secțiuni tipice și echipamente de bază adoptate la calcularea secțiunii transversale clare, precum și dimensiunile vehiculelor de bază.

Adâncimea gropilor este împărțită în mod convențional în unele mici (până la 5 m), mediu (5 – 10) și profund (până la 40 m). Adâncimea gropilor depinde de stadiul explorării și de condițiile geologice. În funcție de proprietățile fizice și mecanice ale rocilor, de metoda de excavare și de proiectarea suportului, gropile au formă rotundă și dreptunghiulară. Pe măsură ce adâncimea găurii crește, aria secțiunii transversale clară crește. Gropi de până la 10 adâncime m au de obicei un singur compartiment și cu o adâncime de până la 20 m poate avea două compartimente. Secțiuni tipice ( GOST 41-02-206-81), este planificat să se foreze găuri cu o zonă clară a secțiunii transversale de la 0,8 la 4 m 3și dimensiunile geometrice (Tabelul 2).

1. Selectarea formei și calcularea dimensiunilor secțiunii transversale a săpăturii

La efectuarea lucrărilor se disting două tipuri de operațiuni miniere: principale și auxiliare.

Principalele operațiuni miniere sunt cele care se desfășoară în fața lucrărilor și se referă direct la excavarea și asigurarea lucrărilor.

Operațiunile auxiliare sunt cele care asigură condiții normale pentru efectuarea principalelor operațiuni de tunel.

Aria secțiunii transversale a săpăturii depinde de scopul și dimensiunile echipamentului amplasat în ea. Există zone de secțiune transversală de lucrări orizontale în aer liber, brut și după excavare. Zona liberă este determinată de dimensiunile săpăturii până la suport, minus suprafețele ocupate de stratul de balast și scara în secțiunea transversală a săpăturii. Zona brută este zona proiectată în săpătură. La determinarea acestei suprafețe, la zona liberă se adaugă suprafața ocupată de suport, strat de balast, scară și cravată (cu suporturile de cadru instalate eșalonat). Suprafața reală care se obține ca urmare a excavației este de obicei cu 3-5% sau mai mare decât suprafața proiectată.

Dimensiunile secțiunii transversale (lățimea și înălțimea) lucrărilor de transport depind de dimensiunile generale ale vagoanelor de transport și locomotivelor electrice, de șinele ferate, de modul de deplasare a lucrătorilor prin lucrări și de cantitatea de aer furnizată pentru ventilație.

Dacă în excavație există șine ferate pentru deplasarea oamenilor, este prevăzută o potecă (pasaj) cu o lățime de cel puțin 700 mm, care trebuie menținută la o înălțime de 1800 mm de la nivelul scării (stratul de balast) .

Pe baza unor condiții specifice: f =16; stabilitate - medie; durata de viață a excavației este de 16 ani, alegem o formă de excavare boltită, pulverizată cu fixare din beton

1. Calculați secțiunea transversală a înălțimii săpăturii.

A. Înălțimea structurii căii ferate h 0, mm

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

Unde: h 0 - înălțimea structurii superioare a căii de excavare, se selectează conform standardelor care prevăd ESP, mm;

h b - înălțimea stratului de balast, mm;

h p - înălțimea căptușelii sub șină, mm;

h r - înălțimea căii ferate, mm;

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

2. Înălțimea materialului rulant h, mm

3. Înălțimea secțiunii cu pereți drepti a săpăturii.

h 1 = 1800 (mm).

4. Înălțimea liberă a excavației.

h2 = h1 +h b +1/3h w, mm;

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

Unde: h 1 - înălțimea secțiunii cu pereți drepti a săpăturii, mm;

h b - înălțimea stratului de balast, selectată conform standardelor care prevăd ESP, mm;

h w - înălțimea grinzii traversei, mm;

5. Înălțimea lucrărilor în blacker.

h 3 = h 0 + h 1, mm;

h3 =375+1800=2175 (mm).

6. Înălțimea liberă a tavanului boltit.

h h =1/3*V, mm;

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

7. Înălțimea tavanului boltit la subsol.

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

h5 =750+50=800 (mm).

8. Se calculează lățimea liberă a săpăturii.

B= n+A+m, mm;

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

Unde: B este lățimea liberă a excavației, mm;

n este distanța dintre suport și materialul rulant, mm;

A este lățimea materialului rulant, mm;

m - trecere liberă pentru persoane, mm;

9. Lățimea de lucru în negru.

B1 =B+2* T cr. , mm;

B1 =2250+100=2350 (mm).

10. Eliberați zona secțiunii transversale.

S St. = V*(h 2 +0,26*V)

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

11. Zona secțiunii transversale în negru.

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

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

12. Viteza fluxului de aer.

V = Q aer / S c in, m/s;

V = 18/7,4 = 2,4 m/s;

Unde: V este viteza de deplasare a fluxului de ventilație prin exploatarea minei, reglementată prin reguli de siguranță, m/s;

Q aer - cantitatea de aer care trece prin lucrări, m 3 /s;

S c în - aria secțiunii transversale a săpăturii în aer liber, m 2 ;

Deoarece V = 2,4 m/s, atunci 0,25? V? 8.0 îndeplinește cerințele HPB, prin urmare, această secțiune a fost calculată corect.

13. Sectiune in penetrare.

S pr =1,03* S negru, m

S pr =1,03* 8,3 =8,7 (m)

În funcție de proprietățile fizice și tehnice ale rocilor, se selectează durata de viață a excavației, posibila influență a operațiunilor miniere, forma secțiunii transversale, materialele și tipul de suport...

Selectarea și justificarea tehnologiei, mecanizarea și organizarea mersului uman

Pentru această producție primim special. profil SPV-17. Selectați special profil pe factor economic. Pentru special Profilul SVP-17 are următoarele caracteristici: = 18774, care corespunde intervalului = 18700 - 20700. W(1) = 50,3 Р(1) = 21,73 Tabelul 2...

Alegerea unei metode de protecție și a tipului de sprijin minier

Figura 2.1 arată locația minei în raport cu rocile care conțin stratul de cărbune. Din punct de vedere al protecției la mine, este cu siguranță benefic să folosiți un drumhead pentru a efectua această lucrare...

Unitatea de calcul hidraulic al structurilor hidraulice

Determinarea dimensiunilor secțiunii transversale se reduce la determinarea lățimii de-a lungul fundului și a adâncimii de umplere în funcție de parametrii dați (debit Q, panta i, coeficienții de rugozitate n și pante m)...

Tăiere transversală dublă

Atunci când se dezvoltă un proiect pentru excavare, problema alegerii formei și dimensiunilor secțiunii transversale este cea mai importantă. Pentru lucrările de explorare orizontală, standardul este formele în secțiune transversală dreptunghiulară boltită și trapezoidală...

Organizarea și desfășurarea lucrărilor de explorare minieră

Deoarece sarcina nu specifică selecția unui eșantion tehnologic, vom reduce Sm la cel mai apropiat standard, în conformitate cu GOST: 1) pe baza faptului că adâncimea gropii este de 30 m...

Exploatarea subterană

Determinăm secțiunea transversală a puțului vertical principal folosind formulele și o specificăm conform tabelului 4.2: SВ = 23,4 + 3,6 AG, (5) unde AG este capacitatea anuală de producție a minei, milioane de tone. SВ = 23,4 + 3,6 1 ,4 = 28,44 m2...

Efectuarea operațiunilor miniere perturbă starea de stres stabilă a rocilor. În jurul conturului excavației se formează zone de solicitare ridicată și scăzută. Pentru a preveni prăbușirea stâncii, excavația este asigurată...

Efectuarea de explorare minieră

4.1 Calculul ariei secțiunii transversale a unei mine trapezoidale Determinarea dimensiunilor minei în aer liber. Lățimea excavației cu o singură cale la nivelul marginii materialului rulant: B= m + A + n1, m Unde: m = 0...

Deoarece excavația Bremsberg are o durată de viață de 14 ani, se recomandă excavarea ei cu o formă de secțiune transversală arcuită, fixarea acesteia cu suport de arc cadru și legarea din beton armat...

Proiect tehnologic pentru minerit subteran orizontal

Forma secțiunii transversale a excavației este selectată ținând cont de designul și materialul suportului, care, la rândul lor, sunt determinate de stabilitatea rocilor din părțile laterale și acoperișul săpăturii...

Tehnologie pentru dezvoltarea aditelor în roci dure

1. Cantitatea de aer care trebuie să treacă prin mină în timpul funcționării acesteia se determină: (1) unde este un coeficient care ține cont de neuniformitatea livrării aerului, este exploatarea cărbunelui în zone...

Introducere

În perioada de declin economic general și a inflației din țară, problemele naționale ale exploatării cărbunelui s-au intensificat.

Cărbunele este principalul tip de combustibil energetic, precum și materiile prime tehnice pentru cocsificare și utilizarea în industria metalurgică și chimică pentru a produce combustibili lichizi și gazoși.

În ceea ce privește rezervele de cărbune, Rusia ocupă unul dintre primele locuri din lume, iar bazinul de cărbune Kuzbass este pe primul loc în Rusia la producția de cărbune.

Muncitorii din industria cărbunelui se confruntă cu sarcina de a crește constant producția de cărbune și, în același timp, de a reduce costul acesteia, a cărui soluție este o condiție indispensabilă pentru supraviețuirea în condițiile economice actuale.

Pentru a-și atinge obiectivele, industria cărbunelui își concentrează eforturile pe următoarele domenii: lucrul constant pe probleme de mecanizare cuprinzătoare și automatizare a proceselor de producție, care creează premisele pentru extragerea cărbunelui fără prezența constantă a oamenilor la față, ceea ce ajută la creșterea productivitatea muncii și reducerea costului cărbunelui extras.

O creștere suplimentară a producției de cărbune este strâns legată de ritmul activității de dezvoltare. Este necesar să se utilizeze mai pe scară largă și mai universal sistemele de control automatizate pentru procesele de producție în fețele de dezvoltare pentru pregătirea la timp și de înaltă calitate a frontului de producție. Alegerea schemelor tehnologice optime pentru efectuarea lucrărilor este o condiție indispensabilă pentru o muncă performantă și sigură în fața de dezvoltare; scopul acestui proiect de curs este dezvoltarea unui pașaport pentru implementarea și fixarea unui drum de ventilație.

1 CARACTERISTICI MINIERE ŞI GEOLOGICE ALE FORMĂŢIILOR Breevsky

Adâncimea de dezvoltare a cusăturii este de 350-490m.

Cusătura are o structură complexă, constă din 3 pachete de cărbune, separate prin straturi de rocă cu grosimea de la 0,04 m până la 0,25 m, reprezentată de piatră de noroi foarte fracturată, grosime slabă și medie f = 2,5 - Grosimea totală a cusăturii variază de la 2,1 -2 ,15 m si cu o grosime medie de 2,12 m.

În cusătură există incluziuni de „pirite”, rezistență f = 7-8, formă ovală alungită, cu dimensiuni de până la 2x0,5x0,5, limitată la partea de mijloc a stratului de cărbune.

Hipsometria formațiunii este ondulată. Unghiul de scufundare al formațiunii este de la 16 0 (la deriva de ventilație nr. 173) la 0 0 (la camera de instalare nr. 1732).

Conținutul de gaze naturale al formațiunii este de 8-13 m 3 /t.

Rezistența cărbunelui f= 1,5-2, rezistența la tăierea cărbunelui 15 MPa.

După tendința formațiunii de ardere spontană, aceasta aparține grupei III de nepericuloase. Periculoasă din cauza explozivității prafului de cărbune și a gazului metan.

Stratul este reprezentat de cărbune strălucitor cu o predominanță a componentelor grupului vitrinite. Intervalul superior al acoperișului principal al formațiunii este reprezentat de gresie cu granulație fină, puternică, fracturată, de până la 12 m grosime, f = 6-7.

Intervalul inferior al acoperișului principal al formațiunii cu grosimea de până la 4 m este reprezentat de gresie cu granulație fină, puternică f = 6-7, piatră de noroi fracturată stratificată cu o grosime de până la 2 m, f = 3-4 cu un strat de cărbune în partea superioară de până la 1 metru grosime (formația Nadbreevsky).

Etapa inițială în prăbușirea acoperișului principal este de 35-40 m de retragere a lavei din camera de montare, pasul următor este de 8-12 m.

Acoperișul imediat al formațiunii este reprezentat de argilită cenușie închisă, stratificată de rezistență medie, fracturată, de până la 8 m grosime, f = 3-4. Limita inferioară a acoperișului imediat la o grosime de 0,35-0,85 m, ținând cont de acoperișul „fals”, este reprezentată de argilita slabă cu interstrat de cărbune cu grosimea de 0,05-0,2 m și predispusă la prăbușirea boltită la toată grosimea. a acoperișului.

Acoperișul fals este reprezentat de piatră de noroi de culoare gri închis, fracturată, cu grosimea de 0,30-0,80 m f = 1,5-2.

Solul imediat al formațiunii este reprezentat de silt cu granulație fină, rezistență medie, fisurat, de până la 8 m grosime, f= 4.

Solul fals este reprezentat de piatră de noroi de culoare gri deschis, rezistență f=2. Grosimea solului fals variază de la 0,08 la 0,15 m, cu o grosime medie de 0,10 m. Când este umed, este predispus la zgomot.

Din punct de vedere tectonic, zona este simplă, dar nu poate fi exclusă posibilitatea de a întâlni perturbări de amplitudine mică (până la 1,5 m).

2.Alegerea formei secțiunii transversale și a tipului suportului minei.

Acest proiect are în vedere instalarea unui cuptor transportor, care este proiectat să transporte masa de rocă și să treacă un flux de ventilație. Experiența științifică și practică a stabilit eficiența scăzută a suporturilor arcuite și de suport.

Aceste tipuri de suporturi nu suportă o sarcină preliminară, nu întăresc acoperișul excavației, necesită forță de muncă intensă pentru a fi instalate, sunt costisitoare și au o zonă mică de aplicare din punct de vedere al eficienței. Mai mult, factorul de timp reduce stabilitatea suportului și complică semnificativ munca suporturilor motorizate în timpul exploatării.

În practica mondială, sunt utilizate pe scară largă diferite tipuri de suporturi de ancorare, care asigură diferite grade de întărire a rocilor arcului minei, eliminând astfel prăbușirea rocilor. Pe baza acesteia, acceptăm ancorarea săpăturii, iar forma secțiunii transversale este dreptunghiulară.

Determinarea dimensiunilor și secțiunii transversale a săpăturii.

Acest proiect are în vedere construirea unei deriva de ventilație, care este concepută pentru a transporta masa de rocă și a trece un flux de ventilație.

Aria secțiunii transversale a derivei în spațiu liber este determinată prin calcul pe baza vitezei admisibile a fluxului de aer, a dimensiunilor totale ale materialului rulant, ținând cont de golurile minime admise și de cantitatea de asezare a suportului după expunerea la presiunea rocilor. Se face o distincție între aria secțiunii transversale a excavației în aer liber - aceasta este aria secțiunii transversale din interiorul conturului suportului de excavare; - aria secțiunii transversale a săpăturii în tunel - aceasta este aria secțiunii transversale a săpăturii fără a lua în considerare suportul. Conform cerințelor PB, aria minimă a secțiunii transversale a unui transportor este de 6,0 m2, înălțimea minimă este de 1,8 m.

Lățimea liberă a săpăturii la o înălțime de 1,8 m este determinată de formulă

B sv = m + A 1 + n m

unde: În St - lățimea liberă a săpăturii, m;

A 1 - dimensiunile containerului monorail, m

n este distanța dintre container și suport pe partea de rulare, m

m este distanța dintre container și suport pe partea nedeplasată, m

B sv = 0,3+1,4+0,85=2,95 m

Orez. 1. Secțiune transversală a săpăturii

În funcție de lățimea rezultată a săpăturii, acceptăm secțiunea transversală tipică în penetrare S st = 13,9 m 2, S prox = 14,0 m 2.

Dimensiunile unei secțiuni tipice sunt rezumate în Tabelul 2.6.1

Verificăm aria secțiunii transversale acceptate a minei folosind viteza maximă admisă a aerului folosind formula:

V = Q/ 60*S lumină m/sec

unde: V este viteza aerului care trece prin lucrări, m/sec

Q este cantitatea de aer care trece prin lucrări, m 3 /min.

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

Viteza aerului rezultată îndeplinește cerințele reglementărilor de siguranță, V min = 0,25 m/sec. V max 4 m/s

Tabelul 2.6.1 Dimensiunile secțiunii transversale a carosabilului

Calculul suportului.

Alegerea materialului suport

Alegerea materialului de susținere se face pe baza duratei de viață prevăzute a excavației, a mărimii și direcției presiunii capului, a formei secțiunii transversale a deschiderii minei, a designului suportului și a cerințelor normelor de siguranță. .

Materialele de fixare trebuie să îndeplinească următoarele cerințe de bază: să aibă rezistență ridicată, să fie stabile în timp, să aibă costuri reduse, să fie neinflamabile etc.

Suportul cadru din lemn este utilizat cu o durată de viață de până la 2 - 3 ani în roci stabile și cu rezistență medie. Suportul cadru metalic este utilizat cu o durată de viață de până la 10 - 15 ani în diferite condiții geologice și miniere.

Betonul monolit și căptușelile din beton armat sunt utilizate în lucrările capitale, iar căptușelile prefabricate din beton armat și tubulaturi sunt utilizate în lucrări de capital și alte lucrări cu o durată lungă de viață și în diferite condiții geologice și miniere.

Deoarece durata de viață a derivației de ventilație este de până la trei ani, acceptăm suportul de ancorare în proiect

Informații conexe.

Pentru adăposturi și alte lucrări miniere subterane se disting următoarele concepte: suprafață în secțiune transversală brută - fără fixare; „în lumină” - dezvoltare fixă; „în tunel” - ținând cont de inexactitățile în ruperea contururilor lucrărilor miniere, cu aproximativ 10% mai mare decât secțiunea „dură”. La excavare, acestea aderă la dimensiunile standard ale săpăturii în secțiunea sa transversală, căreia i se dă fie o formă trapezoidală atunci când se folosește un suport din lemn, fie una boltit-dreptunghiulară când se folosește suport de beton.

Aria secțiunii transversale „aspră” se calculează ținând cont de diametrul elementelor de susținere și de lățimea golurilor dintre suport și pereții săpăturii. Secțiunea transversală este, de asemenea, selectată în funcție de utilizarea suportului, înălțimea excavației, golurile dintre suport și rocile laterale, înălțimea și lățimea echipamentului de transport, lățimea trecerii libere și înălțimea strat de balast. Pentru a calcula lățimea excavației de-a lungul acoperișului și bazei și a zonei secțiunii transversale, se iau în considerare golurile admisibile dintre pereți, acoperișul excavației și echipamentele de transport, care sunt stabilite pe baza cerințelor de siguranță și sunt date în literatura de referință.

Toate lucrările miniere orizontale sunt conduse cu o anumită cotă (0,002-0,008) pentru a elimina apa din lucrări prin gravitație.

O derivă este o săpătură orizontală care nu are acces direct la suprafața pământului, trecând de-a lungul loviturii corpurilor minerale atunci când acestea sunt înclinate și când corpul este orizontal, în orice direcție de-a lungul lungimii zăcământului.

O tăietură transversală este o excavație orizontală care nu are acces direct la suprafața pământului, trecând prin rocile gazdă sau de-a lungul corpului unui mineral la un unghi față de lovirea lor, cel mai adesea peste lovitură.

Ort trece prin puterea mineralului și nu depășește limitele sale.

Tăierea este realizată dintr-o altă excavație în orice unghi față de corpul mineral și se poate extinde dincolo de limitele acestuia. Lungimea este de obicei mică și nu depășește 20-30m.

Lucrări pe verticală.

O groapă este o excavație verticală cu o secțiune transversală pătrată, dreptunghiulară sau rotundă (gropile cu secțiune rotundă se numesc dudok), care are acces direct la suprafața pământului. Gropile duc adesea la lucrări orizontale: tăieturi, tăieturi transversale, derive.

Are dimensiuni standard în lumină și cel mai adesea o formă dreptunghiulară în secțiune transversală (Fig. 5, 6; Tabelul 2). Aria secțiunii transversale a unei gropi depinde în general de adâncimea acesteia. Puțurile cu secțiunea transversală de 0,8 și 0,9 m2 sunt forate la o adâncime de până la 20 m, gropile cu o secțiune transversală de 1,3 m2 sunt forate la o adâncime de până la 30 m, 3,2 m2 sunt destinate să fie forate pentru o adâncime de până la 40 m. Aria secțiunii transversale și dimensiunile gropii sunt determinate aproximativ în funcție de grosimea suportului. Zona reală a secțiunii transversale în penetrare este ceva mai mare. Este permisă o creștere a suprafeței de 1,04-1,12 ori.

Unitatea de tunelare, de regulă, este formată din trei persoane: două la suprafață, una în groapă; cu o suprafață în secțiune transversală de peste 2 m2, două tuneliere pot lucra la față.

Puțul de mine are o secțiune transversală mai mare decât gropile și o adâncime mai mare. Forma secțiunii transversale este de obicei pătrată, cu dimensiuni cuprinse între 4-6 și 10-16 m2 (în funcție de adâncime, volumul de lucru și termene limită). Are acces la suprafața de zi; În unele cazuri, puțul de mine este condus de la lucrările subterane orizontale, cum ar fi adăturile, și sunt numite „oarbe”.

Gesenk, spre deosebire de un puț de mine, nu are acces direct la suprafață și este folosit pentru a coborî sarcinile și oamenii de la orizontul superior spre cel inferior.

Lucrări înclinate.

Panta urmează coborârea zăcământului mineral. La extragerea mineralelor, este de obicei folosit pentru a ridica sarcini de la orizontul inferior spre cel superior.

Bremsberg merge, de asemenea, de-a lungul căderii zăcământului mineral, dar spre deosebire de pantă, este folosit pentru a coborî sarcinile și oamenii de la orizontul inferior spre cel superior.

O excavație de răscoală este o lucrare care nu are acces la suprafața zilei și se desfășoară de jos în sus sub orice unghi.

2. Metode și mijloace de efectuare a lucrărilor de tunel

2.1. Caracteristicile miniere și clasificările rocilor

Proprietățile fizice și mecanice ale rocilor sunt principalii factori care determină alegerea echipamentelor și a tehnologiei miniere. Cele mai semnificative dintre aceste proprietăți includ rezistența și stabilitatea.

Rezistența este o caracteristică complexă a rocilor, care le caracterizează rezistența la distrugere și depinde de proprietăți precum duritatea, vâscozitatea, fracturarea și prezența straturilor intermediare și incluziunilor. Conceptul de cetate a fost introdus de prof. M. M. Protodyakonov, care a propus utilizarea coeficientului de rezistență f pentru a-l cuantifica. Într-o primă aproximare, valoarea lui f este invers proporțională cu rezistența finală la compresiune a rocii. Deoarece coeficientul de rezistență este legat de rezistența rocilor, acesta poate fi calculat în cel mai simplu caz folosind formula

unde este rezistența la compresiune a rocilor, Pa, pentru multe roci aceasta variază de la 5 la 200 MPa.

Pe baza rezistenței lor la distrugerea de la forțele externe, rocile sunt clasificate în funcție de rezistența relativă, munca specifică de distrugere, forajul și explozivitatea.

Clasificarea rocilor după forță a fost dezvoltată de M. M. Protodyakonov în 1926. Conform acestei clasificări, toate rocile sunt împărțite în 10 categorii. Prima categorie include roci cu cea mai mare rezistență (f = 20), a zecea categorie include cele mai slabe roci plutitoare (f = 0,3),

Alegerea metodei de îndepărtare explozivă a rocilor dintr-un masiv este influențată de explozivitatea, care este înțeleasă ca rezistența rocilor la distrugerea prin explozie. Explozibilitatea este determinată de cantitatea de exploziv standard necesară pentru a distruge roca cu un volum de 1 m3 (un indicator al consumului specific de exploziv). Pentru determinarea consumului specific de explozivi (kg/m3) în raport cu anumite roci, se folosesc diverse clasificări ale rocilor pe baza explozivității, de exemplu, Clasificarea Unificată a Rocilor pe baza capacității de foraj și explozivitatea Prof. A. F. Suhanova.

Capacitatea de foraj a unei roci caracterizează capacitatea acesteia de a rezista la pătrunderea unei scule de foraj în ea și intensitatea formării unei găuri sau găuri în rocă sub influența forțelor care apar în timpul forajului. Forajul rocii se caracterizează prin viteza de foraj (mm/min), mai rar - prin durata forajului 1 m de gaură (min/m).

O clasificare unificată a rocilor după foraj a fost dezvoltată de Biroul Central al Standardelor de Muncă Industrială pentru a reglementa lucrările de explorare minieră. Forajul este rezistența rocii la acțiunea distructivă a unei scule în timpul procesului de foraj.

Principalul criteriu de atribuire a rocilor la una sau la alta categorie din punct de vedere al forabilității este timpul de găurire a unei găuri de 1 m în condiții standard. În această clasificare, rocile sunt împărțite în 20 de categorii, iar după foraj sunt clasificate doar în categoriile IV-XX. Rocile din categoriile I-III urmează să fie exploatate cu ciocane pneumatice.

Au fost elaborate și alte clasificări pentru calcularea standardelor și a diverșilor indicatori de consum în raport cu procesele individuale de producție (de exemplu, Clasificarea Unificată a Rocilor după Foraj și Explosibilitate, care se bazează pe viteza de foraj și consumul specific de explozivi).

Stabilitatea rocilor este capacitatea lor de a menține echilibrul atunci când sunt expuse. Stabilitatea rocilor depinde de structura și de proprietățile fizice și mecanice ale acestora, de magnitudinea tensiunilor care apar în masa de rocă. Stabilitatea rocii este unul dintre criteriile principale de selectare a sistemelor miniere subterane, determinând parametrii acestora și metodele de securizare a lucrărilor miniere.

Pe baza stabilității lor, rocile sunt împărțite în mod convențional în cinci grupuri.

Roci foarte instabile care nu permit expunerea acoperișului și a părților laterale ale minei. Acestea includ roci plutitoare, libere și libere.

Roci instabile care permit o anumită expunere a părților laterale ale săpăturii, dar necesită construirea unui suport după săpătură. Astfel de roci includ nisipuri umede, pietriș slab cimentat, roci îmbibate sau puternic distruse de rezistență medie.

Roci de stabilitate medie, care permit expunerea acoperișului pe o suprafață relativ mare, dar necesitând instalarea unui suport în timpul expunerii prelungite. Acestea sunt roci moi, destul de compactate, de rezistență medie, mai rar puternice și fisurate.

Rocile stabile permit acoperișului și părțile laterale să fie expuse pe o suprafață mare; întreținerea este necesară doar în anumite locuri. Acestea sunt rase moi, cu putere medie și puternice.

Cele foarte stabile permit expunerea pe o suprafață mare și timp îndelungat (zeci de ani) fără a le menține. Nu este nevoie să securizeze săpăturile în astfel de roci.

Tabelul 3

Clasificarea unificată a rocilor în funcție de foraj cu ciocane de foraj și burghie electrice pentru standardizarea lucrărilor miniere

Numele raselor:

I 0,1 Argila este uscată, afânată în halde. Loess este liber și umed. Nisip. Loam nisipos este liber. Strat de turbă și plante fără rădăcini.

II 0.3 Pietriş. Loam este ușor, asemănător loessului. Strat de turbă și plante cu rădăcini sau cu un mic amestec de pietricele mici și piatră zdrobită.

III 0,5 Pietricele cu dimensiuni cuprinse între 10 și 40 mm. Argila este moale și uleioasă. Soluri nisipos-argiloase. Dresva. Gheaţă. Loam este greu. Piatră zdrobită de diferite dimensiuni.

IV 0,8-1,0 Pietricele cu dimensiuni cuprinse între 41 și 100 mm. Argila este sistozata, morena. Pământuri de piatră zdrobită cu pietricele legate de argilă. Soluri nisipos-argiloase legate de argilă. Soluri nisipos-argiloase cu includere de pietricele, piatră zdrobită și bolovani. Sărurile sunt cu granulație fină și medie. Loamuri grele cu un amestec de piatră zdrobită. Cărbunii sunt foarte moi.

V 1.2 Siltstone argiloase, slab cimentate. Pietrele de noroi sunt slabe. Conglomerate de roci sedimentare. Minereuri de oxid de mangan. Marnă argilosă. Roci înghețate din categoriile I-II. Gresii, slab cimentate cu ciment nisipos-argilos. Cărbunii sunt moi. Mici noduli de fosforit.

VI 1.6 Gipsul este poros. Dolomiți afectați de intemperii. Minereul de fier este albastru. Calcare talvanizate. Permafrost categoriile III-V. Rocile cretacice sunt moi. Marl este neschimbată. Minereurile sunt argilo-ocru cu includerea de noduli de minereu de fier brun până la 50%. Piatră ponce. Șisturile sunt carbonice. Fior. Cărbuni de rezistență medie cu planuri de așternut clar definite