5. Определение основных параметров подготовительной выработки

Искусственные сооружения и недрах земли или на ее поверхности, предназначенные для разработки месторождений полезных ископаемых или других технических целей и представляющие собой полость в массиве, называются горной выработкой.

Горные работы - комплекс работ (процессов) по проведению, креплению и поддержанию горных выработок, а также выемке и транспортировке полезного ископаемого.

В зависимости от народнохозяйственного значения различают выработки разведочные, используемые для разведки месторождений полезных ископаемых, и эксплуатационные, используемые для эксплуатации месторождений.

К разведочным горным выработкам относятся траншеи, шурф, штольни, буровые скважины, разведочные квершлаги, штреки, уклоны, скаты, гезенки и др. Целью проведения разведочных выработок является опр. деление контуров месторождения полезного ископаемого или определенной его части, установление элементов и условий залегания полезного ископаемого, его качества и запасов, а также получение сведений о возможности и целесообразности промышленной разработки месторождения.

Эксплуатационные горные выработки - выработки, необходимые для разработки месторождения. Эксплуатационные выработки, кроме своего основного назначения, выполняют функции детальной разведки, уточняя и дополняя горно-геологическую характеристику разрабатываемого месторождения. Подземные эксплуатационные выработки делятся на вскрывающие, подготовительные и очистные.

К вскрывающим горным выработкам относятся основные выработки, вскрывающие запасы в шахтном поле (стволы, штольни, главные квершлаги).

Подготовительные выработки - выработки, проводимые при подготовке отдельных частей шахтного поля к очистной выемке. По назначению их подразделяются на выработки главных или основных направлений (основные и полевые штреки, участковые бремсберги и уклоны) и прочие подготовительные выработки.

Очистными называют выработки, служащие для непосредственной добычи полезного ископаемого.

Форма поперечного сечения горной выработки зависит от назначения срока службы, свойств пересекаемых ею пород, размеров поперечного сечения, материала и конструкции крепи. По форме сечения различают выработки: прямоугольную, трапециевидную, арочную, сводчатую, подковообразную с обратным сводом и без него, а также полигональную, круговую и др. Тип крепи подготовительных выработок выбирается с учетом запаса сечения на осадку.

Наибольшее распространение получили трапециевидная и арочная крепи. Площадь поперечного сечения подготовительных выработок рассчитывается исходя из условий нормальной работы средств транспорта (электровозы, вагонетки, конвейеры и др.), числа рельсовых путей, наличия зазоров, предусмотренных "Правилами безопасности в угольных шахтах" (ПБ) и подачи к очистному забою с допустимыми скоростями необходимого количества воздуха. Так как все выработки в той или иной мере зависят от очистных работ, следует учитывать необходимый запас сечения и податливость крепи на величину ожидаемых смещений пород.

В выработке различают площадь сечения в свету (площадь по внутреннему контуру выработки), вчерне (площадь по наружному контуру крепи, включая затяжку боков и кровли выработки), в проходке (площадь контуру пород, которую принимают на 3-5% больше площади вчерне), а также размеры выработки до осадки и после осадки крепи.

Прогрессивными технологическими схемами разработки пластов на угольных шахтах в выработках, примыкающих к очистному забою, рекомендуется применять металлические податливые крепи арочной, трапециевидной или подковообразной формы. Характеристики типовых сечений различных крепей представлены в табл.5.2.

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

Ширина выработки в свету, исходя из габаритных размеров применяемого в выработке оборудования и минимально допустимых зазоров по ПБ, определяется по формулам:

однопутевая

м; (5.1)

двухпутевая

м; (5.2)

конвейерная

, м; (5.3)

конвейерная с вспомогательным транспортом (рельсовый, монорельсовая или напочвенная дорога)

м, (5.4)

где - зазор между подвижным составом и крепью, м; - зазор между конвейером и крепью, м; - зазор между подвижными составами, м; - ширина прохода для людей, м; - зазор между конвейером и подвижным составом, м; - габариты подвижного состава или конвейера, м.

Ширина проходов для людей и величины зазоров между крепью, оборудованием или трубопроводами и наиболее выступающей кромкой габарита подвижного состава в соответствии с ПБ приведены в табл. 5.1. Также они должны быть выдержаны по высоте выработки не менее 1,8м от почвы (тротуара).

Таблица 5.1.

Таблица 5.2

Типовые сечения подготовительных выработок

Требуемое сечение выработки в свету по фактору проветривания определяется по формуле:

, м², (5.5)

где - суточная нагрузка на лаву, т/сут; - относительная газообильность лавы, м³/т.с.д; - коэффициент запаса воздуха, ; V_Д - максимально допустимая по ПБ скорость движения воздуха по выработке, м/с (6 м/с – для подготовительных выработок).

Принимается большее из двух сечений, определенных по габаритам транспорта и по фактору проветривания. Поперечные сечения горных выработок должны соответствовать типовым сечениям.

При проведении подготовительных выработок предусматривается максимально возможное применение комбайнового способа проходки или буровзрывного способа на базе буропогрузочных машин.

Рис. 5.2. Схема к определению поперечного сечения конвейерного штрека

Рассчитываем коэффициент присечки боковых пород:

, (5.6)

где - сечение выработки в проходке, м²; - сечение выработки по углю, м².

Площадь угольного забоя равна:

, м². (5.7)

Минимальная высота выработки определяется исходя из размеров подвижного состава, высоты верхнего строения пути и высоты подвески коммуникаций и принимается по табл. 5.3.

Проведение подготовительных выработок и их последующая эксплуатация предусматривают расположение в ней, кроме транспортных средств, следующих коммуникаций: противопожарного и дегазационного (в случае необходимости) трубопроводов, силовых кабелей, светильников, трубопровода сжатого воздуха, вентиляционной трубы.

При проведении подготовительной выработки по пласту угля забой располагают в сечении штрека так, чтобы пласт занимал, как можно большую площадь сечения и была обеспечена наиболее простая перегрузка угля с конвейера лавы на штрековое транспортное средство. В этой связи, целесообразна подрывка почвы пласта.

Таблица 5.3.