Квершлаг двухпутный

курсовая работа

3. Обоснование формы и расчет размеров поперечного сечения

При разработке проекта проведения выработки вопрос выбора формы и размеров поперечного сечения является важнейшим. Для горизонтальных разведочных выработок, стандартом установлены прямоугольно-сводчатая и трапециевидная формы сечения, а так же стандартом устанавливаются площади поперечных сечений в свету для прямых участков выработок (1, стр. 384).

Прямоугольно-сводчатое сечение горизонтальная разведочная выработка должна иметь в устойчивых породах, когда запасы прочности составляют не менее 4, или когда выработки пройдены в недостаточно устойчивых породах при запасе прочности меньше 4, но при возведении в выработке облегченной крепи - анкерной, набрызгбетонной или комбинированной (анкерная с металлической сеткой, анкерная с набрызгбетоном по металлической сетке).

Трапециевидную форму сечения придают выработкам если запас прочности существенно ниже указанного выше значения и возведения облегченной крепи оказывается недостаточно, при условии возведения рамной крепи, преимущественно из дерева.

Предварительно выбор крепи и, соответственно, формы поперечного сечения можно произвести на основании расчета параметра устойчивости Пу (таблица 5) который используется при проектировании выработок в рудной и угольной промышленности: (3, стр. 12)

Пу = ,

где

с - средняя плотность вышележащей толщи горных пород,

с = 2600 кг/мі,

g - ускорение свободного падения,

g = 9,81

H - глубина заложения выработки (максимальное расстояние до поверхности земли), Н = 400м,

усж - предел прочности на одноосное сжатие горных пород, по которым проводится выработка, определяется лабораторными методами, (но, при известном значении коэффициента крепости пород f по шкале М.М.Протодьяконова исходя из формулы f = 10 усж ), (1, стр. 385)

усж = 10 f = 10 12,

тогда

,

0,085 < 0,15

Таблица 5

Рекомендации по выбору крепи на основании параметра устойчивости Пу

Тип (материал) крепи в зависимости от величины Пу

? 0,2

0,15 - 0,2

< 0,15

? 0,05

I - II категории трещиноватости

III - IV категории трещиноватости

Бетон, железобетон, комбинированные крепи

Деревянная крепь

набрызгбетон

Анкерная крепь

Без крепи (на основании проверочного расчета)

Проверочный расчет запаса прочности пород производят, сравнивая максимальное из действующих напряжений с пределом прочности массива.

Для боков горизонтальной выработки запас прочности nб можно рассчитать по формуле: (1, стр. 385)

nб = = ;

где

Rсж - предел прочности породы в массиве на одноосное сжатие;

max - максимальное сжимающее напряжение, действующее в массиве горных пород;

сж - предел прочности горных пород на одноосное сжатие, определяемый лабораторными методами; при известном значении коэффициента крепости пород f по шкале М.М.Протодьяконова

Хсж = 10 f = 10 12 ;

kс - коэффициент структурного ослабления пород, зависящий от степени трещиноватости породы, (1, таблица 20.4);

kс = 0,9

k? - коэффициент длительной прочности, учитывающий уменьшение прочности пород во времени;

-для пород, склонных к проявлению реологических свойств (ползучести, релаксации) k? = 0,5 - 0,7;

-для хрупких, упругих пород k? = 0,8 - 1,0;

-при использовании выработок сравнительно непродолжительное время (до 3 лет) k? принимается равным единице;

k? = 1,0

с - средняя плотность горных пород вышележащей толщи;

с = 2600 кг/мі

k1 - коэффициент концентрации напряжений в боках выработки, (1, таблица 20.5).

k1 = 2,7

nб = = = 3,92,

Аналогично оценивается запас прочности пород в кровле выработки nк. Причем на этом этапе оценок кровля выработки принимается плоской. Расчет ведется по формуле:

nк = = ;

Rр - предел прочности массива пород на одноосное растяжение;

- растягивающее напряжение, действующее по кровле в наиболее опасном сечении (середина пролета выработки);

kр - коэффициент, учитывающий соотношение между пределами прочности породы на растяжение и сжатие, для различных пород лежит в широком диапазоне, но для многих равен округленно 0,1;

kр = 0,1

k - коэффициент концентрации напряжений в кровле; для плоской кровли

k = 1;

- коэффициент бокового давления (горизонтального распора), рассчитываемый по значению коэффициента Пуассона : = /(1 - ); величина для многих горных пород лежит в диапазоне 0,2 - 0,3

= = = 0,28,

nк = = = 3,78,

Таким образом, на основании приведенных выше расчетов, принимаем прямоугольно-сводчатую форму поперечного сечения выработки, так как параметр устойчивости равный 0,085 < 0,15 при IV категории трещиноватости (таблица 5), но при этом предусматривается установка анкерной крепи.

Проверочные расчеты запасов прочности для боков 3,92 и в кровле 3,78 (допускается меньше 4, при возведении в выработке облегченной крепи, (1, стр. 384)), допускают выбор названного сечения, с возведением анкерной крепи по кровле. Окончательно вопрос выбора крепи решится после расчета горного давления.

Размеры поперечных размеров в свету определяются исходя из габаритов, используемого транспортного и технологического оборудования (электровозов, погрузочных машин, вагонов и прочих) и величин зазоров, предусмотренных Едиными правилами безопасности ( 2 ). Размеры выработок вчерне определяют с учетом площади выработки, занимаемой крепью.

Для настоящего варианта, исходя из выбранного оборудования, типа крепи и согласно ЕПБ (2, п.57), во всех горизонтальных выработках, где применяются рельсовые транспортные средства, должны быть обеспечены свободные проходы для людей не менее 0,7м между стенкой выработки, размещенным оборудованием и наиболее выступающими частями подвижных средств. На двухпутных участках выработок ширина междупутья должна быть такой, чтобы зазор между встречными вагонетками (электровозами) был не менее 0,2м. . Ширина свободного прохода для людей должна быть выдержана по всей длине выработки на высоте не менее 1,8м. С противоположной стороны выработки должны быть обеспечены зазоры не менее 0,25м между стенкой выработки и наиболее выступающими частями подвижных средств.

Высота подвески контактного провода (2, п.250) должна быть не менее 1,8 м от головки рельса. Расстояние от контактного провода до навала руды или породы в вагоне должно быть не менее 200мм до кровли.

Рассчитываю ширину выработки:

b = 2B + m + n + св;

где

В - наибольший габарит оборудования по ширине, (1400 мм - ширина ППН-7); (рис. 1)

m - ширина прохода для людей (700мм);

n - зазор между оборудованием и боком выработки (250мм);

св - зазор между единицами оборудования на смежных рельсовых путях св ? 0,2м.

b = (2 х 1,35) + 0,7 + 0,25 + 0,2 = 3,85м,

Далее определяю необходимую высоту выработки по боку (до пяты свода) hб и полную высоту h:

hб = 1.8 + hт,

hб = 1,8 + 0,1 = 1,9м,

где

1,8 - минимальная высота свободного прохода для людей шириной 0,7м;

hт - высота настила из досок (высота трапа), принимается равной 0,1м;

h = hб + hС,

где

hс - высота свода, для двухпутных выработок:

, м,

h = 1,9 + 0,96 = 2,86м,

Рис. 1

Если в перспективе выработка будет использоваться как транспортная, при использовании контактных электровозов рассчитанная высота должна соответствовать условию, чтобы от головки рельса до крепи было не менее 2,2м. (Это обусловлено требованием ЕПБ…, не менее 2,0 метров от головки рельсов и не менее чем 0,2 метра от крепи). При этом hр (высота верхнего строения рельсового пути, принимается 0,35 м). (1. стр390)

h ? hk

2,86 ? 2,20 + 0,35 = 2,55

В настоящем варианте расчетные данные соответствуют данному условию.

Проверяем, будет ли при рассчитанном значении высоты h обеспечена возможность работы у забоя погрузочной машины ковшового типа:

Минимальная высота выработки в свету hmin:

hmin = hм + hк +hвр.р,

где

hм - максимальная высота машины с поднятым ковшом (у погрузочной машины ППН-7 - максимальная высота разгрузки будет равна 1800мм) (1, табл. 17.1), у перегружателя ПСК -1А - 2200мм,

hк - зазор между кровлей и ковшом в верхнем его положении,(пользуясь условием задания (4, стр.7) - минимальный зазор между кромкой ковша и кровлей не менее 50мм) принимаю hк = 100мм ;

hвр.р - высота временного рельсового пути, оборудуемого для работы машины у забоя (принимается равным 0,1 м);

h min = 2,2 + 0,1 + 0,1 = 2,4м;

Рассчитанное значение h должно быть не менее h min , (h h min);

2,86 > 2,4,

Условие выполняется

Площадь сечения в свету определяю по формуле (1, стр. 390):

Sсв = b(hб + 0,175b);

Sсв = 3,85(1,9 + 0,175*3,85) = 9,91мі;

По рассчитанной площади сечения в свету из таблицы 20.2 (1, стр. 377) принимается ближайшее большее из стандартных сечений:

Для данного варианта подходит ПС - 10,0

Таблица 6

№ п/п

Наименование размеров

Ед. измер.

Размеры выработок

Рассчитанная

Принятый типоразмер ПС - 10,0

1

Ширина выработки b

мм

3850

4000

2

Высота выработки по боку hб

мм

1900

1800

3

Полная высота h

мм

2860

2800

4

Радиус R

мм

-

3620

5

Радиус r

мм

-

690

6

Площадь сечения выработки Sсв

мІ

9,91

10,0

Пользуясь данными принятого типоразмера выработки ПС-10,0 (таблица 6) и размеров крепи определяем проектную площадь сечения выработки (площадь вчерне).

Для двухпутной выработки с анкерной или комбинированной крепью в кровле и боках:

Sвч = b(hб + 0,175b),

где

b - ширина выработки с учетом выхода анкеров на величину д по обеим бокам выработки, (д =0,05 - 0,1 м) (1, стр. 391)

b = b + 2 д = 4,0 + 2 * 0,05 = 4,1 м,

hб - высота выработки по боку с учетом выхода анкеров по кровле в выработку на величину д = 0,05 - 0,1 м,

hб = hб + д = 1,8 + 0,05 = 1,85 м,

Sвч = 4,1(1,85 + 0,175 * 4,1) = 10,5 мІ,

Sпр = 1,05 х Sвч = 1,05 х 10,5 = 11,02 мІ.

Определяю площадь поперечного сечения в проходке, с учетом значений коэффициента превышения сечений (4, табл.1).

Для XII категории и сечением выработки более 6,5мІ выбираю коэффициент 1,05.

Делись добром ;)