Министерство образования и науки Российской Федерации

Национально минерально-сырьевой университет («Горный»)

Расчётно-графическое задание №1

“Проектирование поперечного сечения горных выработок”

Выполнил: студент гр.ТПП-11 ______________ /Романов И.В./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: доцент ______________ /Шубин А.А./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург.

2012

Введение

В проектирование и строительстве горнодобывающих предприятий определение формы и размеров поперечного сечения выработок является одним из базовых этапов, непосредственно влияющих на стоимость и продолжительность строительства. В этой связи умение оперативно и грамотно находит эффективные решения по форме и размерам поперечного сечения выработок, объему извлекаемой при проходке породы, расходу материалов на крепления является обязательным аспектом горного инженера.

Наименование выработки и её характеристика

Орт - горизонтальная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и проведённая по рудному телу в крест простирания залежи полезного ископаемого.

Орт предназначен для сбора и перемещения добытых в забоях шахты полезных ископаемых к главной транспортной магистрали. Применяю для данных условий один путь шириной 600 мм из рельс Р-24. В качестве транспортного средства принемаю вагонетку ВГ-2,5.

Орты разрабатываются с применением комплексов из буровых кареток, погрузочных машин, вагонов и электровозов. Понятие «орт» имеет смысл только в крутых и наклонных залежах, так как в горизонтальных залежах простирания просто не существует, и в этих условиях горизонтальную выработку любого направления называют штреком.

Характеристика крепи

НАБРЫЗГ-БЕТОН (а. shotcrete; н. Spritzbeton; ф. gunite, beton projete, beton Torkret; и. hormigon salpicado, hormigon а soplete, torcreto) — искусственный материал (бетон), состоящий из смеси цемента, песка, гравия или щебня и, как правило, добавок — ускорителей схватывания и твердения, и получаемый нанесением этой смеси безопалубочным методом. Получил распространение в горном деле и подземном строительстве как один из основных материалов для крепления и гидроизоляции выработок, ремонта тоннельных обделок. Применяется в широком диапазоне горно-геологических условий в виде самостоятельной конструкции (в скальных и плотных глинистых грунтах с коэффициентомкрепости f>4), а также в сочетании с анкерами или арками с покрытием непосредственно по породе или по сетке, используемой в качестве затяжки (при f=2-4).  В технической литературе часто употребляются другие названия набрызг-бетона: торкретбетон, шприц-бетон, пневмобетон. Под этими материалами принято понимать искусственные смеси, применяемые для создания тонких изолирующих покрытий толщиной до 3 см с использованием мелких наполнителей (до 5 мм), в то время как из собственно набрызг-бетона возводятся грузонесущие конструкции крепи толщиной до 15 см и более с использованием наполнителя крупностью до 25 мм.  Различают т.н. сухой (наиболее распространённый) и мокрый способы нанесения набрызг-бетонных покрытий. При сухом способе в специальную машину загружают сухую смесь, выдуваемую сжатым воздухом по шлангу в сопло, перед вылетом смесь смешивается с водой, подводимой к соплу по другому шлангу; при мокром — готовая смесь, загружаемая в герметически закрытый резервуар, наносится на поверхность под действием сжатого воздуха. Состав сухой смеси для набрызг-бетона (% по массе): цемента и песка — 54-58, наполнителя с размерами зёрен от 5 до 10 мм — 24-27, то же от 10 до 20-25 мм — 18-19. На 1 м³ сухой смеси в зависимости от требуемой марки расходуется от 250 до 350 кг цемента при водоцементном отношении от 0,35 до 0,45. Набрызг-бетон обладает более высокими по сравнению с обычным бетоном прочностными свойствами (в 2,75 раза на сжатие, в 1,5 раза на растяжение). Сцепление покрытия с породой 1,5-2,5, с бетоном 1-1,8, с арматурой 2,5-4,5 МПа. Для повышения прочности материала на растяжение в бетонную смесь вводят армирующие элементы в виде стальных обрезков или стеклянных волокон длиной 15-25 мм. Вместе с грунтом набрызг-бетон способен образовывать единую грузонесущую систему. Он также имеет высокую степень водо- и газонепроницаемости, обладает возможностью полной механизации процесса крепления и совмещения его с другими горнопроходческими операциями. Недостатки набрызг-бетона при традиционном (сухом) способе нанесения: высокая запылённость, потери материала при "отскоке" (до 30%), повышенный расход цемента и др. Для устранения этих недостатков шире внедряют мокрый способ набрызг-бетонирования, установки с дистанционно управляемыми соплами.

Главными преимуществами этой технологии крепления  являются:

Экономия материалов: бетона и арматуры

Значительное сокращение трудозатрат

Увеличение срока эксплуатации горной выработки

Незначительное уменьшение поперечного сечения  выработки

Существенное снижение объёма работ по текущему ремонту крепи

АНКЕРНАЯ КРЕПЬ— горная крепь, основной элемент которой металлический, железобетонный, полимерный или деревянный стержень (анкер), закреплённый в шпуре (скважине). 

Предназначена для упрочнения массива горных пород и повышения устойчивости его обнажений путём скрепления различных по прочности породных слоев.

При подземной разработке месторождений полезных ископаемых анкерной крепи применяют для крепления капитальных, подготовительных и очистных горных выработок (независимо от формы, поперечного сечения и срока службы) самостоятельно или в сочетании с рамными крепями; используют также как средство борьбы с пучением пород почвы, укрепления угольного или породного массива, который впоследствии должен разрушаться комбайном (полимерная и деревянная анкерная крепи), для предотвращения отжима угля в очистных забоях, подвески труб различного назначения и закрепления горно-шахтного оборудования. Различают анкерные крепи с закреплением анкеров в донной части шпура, скважины (точечное закрепление) с помощью различных механических замков и по всей длине или значительной её части (сплошное закрепление) химическими составами на основе синтетических смол, цементными (песчано-цементными) растворами, с помощью энергии взрыва. В CCCP распространение получила анкерная крепь с точечным закреплением анкеров (типа ШК, AK-8, АД-1, AP-2, ЭС-2), которую целесообразно применять в породах с прочностью на одноосное сжатие не ниже 29 МПа. Она состоит из металлического анкера длиной 0,8-2,5 метров и диаметром 20 мм, имеющего на одном конце (в замковой части) клиновидную головку, на другом — резьбу, двух полумуфт, опорной плиты и натяжной гайки. Анкерные крепи со сплошным закреплением анкеров целесообразно применять в слабых неустойчивых горных породах прочностью на одноосное сжатие менее 29 МПа; не исключается применение и в более крепких породах. При закреплении анкеров химическим составом в скважину вводится необходимое количество ампул с химическим закрепителем (смола и отвердитель), а затем стержень, вращаемый с помощью сверла или перфоратора и подаваемый ко дну скважины.

3. Выбор формы поперечного сечения выработки

При анкерной, набрызгбетонной крепи принимаем прямоугольносводчатую форму поперечного сечения. Чаще всего принимают R=B/3( коробовый свод).

4. Определение размеров

Минимальная ширины выработки на уровне транспортных средств по условию безопасной эксплуатации транспортных средств:

В_тр.с =m+A+b, где

m- минимальный зазор между крепью и транспортом

А- ширина транспорта (вагонетка ВГ-2,5)

b- ширина прохода людей

В_тр.с =250+1240+700=2190 м.

Минимальный размер площади поперечного сечения в свету принимаем 3,7 м²

H_c=2760 м

Площадь в свету =10,4 м²

Площадь вчерне =11,0 м

Проверка площади поперечного сечения по скорости воздуха

Норма максимальной скорости движения воздуха по выработку 6 м/с

Принимаем шахту второй категории по газу: количество метана выделяемого в сутки на 1 м 5-10 м3/т

Количество воздуха проходимое по выработки 60 м³/с

V=Q/S_св =5,8 м³/с

5. Характеристика выработки и крепи

№	Показатели	Единицы измерения	Значение показателя
1.	Коэффициент крепости породы		1,5
2	Площадь поперечного сечения:
	в свету	м^2	10,4
	вчерне	м^2	11,0
3.	Тип крепи(анкерная, набрызг-бетонная)
4.	Параметры крепи:
	Расстояние между анкерами	м	1
	Типоразмер спецпрофиля (диаметр верхняка)	см	15
5.	Площадь поперечного сечения канавки	м^2	0,176
6.	Крепление канавки (деревянное)
7.	Технологический транспорт(вагонетка(ВГ-2,5))
8.	Максимальное количество воздуха, проходимое выработкой	м^3/с	5,8

6. Расход материалов на 1 м выработки с крепью анкерная, набрызг-бетонная.

Элементы крепи и технологические оснаски выработки	Материал, параметры	Объём м^3		Масса, кг
		На раму	На 1 м выработки	На раму	На 1 м вырабтки
Анкерная, набрызг-бетонная
Бетон		10,4	0,6	2000	200
Щебень		5,2	0,3	1000	100
Гравий горный		2,6	0,15	500	50
Анкера		5	1	65,6	13,12
Крепь канавки
лоток	дерево	0,176	0,017	50	10
перекрытие	дерево	0,061	0,006	15	5
Рельсовый путь
рельс	Р-24	134,4	10,5	318,72	24,90
Подкладки, накладки, болты, костыли	сталь	36,04	2,86	9,5	0,73
шпалы	дерево	76	6	128,3	10
балласт	щебень	90	7	64	5

Список литературы

1. Основы горного дела “методическое указание по выполнению ргз” Ю.Н.Огородников, В.И.Очкуров

2. http://rels116.ru/relsy-uzkokolejnye-r18-r24

3. http://www.tdkps.com/ab.php?PHPSESSID=e71818fd2781613f09eb26eaab65d363

4. http://www.mining-enc.ru/n/nabryzg-beton/