Выбор формы и расчет поперечного сечения штрека

Форма поперечного сечения горизонтальных выработок зависит от величины горного давления и его направления, конструкции крепи, сроков службы выработки и ее размеров. Для данных горногеологических условий и при большом сроке службы выработки принимают сводчатую форму с трехцентровым сводом и бетонной крепью.

Размеры поперечного сечения выработки зависят от ее назначения, и определяются на основе габаритов подвижного состава с учетом необходимых зазоров, предусмотренных в ПБ.

Расчет будем вести по габаритам вагонетки типа ВГ - 4: А=1350 мм.; h=1550 мм. Для рельсового пути принимаем рельсы Р - 33. Шпальный брус принимаем 150х150, длина бруса составляет 1350 мм. Толщина подкладок - 17,5 мм., толщина балластного слоя составляет 100мм. По заданным условиям рассчитываем ширину выработки в свету, по следующей формуле:

 

В = h +А+Р+А+m м,

 

где: В - ширина выработки в свету, м;

h - расстояние между подвижным составом и стенкой выработки, м;

А - ширина подвижного состава, м;

Р - расстояние между составами, м;

m - ширина между подвижным составом и стенкой ходового отделения выработки, м.

 

В = 250+1350+200+1350+700 = 3,85 м

 

Принимаю ширину выработки равной 3,9 м.

Ширина выработки в черне В будет зависеть от толщины бетонных стен выработки. Толщину бетона условно принимают равной 0,1 м. Так как выработка имеет две стенки, то ширина выработки в черне будет рассчитываться по следующей формуле:

 

В1 = В+2b м, (2)

 

где: В1 - ширина выработки в чернее, м;

В - ширина выработки в свету, м;

b - ширина бетонной стенки выработки, м

 

В1 = 3,9+2-0,1=4,1 м

 

Высота поперечного сечения восстающего зависит от высоты стенки выработки и высоты свода. Высота стенки выработки рассчитывается по формуле:

 

H = ho+h+ h1, м (3)

 

где: H - высота стенки выработки (м);

h0 - высота рельсового пути (м);

h - высота подвижного состава (м);

h1 - высота между подвижным составом и контактом привода (м).

Высоту рельсового пути рассчитывают по формуле:

 

h0= hб+ hмн+ hп+ hр, м (4)

 

где: hб - высота балластного слоя, м;

hмн - высота шпального бруса, м;

hп - толщина подкладки, м;

hр - высота рельсов, м.

Высота рельсового пути составляет 0,39 м.

 

Н = 0,39+1,6+0,2=2,19 м

 

Высота стенки выработки составляет 2,19 м

Высоту свода выработки рассчитывают по следующей формуле:

 

h_св = 1/3В, м (5)

 

где: h_св - высота свода, м;

В - ширина выработки в свету, м

 

h_св = 1/3 • 3850=1,28 м

 

Высота свода выработки составляет 1,28 м.

Наибольший радиус свода рассчитывается по формуле:

 

R=0, 692В, м (6)

R=0,692•3850=1008,7 мм=1,009 м

 

Меньший радиус свода рассчитывается по формуле:

 

r=0,262В м (7)

r=0,262•3850=1008,7 мм=1,009 м

 

Маленький радиус принимаю равным 1 м. Площадь поперечного сечения откаточного штрека рассчитывается по формуле:

 

S_св= В (Н₁+0,26В) м² (8)

 

где: S_св - площадь поперечного сечения в свету, м²;

Н₁ - высота выработки в свету, м;

В - ширина выработки в свету, м.

Высоту выработки в свету рассчитываем как сумму двух высот по формуле:

 

Н₁=Н+ h_св м (9)

Н₁=2,19+1,28=3,47 м.

 

Принимаю высоту выработки равной 3,5 м.

 

S_св=3,9(3,47+0,26•3,9)=17,48 м²

 

Площадь поперечного сечения в черне рассчитываем по следующей формуле:

 

S_чер=В₁(Н₀+0,26В₁), м (10)

 

где: Н₀ - высота выработки в черне, м;

 

S_чер=3,92(3,57+0,26•3,92)=18 м

 

Площадь поперечного сечения выработки в черне составляет 18 м².

Периметр выработки в свету рассчитываем по следующей формуле:

 

Р=2Н₁+2,33•В, м (11)

Р=2•3,47+2,33•3,9=16м.

 

Расчет паспорта БВР

а). Расчет числа шпуров на забой. Для данного штрека число шпуров на забой определяем по следующей формуле:

 

N=2,7Öf•S (12)

 

где: N - число шпуров на забой;

f - коэффициент крепости породы;

S - площадь поперечного сечения.

 

N=2,7Ö12•18=40 шт.

 

б). Глубину шпуров определяем по формуле:

 

l_шп=0,75ÖS (13)

l_шп=0,75Ö18=3,2

 

Согласно ЕПБ глубину шпуров принимаю равной 3,4 м.

в). Линию наикратчайшего сопротивления зарядов ЛНС рассчитываем по формуле:

 

W=0,87ÖР₁/m•q (14)

где: Р₁ = 0,785d²₃ ∆К₃

m =1,66 @ 0,066f

q = 2,5 @ 3.0

Р₁=0,785•0,04²•1000•0,85=1,0676

m =0,8•12=9,6

q = 2,7

W=0,87• Ö1,0676: (9,6•2.7)=0,17 м

 

Принимаю ЛНС равной 0,2 м.

г). Расчет расхода ВМ на цикл забоя

Удельный расход ВВ рассчитываем по формуле:

 

q=q_н•f_с•V₃•е (15)

 

где: q - удельный расход ВВ, ^к2/_м3;

q_н - нормальный расход ВВ, ^к2/_м3;

f - коэффициент зажима;

е - коэффициент работоспособности ВВ;

 

q_н=0,1f=0,1•12=1,2 ^к2/_м3; (16)

V₃=6,5: ÖS_пр =6,5: Ö18=1,53 (17)

е=380:Р

 

где: Р - работоспособность применяемого ВВ, см³

 

q=1,2•1,1•1,53•1,1=2,2 ^к2/_м3;

 

Расход ВВ на расчетную величину подвигания забоя за цикл, кг:

 

Q=q•l_шп•S_пр•h (19)

 

где: q - удельный расход ВВ, ^к2/_м3;

l_шп - глубина шпуров, м;

S_пр - сечение забоя выработки в проходке, м²;

h - К.И.Ш.

 

Q=3,2•2,2•18•0,85=107,7 кг

 

Определяем величину заряда на один шпур, кг:

 

Q_шп=Q: N (20)

 

где: N - число шпуров

 

Q_шп=107,7: 40=2,7 кг

 

Определяем число патронов ВВ на шпур, шт.:

 

n=Q_шп: М_п (21)

 

где: М_п - масса патрона ВВ, кг

 

n=2,7: 0,25=10,8 шт.

 

Принимаю число патронов на вспомогательные и оконтуривающие шпуры по 11 штук, а на врубовые шпуры по 12 патронов. Определяем фактическую массу заряда на забой как сумму всех шпуров зарядов, кг:

 

Q_факт.=N_вр•П_вр•М_п+N_всп•П•М_г+N_ок•П•М_п (22)

 

где: N_вр, N_всп, N_ок - число врубовых, вспомогательных и оконтуривающих шпуров, шт;

П_вр, П - масса одного патрона, кг.

 

Q_факт.=6•12•0,25+11•0,25•34=111,5 кг

 

Ниже к проделанному расчету представлен паспорт буровых работ.