tehspgrv46

КАФЕДРА БУДІВЕЛЬНОЇ ГЕОТЕХНОЛОГІЇ І ГІРНИЧИХ СПОРУД

М Е Т О Д И Ч Н І В К А З І В К И до самостійної роботи під час виконання індивідуальних завдань на тему:

"ВИБІР ФОРМИ Й ВИЗНАЧЕННЯ РОЗМІРІВ ПОПЕРЕЧНОГО ПЕРЕРІЗУ ВИРОБОК"

(для студентів напрямку "Гірництво")

Рекомендовано на засіданні кафедри БГ і ГС

протокол № _____ від _________

Затверджено на засіданні методради ДонДТУ

протокол № ______від _________

Алчевск

ДонДТУ

2007

3

УДК 622.012

Методичні вказівки до самостійної роботи під час виконання

індивідуальних завдань на тему "Вибір форми і визначення розмірів

поперечного перерізу виробок" (для студентів напряму "Гірництво" /

Укл.: Г.В. Бабіюк, Е.В. Фесенко. – Алчевськ: ДонДТУ, 2007. – 57 с.

Приведені рекомендації щодо орієнтації розумових і практичних дій студентів під час вибору форми та визначення розмірів поперечного перерізу підготовчих виробок

Укладачі:	Г.В. Бабіюк, проф.
	Е.В. Фесенко, доц.
Рецензент:	В.О. Касьянов, доц.
Відповідальний редактор:	Г.Г. Литвинський, проф.

4

ВСТУП

Ця методична розробка складена з метою дати студентам орієнтовну основу для їх уявних і практичних дій при проектуванні поперечного переріза горизонтальних і похилих виробок.

Узагальному випадку питання про вибір форми й визначення розмірів виробки є складним інженерним завданням, розв’язання якого слід виконувати з урахуванням призначення виробки, розмірів розташовуваного встаткування й транспортних засобів, регламентованих Правилами безпеки (ПБ) зазорів й обмежень у розмірах і швидкості руху повітря, а також з урахуванням проявів гірського тиску й депресії вентиляторів головного провітрювання за умови забезпечення мінімальної вартості проведення виробки та мінімальних витрат на її підтримку протягом усього терміну служби. Крім того, встановлений за цими факторами перетин виробки, повинен відповідати можливостям існуючих гірничопрохідницьких комплексів устаткування.

Уметодичці деталізуються норми проектування гірничих виробок і правила компонування поперечного переріза залежно від призначення й терміну служби, а також їхньої ролі в забезпеченні функціонування гірничого підприємства. В ній наведені також приклади визначення розмірів для виробок різного призначення й форми.

Використання в навчальному процесі даної розробки дасть можливість підвищити якість і глибину засвоєння студентами матеріалу курсу, буде сприяти виконанню розрахунково-графічних робіт на основі реальних даних, і, в остаточному підсумку, дозволить поліпшити підготовку гірничих інженерів.

1 МЕТА Й МОТИВОВАНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ЗНАЧЕННЯ РОБОТИ

Обсяг практичного заняття - 4 навчальних години.

Кінцева мета заняття полягає в оволодінні студентами методикою проектування поперечного переріза горизонтальної (похилої) виробки на прикладі розв’язання типового завдання відповідно до існуючої нормативної документації.

Навчальна мета заняття полягає в закріпленні й поглибленні теоретичних знань студентів, що отримані раніше при вивченні відповідних курсів і нормативних положень по проектуванню виробок, а також у придбанні вмінь самостійної роботи при розв’язанні даного

3

завдання. Крім того, при виконанні розрахунково-графічної роботи студенти здобувають навички виконання інженерних розрахунків й оформлення креслень відповідно до державного стандарту.

Дане заняття виконується після вивчення розділів курсу "Спорудження гірничих виробок", де розглядаються питання методики проектування підготовчих виробок вугільних шахт. При складанні завдання для виконання самостійної розрахунково-графічної роботи використані технологічні схеми розробки родовищ корисних копалин [8, 11, 12] й уніфіковані типові перетини виробок [13, 15], які розроблені провідними науково-дослідними й проектними інститутами.

Отримані при виконанні завдання навички самостійної роботи студенти будуть використовувати під час курсового й дипломного проектування й у майбутній практичній діяльності.

ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ

Метою самопідготовки є оволодіння базисними знаннями, які необхідні для виконання розрахунково-графічної роботи з визначення розмірів поперечного переріза виробки.

Приступаючи до виконання завдання, студент повинен знати:

-основи елементарної алгебри, геометрії й тригонометрії;

-правила геометричних побудов, проекційного креслення й оформлення креслень;

-методику проектування основних гірничих виробок;

-нормативні положення будівельних норм і правил, правил безпеки й технічної експлуатації гірничих підприємств, що стосуються об'ємно - планувального рішення поперечного переріза виробок;

-основні типи кріплення підготовчих виробок.

Оскільки всі перераховані питання вивчалися раніше, то під час самопідготовки студентові необхідноретельно вивчити дійсні методичні вказівки й уважно повторити теоретичний і нормативний матеріал, необхідний для розв’язання завдань, що виносяться на практичне заняття. Список літератури, що рекомендується, наведений наприкінці методичних вказівок. Крім того, у вказівках дані контрольно-навчальні тести, на які необхідно дати відповіді перед заняттям. Зверніть особливу увагу на прикладирозв’язаннязавдань!

Для успішного засвоєння матеріалу студентам рекомендується скласти короткий конспект і зробити необхідні виписки із ПБ [1] і будівельних норм [3, 4]. Рішення завдання на практичному занятті

4

виконується графоаналітичним методом, тому для проведення розрахунків студенти повинні мати калькулятори, а для підготовки схеми поперечного переріза виробки - креслярські приналежності.

3 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ З ПРОЕКТУВАННЯ ГІРНИЧИХВИРОБОК

Форма поперечного переріза горизонтальних і похилих виробок може бути найрізноманітніша (аркова, склепінна, кругла, прямокутна, трапецієподібна, полігональна й ін.). Форма й розміри поперечного переріза виробки повинні забезпечувати задану надійність підтримки й необхідну пропускну здатність при її проведенні й експлуатації, а також дотримання вимог безпеки при переміщенні людей, розміщенні транспортних засобів, інженерних комунікацій й іншого встаткування.

Узагальному випадку питання про вибір форми й визначення розмірів поперечного переріза виробки є багатоваріантним, розв’язання якого варто виконувати з урахуванням:

- призначення виробки; - розмірів розташовуваного встаткування й транспортних

засобів; - регламентованих зазорів й обмежень за розмірами, швидкості

руху повітря й т.д.

- депресії вентиляторів головного провітрювання; - мінімальних проявів гірського тиску;

-можливостей існуючих гірничопрохідницьких комплексів устаткування.

Критерієм при прийнятті рішень повинні служити мінімальна вартість спорудження виробки й мінімум витрат на її підтримку протягом усього терміну служби.

Форма поперечного переріза виробок залежить від стійкості порід, прояву й інтенсивності гірського тиску; призначення й терміну служби виробки; розмірів транспортних засобів й іншого встаткування; конструкції й матеріалу кріплення; габаритів гірничопрохідницького встаткування.

Увугільній промисловості найбільше поширення набула аркова форма виробок зі сталевим піддатливим кріпленням з спеціального взаємозамінного профілю (СВП). У Донбасі сталеве податливе кріплення виготовляють із прямими стійками двох типів (триланкове й п’ятиланкове), область застосування яких залежить від очікуваного зміщення порід. Аркова форма раціональна в польових виробках а

5

також у пластових виробках при наявності верхнього підривання порід. При проведенні виробок у слабких породах, що здимаються, можливе застосування кільцевого податливого кріплення або аркового кріплення зі зворотним склепінням. При кутах падіння порід більше 300 напрямок конструктивної піддатливості аркового кріплення не збігається з напрямом найбільших зсувів породного контуру, тому в подібних умовах необхідно застосовувати спеціальні конструкції кріплення зі спрямованою піддатливістю.

Увиробках, що примикають до виробленого простору, при пологому заляганні порід, коли підривка покрівлі пласту є недоцільною, раціональні форми поперечного переріза із плоскою покрівлею (прямокутна, трапецієподібна). У цьому випадку досягається зменшення площі поперечного переріза на 10-15 % і спрощується сполучення виробки з лавою. У Донбасі в подібних умовах застосовується податливе рамне кріплення конструкції ДонУГІ

зСВП, складені стійки якого забезпечують конструктивну піддатливість до 1300 мм. При ширині виробки більше 4 м для підвищення несучої здатності верхняка необхідна установка проміжної складеної стійки. Металеве рамне кріплення добре сполучається з анкерами, які варто передбачати як засіб зменшення зміщень порід.

Анкерне кріплення може застосовуватися самостійно для кріплення покрівлі й боків підготовчих виробок різних форм. Його використання засноване на скріпленні окремих породних шарів між собою з метою створення армопородних конструкцій або пришивання шарів порід, що легко обвалюються, до більш міцної й стійкої породи. Застосування анкерів замість інших видів кріплення дає можливість значно скоротити витрата матеріалів, зменшити вартість і трудомісткість проведення й кріплення виробок.

Упластових виробках з невеликим терміном служби (просіках, печах й ін.) і похилих виробках з кутом нахилу понад 300 застосовується дерев'яне кріплення у вигляді окремих стійок і верхняков або у вигляді неповних і повних трапецієподібних кріпильних рам, які установлюють суцільно або врозгін.

Поперечні перерізи гірничих виробок повинні відповідати типовим перерізам [13, 14].

Мінімальні площі перерізу горизонтальних і похилих виробок варто встановлювати згідно вимог ПБ [1]:

а) для головних відкаточних і вентиляційних виробок, а також

людських хідників, які призначені для механізованого перевезення людей, площа поперечного переріза повинна становити не менш 9 м2

6

при висоті більше 1,9 м від підошви (головки рейок) до кріплення або розміщеного у виробці встаткування;

б) для дільничних вентиляційних, проміжних, конвеєрних і акумульованих штреків, дільничних бремсбергів й ухилів - 6 м2 при висоті не менш 1, 8 м від підошви (головки рейок);

в) для вентиляційних просіків, печей, хідників, косовичників й інших виробок – 1,5 м2 при мінімальній висоті 0,7 м;

г) для дільничних виробок, що перебувають у зоні впливу очисних робіт, а також людських хідників, які не призначені для механізованого перевезення людей – 4,5 м2, при висоті не менш 1,8 м від підошви (головки рейок).

У вугільних шахтах ширина проходів для людей і мінімальні зазори між транспортними засобами й кріпленням, а також між різними транспортними засобами повинні відповідати величинам, що наведені у табл. 1.

Ширина проходів для людей і зазорів повинна бути витримана на висоті не менш 1,8 м від підошви (тротуару) виробки. Проходи для людей на всьому протязі виробки, як правило, повинні влаштовуватися з однієї й тієї ж сторони. Не допускається у двоколійних виробках передбачати прохід між шляхами. У двоколійних виробках біля місць, де виконуються маневрові роботи, перевантаження встаткування й матеріалів з одного транспортного засобу на інше, а також зчіпка й розчіпка вагонеток або составів, біля стаціонарних навантажувальних пунктів продуктивністю 1000 т на добу й більше проходи для людей повинні бути 0,7 м з обох боків.

На закругленнях й у місцях установки стрілочних переводів необхідно передбачати збільшення міжколійя й відстані між віссю шляху й кріпленням. Це збільшення потрібно визначати за формулами:

с зовнішньої сторони кривої –	(L2 l2)/(8R);	(1)
1
с внутрішньо сторони кривої – 2 l2 /(8R),		(2)

де L – довжина рухливого состава (електровоза, вагонетки), м; l – жорстка база, м;

R – радіус закруглення (м) рейкових шляхів, що у знов проведеній виробці повинен бути не менш: для колії 600 мм – 12 м; для колії 900 мм – 20 м.

У привибійному просторі виробки, що проводиться, обмін гірничопрохідницького встаткування допускається з дотриманням таких вимог:

7

а) у разі розміщення пульта керування машиніста в кабіні або в торці гірничопрохідницького встаткування зазор між переміщуваним і нерухомим устаткуванням повинен бути не менш 0,2 м, а між устаткуванням і кріпленням – не менше за 0,25 м з обох боків виробки.

б) у разі розміщення пульта керування машиніста з боку прохідницького встаткування зазор між переміщуваним і нерухомим устаткуванням повинен бути не менше ніж 0,2 м, а між устаткуванням і кріпленням – не менше за 0,7 м на висоті 1,8 м від підошви з боку переміщуваного і за 0,25 м – з боку нерухомого встаткування;

в) під час розминки один із механізмів повинен бути в нерухомому стані;

г) при використанні самохідних вагонів зазори до кріплення повинні бути 0,7 м з обох боків на висоті 1,8 м від підошви.

При локомотивній відкатці контактними електровозами висота підвіски дроту повинна бути не менш 2 м від голівок рейок. Допускається підвішування контактного дроту на висоті не менше за 1,8 м від рейок під час перевезення людей по виробці або за наявності окремих виробок для пересування людей. Відстань від контактного дроту до верхняка кріплення повинна бути не меншою за 0,2 м.

В основних відкаточних виробках, ухилах і бремсбергах при використанні вагонеток місткістю до 2 м3 необхідно передбачати рейки Р-24, при більшій місткості вагонеток – Р-33 і Р-38. У вентиляційних і дільничних штреках допускається настилати рейки Р-18. Ширина рейкової колії на шахтах, що будуються, повинна бути 900 мм, на діючих шахтах допускається колія 600 мм. У виробках з терміном служби більше 5 років для настилання рейкових шляхів повинні застосовуватися залізобетонні або дерев'яні шпали. Дерев'яні шпали роблять із бруса товщиною 100 - 140 мм і шириною нижньої постелі 190-230 мм і просочують антисептиками. Довжина шпал повинна бути 1700 мм при ширині колії 900 мм й 1200 мм при ширині колії 600 мм. Залізобетонні шпали мають товщину 110-145 мм із шириною нижньої постелі 190-220 мм. Шар баласту під шпалами приймається не менше за 90 мм. Шпали занурюють у баласт на 2/3 їхньої товщини. У похилих виробках з кутом нахилу більше 100, а також в обводнених похилих виробках, незалежно від кута, шпали повинні укладатися в поперечні канавки, що забезпечують заглиблення на 2/3 їх товщини.

8

Таблиця 1 - Мінімальні величини проходів для людей і зазорів у гірничих виробках [1]

		Вид			Мінімальна
	Виробки	транс		Розташування	величина, м			Примітка
		порту			проходу	зазору
				Між кріпленням або розміщеним у виробках	0,7	0,25	При	дерев'яних,		металевих	і
				устаткуванням (трубопроводами) і найбільш			залізобетонних		рамних конструкціях
				виступаючим краєм рухливого состава			кріплення
	1.	Рейко			0,7	0,2	При суцільному бетонному, кам'яному
							й залізобетонному кріпленні
	Горизонтальні,
		вий		У місцях посадки людей у пасажирські вагонетки	1,0	–					у
	похилі						При	двобічній	посадці людей
							вагонетки прохід шириною 1,0 м
							робиться з обох боків
				У місцях з найбільш виступаючими частинами	–	0,2
				електровозів (вагонів) на паралельних шляхах
	2.	Конвеєр		Між кріпленням і конвеєром	0,7	0,4
	Горизонтальні,	ний		Від конвеєра до верхняка	–	0,5
9	похилі			Від натяжних і приводних головок до верхняка	–	0,6
	3.	Монорей		Між кріпленням і рухливим составом	0,7	0,2	При швидкості руху до 1м/с
					0,85	0,3	При швидкості руху більше 1м/с
	Горизонтальні,
		ковий		Між днищем посудини або нижньою кромкою	–	0,4
	похилі
				вантажу й підошвою виробки
				Між кріпленням і віссю каната	0,7	0,6	На висоті затискача підвіски
		Канатно-		Між сидінням і підошвою виробки		>0,7
	4. Похилі	крісельні		Між віссю каната й конвеєром		1,0
		дороги
	5.	Конвеєр		Між кріпленням і рухливим составом	0,7	–
	Горизонтальні	ний	з
				Між кріпленням і конвеєром	–	0,4
		рейко
				Між рухливим составом й	–	0,4
		вим		конвеєром

9

Продовження таблиці1

		Вид			Мінімальна
	Виробки			Розташування	величина, м		Примітка
		транспорту
					проходу	зазору
	6. Похилі	Конвертовий з		Між кріпленням і конвеєром	0,7	–	При проведенні виробок прохід
		рейковим					допускається з боку рухливого
							состава
				Між кріпленням і рухливим составом	–	0,25	При рамному кріпленні
						0,20	При суцільному кріпленні
				Між конвеєром і рухливим	–	0,4
				составом
	7. Горизонтальні,	Конвеєрний з		Між кріпленням і рухливим составом	0,7	–
	похилі	монорейковими
		або		Між кріпленням і конвеєром	–	0,4
		напочвенными
				Між конвеєром і рухливим	–	0,4
10		дорогами		составом
	8. Горизонтальні,	Монорейкова		Між составом поїзда й конвеєра	–	0,5-0,6	Згідно пункту 2 цієї таблиці
	похилі	дорога	над
		конвеєром
	9. Виробки для	Пристрій	дляМіж кріпленням й обшивною або		0,8	–
	спуска вугілля	перепуску вугілляметалевою трубами
	(матеріалів), що
	мають два відділення
	або обладнані
	трубами

10