1.1 Расчет площади поперечного сечения выработки

Размеры поперечного сечения подземных выработок определяются графоаналитическим способом по максимальным габаритам транспортного оборудования (электровоз, вагонетка, скрепер и др.) и с учетом зазоров, предусмотренных Правилами безопасности при геологоразведочных работах.

Определение размеров поперечного сечения выработок, проводимых с электровозной откаткой породы целесообразно начинать с построения почвы выработки с балластным слоем и рельсовыми путями.

В геологоразведке чаще всего применяются рельсы типов Р11, Р18 и Р24 (табл.2); ширина колеи – 600 мм. Выбор типа рельсов может осуществляться в соответствии с табл. 3.

Техническая характеристика рудничных рельсов

Таблица 2

Тип рельсов	Масса 1 м рельса, кг	Размеры, мм
		Высота	Ширина подошвы	Ширина головки	Толщина шейки
Р 11	11,2	80,5	66	32	7,0
Р 18	18,06	90	80	40	10,0
Р 24	24,04	107	92	51	10,5

Рекомендуемые типы рельсов

Таблица 3

Тип выработки	Объем кузова вагонетки, м^3
	до 1,0	1,0-1,5	свыше 1,5
Протяженные (свыше 300 м) выработки	Р 18	Р 24	Р 24
Выработки длиной до 300 м	Р 11	Р 18	Р 24

Рельсы укладываются на брусковые или пластинные шпалы толщиной 120 мм. Длина шпал принимается вдвое больше ширины колеи, расстояние между шпалами не должно превышать 0,7 м.

Толщина балластного слоя выбирается с таким расчетом, чтобы под шпалой находилось не менее 100 мм балласта, а шпала была бы погружена в балласт на 2/3 своей толщины (рис. 2).

С одной стороны выработки настилается пешеходный трап для передвижения людей, с этой же стороны под трапом устраивается дренажная канавка. Размеры поперечного сечения канавки зависят от величины суммарного водопритока в выработку и при притоке до 50 м³ /ч составляют:

ширина по низу . . . . . . . . . . . . . . 200 мм, ширина по верху . . . . . . . . . . . . . 300 мм

глубина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 мм, площадь поперечного сечения . . 0,05 м²

Рис.2. К расчету размеров поперечного сечения выработки.

После построения почвы выработки на чертеж наносят максимальные габаритные размеры транспортного оборудования m и n. Со стороны пешеходного трапа (на высоте 1800 мм от него) откладывают минимально допустимый зазор между наиболее выступающей частью подвижного состава и крепью (стеной) выработки (точка “ а₁"). В соответствии с требованиями Правил безопасности, зазор принимается равным 700 мм.

С противоположной стороны минимально допустимый зазор (250 мм) между подвижным составом и крепью выработки откладывается на высоте транспортного оборудования (точка " а₂" ).

Через точки "а₁" и "а₂" проводятся линии боковых стенок выработки. Для выработок трапецевидной формы поперечного сечения линии проводятся под углом  = 83° к плоскости почвы, для выработок прямоугольно-сводчатой формы – под углом  = 90°.

Высота боковых стенок выработки (рис. 3 приложения) должна быть не менее 1,8 м и выбираться с учетом возможности монтажа вентиляционных труб. Ориентировочно диаметр вентиляционных труб можно принимать равным 500 мм.

Вентиляционные трубы подвешиваются к стенкам или кровле выработок обычно со стороны, противоположной пешеходному трапу, с таким расчетом, чтобы расстояние от них до наиболее выступающей части подвижного состава было бы не менее 200 мм. Разрешается подвеска вентиляционных труб (а также других коммуникаций) и со стороны свободного прохода, на высоте не ниже 1800 мм от пешеходного трапа. Если вентиляционные трубы подвешиваются на сопряжении свода выработки с вертикальной стенкой (рис. 3), то высоту вертикальной стенки выработки можно принимать равной:

где h₄ - высота транспортного оборудования от пешеходного трапа, м; D_в - диаметр вентиляционных труб, м; 0,2 - зазор между транспортным оборудованием и трубопроводом, м.

При этом необходимо, чтобы соблюдалось условие: h₃  1,8 м

При построении поперечного сечения выработок прямоугольно-сводчатой формы через верхние точки А и Б боковых стенок проводится линия свода, которая представляет из себя трехцентровую кривую (см. рис.1).

Площадь поперечного сечения выработок “в свету” S_св и их периметр Р_св вычисляются по формулам:

для выработок с трапециевидной формой поперечного сечения:

; (см. рис. 3а)

для выработок с прямоугольно-сводчатой формой сечения при h_св = 0,25 B

S_св = B (h₃ + 0,175 B), P_св = 2 h₃ + 2,21 B;

при h_св = 0,33 B

S_св = B (h₃ + 0,26 B), P_св = 2 h₃ + 2,33 B.

После построения поперечного сечения выработки “в свету” строится сечение “вчерне”. При этом в случае крепления выработок деревом диаметры стоек и верхняка ориентировочно принимаются равными 200 мм, а толщина затяжки 50 мм. Затяжка боков в породах с f  8 не производится. При креплении выработок набрызгбетонной крепью толщина крепи принимается равной 50 мм. В выработках, пройденных без крепления или закрепленных анкерной крепью, площади поперечного сечения “в свету” и “вчерне” отличаются лишь на величину площади поперечного сечения балластного слоя. Площади и периметры поперечного сечения выработок трапециевидной и прямоугольно-сводчатой формы “вчерне” вычисляются по формулам:

для выработок с трапециевидной формой поперечного сечения:

;

для выработок с прямоугольно-сводчатой формой сечения при h_св = 0,25 B

S_ч= B₁ (h₃+ h₂+ 0,175B₁); P_ч= 2 (h₃+ h₂) + 2,21B₁;

при h_св= 0,33 B

S_ч= B₁(h₃+ h₂+ 0,26B₁); P_ч= 2 (h₃+ h₂) + 2,33B₁(см. рис. 3б)

Полученные расчетные значения площади поперечного сечения выработки округляются в большую сторону до + 0,05 м², а периметра – до + 0,05 м.

При использовании породопогрузочных машин высота выработки должна быть такой, чтобы между кровлей выработки и поднятым ковшом погрузмашины оставался зазор не менее 50 мм.

Расчет поперечного сечения выработки при скреперной уборке породы ведется по габаритным размерам скрепера (рис. 4 приложения). При доставке породы скрепером от забоя к устью выработки дренажная канавка не сооружается, движение людей по выработке в процессе уборки породы запрещено, поэтому место для прохода людей и настилка пешеходного трапа не предусматривается.

Зазор между перемещающимся скрепером и стенками выработки откладываются на уровне его высоты и может приниматься равными 0,25 м при скреперах емкостью q  0,16 м³ и 0,30 м при скреперах большей вместимости, рис. 4.

Высота выработки “в свету” должна быть не менее 1,8 м.

В выработках, закрепленных деревом, для предохранения стоек от повреждения их движущимся скрепером, делается обшивка стоек из досок или горбыля толщиной 50 мм. Высота обшивки принимается равной 1,5 высоты скрепера.

В горноразведочной практике при проходке выработок значительной протяженности иногда используются комплексы скреперного оборудования, включающие в себя передвижные полки для перегрузки горной массы в рудничные вагонетки с последующей электровозной откаткой (рис. 9а приложения). В этом случае расчет площади поперечного сечения ведется по габаритам откаточного оборудования с последующей проверкой на возможность размещения в выработке скреперного полка принятой конструкции (аналогично рис. 3).