Классификация горноразведочных выработок.

Классификация типов крепей горных выработок.

По сроку службы

Различают временную и постоянную крепь (обделку). В связи с тем, что при проведении капитальных выработок возведение постоянной крепи вслед за подвиганием забоя мешает работам по выемке и погрузке породы, на участке длиной 40—60 м устанавливается временная крепь, а затем она заменяется постоянной. Как правило, временная крепь выполняется в виде деревянных или инвентарных облегченных металлических рам. Наружным очертанием временной крепи считается верхняя граница марчеван.

По материалу

Крепи подразделяют на деревянную, металлическую (из стали, легких сплавов), анкерную, каменную (из естественных и искусственных камней), бетонную, железобетонную (монолитную, из отдельных блоков или элементов), смешанную (комбинированную). Деревянную крепь в основном применяют в выработках небольшого сечения и с небольшим сроком службы. Разновидностями бетонной крепи являются: торкрет (заполнитель цементного раствора имеет крупность 0—8 мм); набрызг-бетон (заполнитель цементного раствора имеет крупность 10—25 мм) и тюбинговая — крепь из составных частей (бетонных или металлических), связанных между собой болтами или другим крепежом. Анкерная крепь использует породу слоёв за контуром выработки для удержания породы по контуру выработки, поэтому ее применение позволяет сократить металлоемкость крепления при повышении темпов проходки; однако возможно только при проходке тоннелей в скальных и полускальных породах, устойчивых и средней устойчивости; в более слабых породах анкерную крепь применяют совместно с набрызг-бетонном или металлической арочной крепью.

По форме сечения выработки

Различают трапециевидную, арочную (замкнутую и незамкнутую), кольцевую, эллиптическую, полигональную. Это, как правило, рамная крепь, состоящая из отдельных крепежных рам, устанавливаемых в выработке на некотором расстоянии одна от другой. Кровля и бока выработки в промежутках между рамами закрепляются затяжками. От продольного смещения рамы удерживаются рошпанами, представляющими собой поперечину, соединяющую соседние рамы. Это придает конструкции жесткость и стабильность.

По характеру работы

В зависимости от способа соединения элементов крепи подразделяются на жесткие, шарнирные, податливые и комбинированные. Податливые крепи выполняются из спецпрофиля (например, СВП-профиля) и способны сокращать поперечное сечение выработки под действием горного давления без нарушения работоспособности конструкции. Податливость достигается за счёт скольжения элементов крепи в местах их соединения. Установка такой крепи выполняется обычно вручную. Использование специальной техники в настоящее время позволяет лишь ненамного повысить производительность труда, что не оправдывает стоимость устройства такой крепи.

По роду выработок

Подразделяются на крепь капитальных, подготовительных, нарезных и очистных, горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок. Крепи стальные инвентарные также используются для прокладки и ремонта инженерных коммуникаций открытым способом.

Выбор крепи выработки производится на основание расчета параметра устойчивости:

Где глубина выработки м под землей, – насыпная плотность горной породы, - предел прочности на сжатие

Также рассчитаем максимальные напряжения в боках выработки

Где K₁ – коэффициент концентрации напряжений в боках выработки, для глубины разработки в 400 метров равна от 2,5 до 3,2

Минимальные напряжения в кровле выработки:

Где К₂ – коэффициент концентрации напряжений в кровле выработки, для плоской кровли равен 1; для сводчатой кровли – 0,3.

Коэффициент бокового давления определяется:

Где v – коэффициент Пуассона пород, равен 0,3.

Предел прочности горных пород в массиве равны:

Где K_c – коэффициент структурного ослабления пород, 0,7. K_дл – коэффициент длительной прочности, принимаем 0,7.

Коэффициенты запаса устойчивости в боках и кровле выработки равны:

Из методички

Количесвто воздуха, необходимое для проветривания тупиковых выработок, определяется по пяти факторам: по расходу ВВ и разжижению выделяющегося газа; по числу людей в забое; по минимальной скорости движения воздуха по выработке; по пылевому фактору, по разжижению вредных примесей при работе дизельного оборудования.

1. расчетное количество воздуха, необходимое для разжижения продуктов взрыва при нагнетательном способе проветривания, определяется по формуле П.И, Мустеля:

Где – время проветривания, принимается равной 30 минутам; А- расход ВВ на 1 цикл, кг; S – площадь поперечного сечения выработки в проходке, ; L –протяженность проветриваемой выработки, м.

2. Расчетное количество воздуха, необходимое для разжжижения продуктов взрыва при всасывающем способе проветривания, определяется по формуле А.И. Ксенофонтовой:

3. Расчетное количество воздуха, необходимое для разжижения продуктов взрыва при комбинированном способе проветривания, определяется по формуле В.Н. Воронина:

Где - расстояние от забоя до всасывающего трубопровода, м.

При проведении выработок источниками пыли в вентиляционном воздухе являются: разрушение горных пород при выполнении буровзрывных работ, работающие механизмы и оборудование (погрузочные машины, скреперные установки, конвейеры, элэктровозный транспорт итд)

Расчет необходимого количества воздуха по выносу пылевых частиц при проведении горной выработки выполняется по формуле А.Д. Ворониной:

Где – время проветривания, принимается равной 30 мин; S- площадь поперечного сечения выработки в проходке, ; L – протяженность проветриваемой выработки, м; - расстояние от забоя до всасывающего трубопровода (по безопасности до 10 м); – коэф. утечек воздуха через соеднинения звеньев вентиляционного трубопровода, принимает значения 1,3-1,6; - максимальная запыленность воздуха при проведении выработки, наблюдается после взрывных работ до 1000 мг/м³; – норма запыленности вентиляционного воздуха по безопасности, 2 мг/м³; – запыленность поступающего свежего вентиляционного воздуха в выработке, принимаем 0,2 мг/м³.

Обеспечение вентиляции по пылевому фактору требует проверки по допустимой скорости вентиляционного потока, который препятствует оседанию пылевых частиц по протяженности выработки:

Где - минимальная скорость вентиляционного воздуха в выработке по безопасности принимаем равным 0,25-0,3 м/с.

Если скорость по формуле (5) будет меньше скорости , то расход воздуха по пылевому фактору рассчитаем по формуле:

Расчет необходимого количества воздуха по числу одновременно работающих рабочих,

Где – количество рабочих; – коэффициент запаса возуха 1,3-1,5

Выбор вентилятора исходит из уравнения производительности вентилятора а также из необходимого напора воздуха.

классификация горноразведочных выработок.

Горная выработка — полость в толще горных пород, образованная в результате ведения горных работ и служащая для разработки месторождений полезных ископаемых, а также для других горнотехнических целей.

В зависимости от угла, составляемого продольной осью выработки с горизонтом, различают выработки вертикальные, наклонные и горизонтальные.

Шахтный ствол— вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ в пределах шахтного поля. Верхнюю часть ствола, примыкающую к поверхности и имеющую более прочную крепь, называют устьем ствола, а нижнюю часть, расположенную ниже последнего откаточного горизонта, — зумпфом.

Шахтный ствол, служащий для подъема полезного ископаемого на поверхность, называют главным стволом шахты, ствол, служащий для спуска и подъема людей, спуска материалов и оборудования, подъема пустой породы, — вспомогательным стволом.

Ствол, по которому с помощью вентилятора свежий воздух нагнетают в подземные выработки шахты или отработанный удаляют из них, называют вентиляционным. Вентиляционным стволом может быть как главный, так и вспомогательный.

Шурф — вертикальная (реже наклонная) неглубокая горная выработка обычно прямоугольного сечения, проведенная с поверхности.

На действующих шахтах шурфы используют для вентиляции и спуска материалов на верхние горизонты шахтного поля.

Слепой ствол— вертикальная горная выработка, не имеющая выхода на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ (подъема полезного ископаемого, вентиляции, спуска и подъема людей, спуска материалов и оборудования и других целей). Слепые стволы проходят при вскрытии части шахтного поля, расположенной ниже горизонта, вскрытого выработками, проведенными с поверхности.

Восстающий — вертикальная или наклонная горная выработка, проводимая по восстанию залежи (пласта) и служащая для проветривания, передвижения людей, спуска полезного ископаемого или породы, доставки материалов и оборудования, подачи энергии и воды, а также для разведочных целей.

Штольня — горная выработка, проведенная к месторождению с поверхности горизонтально или с незначительным подъемом, имеющая непосредственный выход на поверхность, предназначенная для обслуживания подземных горных работ. Штольня, как и ствол шахты, может быть главной, вспомогательной, вентиляционной.

Квершлаг — горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная по вмещающим породам вкрест простирания месторождения и используемая для транспортирования, вентиляции, передвижения людей, водоотлива, прокладки электрических кабелей и линий связи. В зависимости от назначения или наименования вскрываемой части шахтного поля различают квершлаги откаточные, вентиляционные, этажные, участковые и др.

Штрек — горизонтальная горная выработка, проведенная по простиранию наклонно залегающего месторождения с углом наклона не более 0-3° или в любом направлении при горизонтальном его залегании. Штрек, проведенный по полезному ископаемому, называется пластовым, а по породе — полевым. В зависимости от назначения штреки называют откаточными, вентиляционными, главными, этажными, промежуточными.

Гезенк — вертикальная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для спуска полезного ископаемого под действием собственной массы или в специальных сосудах механическим способом.

Орт — горизонтальная (с углом наклона не более 0—3°) выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и проведенная вкрест простирания месторождения (при крутом и наклонном падении). Орты проводят при разработке мощных пластов или рудных залежей. Они соединяют пластовые (рудные) штреки, проведенные у кровли висячего и почвы лежачего бока пласта или рудной залежи.

Просек — горная выработка, проводимая обычно в толще полезного ископаемого по простиранию пласта или залежи и предназначенная для проветривания, передвижения людей и транспортирования грузов. Просеки проводят параллельно штрекам; они служат для оконтуривания целиков.

Бремсберг —горная выработка, проведенная, как правило, по направлению восстания пласта или залежи полезного ископаемого и предназначенная для спуска полезного ископаемого на откаточный горизонт этажа или шахты. В зависимости от назначения различают бремсберги капитальные, панельные и участковые. Бремсберг может быть пластовым или полевым.

Уклон —наклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для подъема полезного ископаемого. Уклон отличается от бремсберга направлением движения полезного ископаемого.

Скат — наклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и предназначенная для спуска различных грузов под действием собственного веса.

Ходок — горизонтальная или наклонная выработка, оборудованная лестницами или трапами и предназначенная преимущественно для передвижения людей. Ходок обычно проводят параллельно бремсбергу или уклону. Люди могут ходить только по ходкам. Ходками соединяют камеры с откаточными или вентиляционными выработками шахты.

Печь — горная выработка, проводимая по полезному ископаемому, по восстанию пласта или залежи и предназначенная для проветривания, передвижения людей и транспортирования грузов. Печь, проведенная с целью образования очистной выработки, называется разрезной.

Камера — горная выработка, имеющая при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину и предназначенная для размещения оборудования, материалов и инвентаря или для санитарных и других целей. В зависимости от назначения камеры бывают насосные, подземной электроподстанции, подземного бункера и т.д.

Лава — очистная выработка большой протяженности (от нескольких десятков до нескольких сотен метров), один бок которой образован массивом полезного ископаемого (забоем лавы), а другой — стенкой закладочного материала или обрушенной породой выработанного пространства.

Околоствольный двор —совокупность выработок, служащих для соединения шахтного ствола (стволов) со всеми остальными выработками шахты и для размещения некоторых общешахтных производственных служб (водоотлива, электроподстанции, электровозного гаража, склада противопожарного инвентаря и т.д.).

Подземное сооружение —объект промышленного, культурного, оборонного и коммунального назначения, создаваемый в массиве горных пород под дневной поверхностью.

Тоннель — горизонтальное или наклонное подземное искусственное сооружение, предназначенное для транспорта, пропуска воды, размещения коммуникаций и других целей. Длина тоннеля обычно значительно превышает его поперечные размеры.

По назначению тоннели бывают нескольких видов.

Гидротехнические тоннели предназначены для перемещения больших объемов воды. К ним относят тоннели гидроэлектростанций, подводящие воду к турбинам и отводящие ее после использования; тоннели водоснабжения, подающие воду для населенных пунктов (иногда на расстояние в десятки километров); тоннели, используемые для улучшения земель (ирригационные и мелиоративные).

Транспортные тоннели предназначены для пропуска автомобильного и железнодорожного транспорта, поездов метрополитена и скоростного трамвая, специальных видов транспорта. Существуют также совмещенные тоннели для нескольких видов транспортных средств и пешеходов, судоходные тоннели и др.

Коммунальные тоннели предназначены для прокладки различных инженерных коммуникаций: электрических кабелей, кабелей связи, теплосетей, водостока, водо- и газопроводов, канализации.

Горно-промышленные тоннели обслуживают предприятия, добывающие полезные ископаемые.

К тоннелям специального назначения относят подземные автостоянки и гаражи тоннельного типа, тоннели для научных исследований (например, ускорители заряженных частиц, тоннели для аэродинамических испытаний), тоннели оборонного характера.

Камерная выработка —горная выработка, имеющая при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину.

По назначению камерные выработки бывают: хозяйственные (аграрные предприятия, хранилища, склады, гаражи, автостоянки); объектов гидроэнергетики (машинные залы, насосные станции); социального назначения (библиотеки, спортзалы, кинозалы, бассейны, больницы, музеи, научные центры); экологического назначения (хранилища-могильники для радиоактивных отходов и вредных веществ, опасные производства); оборонного назначения.

Проведением горной выработки называют комплекс работ, включающий выемку, погрузку и транспортирование горной массы, возведение крепи, наращивание транспортных устройств и коммуникаций, обеспечивающих определенную скорость продвижения забоя.

Строительством горной в ы работки называют комплекс работ, выполнение которых обеспечивает ее готовность к сдаче в эксплуатацию согласно техническому проекту. В состав комплекса входят подготовительные работы, проведение самой выработки и заключительные работы для сдачи ее в эксплуатацию.

Обычные условия проведения горной выработки — условия, при которых вмещающие породы допускают обнажение забоя выработки до возведения крепи без специальных методов или устройств для его поддержания и обеспечения безопасных условий труда проходчиков.

Сложные условия проведения горной выработки — условия, при которых горно-строительные работы следует сопровождать соответствующей подготовкой окружающего массива или организационно-техническими мероприятиями, позволяющими устранить или снизить отрицательные воздействия среды на показатели проходческих работ и устойчивое состояние выработки.

Проходческим циклом называют совокупность основных и вспомогательных процессов, при однократном выполнении которых за определенное время забой выработки подвигают на установленную величину.

Время выполнения одного цикла работ называют продолжительностью цикла. Скорость проведения выработки зависит от числа циклов, выполненных за месяц при одинаковом подвигании забоя за один цикл.