Технологии проведения горной выработки комбайновым способом

 

 

 

где v_р – расчетная скорость движения воздуха в выработке, м/с;

Q – расход воздуха в выработке в период эксплуатации, м³/мин;

S₁ – площадь поперечного сечения выработки в свету после осадки, м²;

v_д- допустимая по ПБ скорость движения воздуха в выработке данного      типа, м/с.

 

 

 

 

4 ВЫБОР ВИДА ПОДРЫВКИ  БОКОВЫХ ПОРОД

 

При проведении выработки  по тонким пластам угля приходится попутно производить подрывку вмещающих боковых пород, чтобы обеспечить требуемую высоту выработки. Вид подрывки принимается с учетом назначения выработки, угла падения пласта, крепости пород почвы и кровли, формы сечения выработки. При этом, желательно, чтобы пласт угля в сечении выработки занимал наибольшую площадь. В выработках, обслуживающих лаву, положение пласта в сечении выработки принимается с учетом удобства погрузки угля из лавы в транспортные средства.  

 

 

 

          

В зависимости  от вида транспорта оптимальное положение почвы пласта в сечении, т.е. величину подрывки почвы можно определить по формуле:

h_п = h_р.п. + h_в + h_з,  м;

где h_р.п.- высота верхнего строения рельсового пути, м;

(h_р.п.= 0,35 м для Р-24);

       h_в – высота вагонетки от головки рельсы, м;

(h_в = 1, 2      м для ВГ-1.6    );

 

 

 

       h_з- величина зазора между вагонеткой и конвейером лавы, м;

(принимаем h_з=  0,4 м);

h_п= 0,35 + 1, 2  + 0,4 =   1.95      м;

Пользуясь схемой принятого вида подрывки боковых  пород, можно вычислить площадь угольного S_у и породного S_пор забоев (м²) по формулам:

 м²;

м²;

 

где В_у – ширина выработки по угольному забою, м;

α – угол падения пласта, град, (в наклонных выработках не учитывается);

S_пр – общая площадь поперечного сечении выработки в проходке, м².

Коэффициент подрывки (присечки) пород К_п определяется по формуле:

Величину отношения  площади угольного забоя К_у (%) к общей площади поперечного сечения выработки в проходке можно определить по формуле:

К_у = 100 (1- К_п), %.

 

S_у = 5.2 х0,92 = 4,8

 

 

 S_п = 16,1 – 4,8 = 11,3

 

 К_п =           = 0,7                                

 

К_у = 100  ( 1- 0,7) = 30

 

 

 

 

5 КРЕПЛЕНИЕ ВЫРАБОТКИ

 

5.1 Конструкция постоянной крепи

 

Для принятого вида крепи, конструкция рамы состоит из двух стоек и верхняка замковых соединений  ЗПК и основные покуазатели будут следующие:

тип спецпрофиля  СВП -   27      ; сопротивление одной рамы крепи работающей в податливом режиме N_s =290   кН      

конструктивная  податливость (вертикальная) составит   300      мм.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5  Схема к определению расчетного               сопротивления пород  сжатию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     5.2 Расчет параметров постоянного крепления

 

5.2.1 Определение  расчетного сопротивления пород сжатию К_с (МПа)

 

Для определения  смещения пород необходимо знать  величины средних значений сопротивления  пород сжатию в сечении выработки  и за пределами его контура в кровле и на расстоянии равном 1,5В_пр, а в почве – равном 1В_пр (где В_пр – ширина выработки в проходке). Для этого выполняется расчетная схема в масштабе 1:100. Для выполнения этой схемы используется принятая схема подрывки боковых пород. На схеме указывается мощность всех слоев и пласта по вертикальной оси, а также величины сопротивления пород сжатию в слоях R_с (МПа). Сопротивление пород сжатию R_с определяется согласно схеме во всех вмещающих выработку слоях (пластах) мощностью более 0,5 м, залегающих в сечении выработки и за пределами контура в кровле на расстоянии 1,5В_пр по линии 1-2-3, в почве – на расстоянии 1В_пр по лини 2-3-4,а в боках –  на расстоянии равном высоте выработки в проходке Н_пр по линии 2-3.

Усредненное значение сопротивления пород сжатию R_с в указанных границах определяется в мегапаскалях (МПа) отдельно для кровли (R_{с кр}), почвы (R_{с пч}) и боков (R_{с Б}) по формуле:

 

МПа

где R … R - сопротивление пород сжатию в слоях по расчётной линии, МПА;

m₁ … m₂ – мощности слоёв пород (пластов) по вертикали по расчётной линии, м.

R_{с (кр.)} = ^{58*11,38+30*7,72+33*0,62+11*0,92+38*0,6}   =44,49

                                    ^{11,38+7,72+0,62+0,92+0,6}

 

R_{с (поч.)} = ^{30*1,56+33*0,62+11*0,92+38*0,6+38*4,35+53*6}   =41,53

                                    ^{1,56+0,62+0,92+0,60+4,35+6}

 

 

R_{с (бок)} = ^{30*1,56+33*0,62+11*0,92+38*0,6+}   =27,08

                       ^{1,56+0,62+0,92+0,60}

 

 

 

 

5.2.2 Определение смещений  пород на контуре выработки

 

Смещение пород кровли, почвы и боков U в горизонтальных и наклонных протяженных выработках, поддерживаемых вне влияния очистных работ, рассчитывают в (мм) по формуле:

 

U = К_α · К_п.с · К_t · К_s · U_т , мм;

где К_α- коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки относительно простирания пород ;

       К_н.с.- коэффициент направления смещения пород; при определении смещений со стороны кровли и почвы (в вертикальном направлении) он равен 1; при определении боковых смещений пород К_н.с. принимают       ;

       К_t- коэффициент влияния времени смещения пород. Для выработки со сроком службы менее 15 лет коэффициент К_t, зависящий от  соотношения Н/R_с, определяются по графикам рисунка 6. Для выработок со сроком службы более 15 лет принимают К_t= 1;

       К_s- коэффициент влияния размеров выработки, определяемый по формулам:

- для кровли  и почвы К_s= 0,2 (В_пр- 1);

- для боков  К_s= 0,2 (Н_пр – 1);

где В_пр и Н_пр – соответственно высота и ширина выработки в проходке, м;

       U_т – смещение пород,, принятое за типовое, мм, определяется  в зависимости от величины усредненного сопротивления пород сжатию R_s и глубины расположения выработки Н.

U_кр =0,85х1х0,95х300= 242 мм

 

U_поч=0,85х1х0,9х350=268 мм

 

U_бок=0,85х0,45х0,85х600=195 мм

 

Н/R_с.кр=18,9      К_t=  0,95 ; Н/R_с.поч= 20,2 К_t= 0,9  ; Н/R_с.бок= 31,02    К_t= 0,85  ;

 К_{s(кр.поч)}= 0,2 (5,2- 1) =0,84

 

 К_s(бок) = 0,2 ( 3,7- 1) =0,54

  

 

5.2.3 Определение расчетной  нагрузки на рамную податливую  крепь

 

Расчетная нагрузка Р в (кН) на 1 м длины выработки со стороны  кровли и почвы определяется по формуле:

 

 кН;

где К_п – коэффициент перегрузки, принимаемый по таблице 4 в зависимости от типа выработки;

К_у.п – коэффициент условий проведения выработок; 

В_пр – ширина выработки в проходке, м;

Р_н – нормативная нагрузка, определяется в зависимости от смещений пород (U) и ширины выработки в проходке (В_пр), кН.                 

 Р_кр = 80 кН

 

Р_поч = 90 кН

 

R_{с ср} = (44,49+41,53)/2= 43,0   МПа; 

Р =1,0х0,8х5,2х85=353,6 кН ; 

 

 

 

5.2.4 Определение плотности установки крепи

 

Минимально допустимая плотность установки крепи на 1 м длины выработки

n_{p min} = Р/N_s,  рам/м;

где Р – расчетная нагрузка

       N_s – несущая способность 1 рамы в подптливом режиме принятой крепи,        кН; принимается по приложению Б (таблица 1);

 n_{p min} =  353,6/290 =1,22            рам/м;

Окончательно  принимается паспортная плотность  установки крепи с учетом рекомендации ДонУГИ.

 

  n_p =   1,25            рам/м

Расстояние между  рамами по осям (шаг установки крепи, м) определяется по формуле:

  r = 1/ n_р, м;

где n_p- принятая паспортная плотность крепи, рам/м.

  r = 1/1,25 = 0,8

 

5.2.5 Проверка крепи  на податливость

Податливость  принятой крепи выработок должна удовлетворять следующему условию:

 

Δ ≥ U_кр, мм;

 

 

 

 

где Δ – конструктивная податливость крепи, мм; (см. приложение Б);

          U_кр – ожидаемые расчетные смещения кровли, мм.

300 ≥ 242 мм.

 

 

 

 

 

5.3 Подбор средств  межрамного ограждения

 

Учитывая срок службы  принимаем для затяжки кровли Ж/Б затяжку (1,0· 0,2 · 0,05), а для боков металлическую сетку (1,0 · 0,3 · 0,003).

Затяжку укладываем всплошную по периметру и встык  вдоль оси выработки.

 

 

5.4 Борьба с пучением пород почвы

 

На основании  расчета величины смещения пород почвы, делается вывод о необходимости принятия мер по предупреждению пучения:

- при смещениях  почвы не превышающих 200 мм  мероприятия по борьбе с пучением  не предусматриваются;

- при смещениях  почвы до 300 мм следует предусматривать  упрочнение пород анкерной крепью  длиной 1,8-2,0 м и плотностью установки 0,8-1,0 анкера/м²;

- при смещениях  почвы 300-700 мм следует устанавливать  крепи с обратным сводом или  предусматривать упрочнение почвы  анкерной крепью с длиной анкеров  2-2,5 м и плотностью 1,2-1,5 анкера/м², закрепленных по всей длине скважины;

- при смещениях 700-1200 мм следует предусмотреть искусственное разрушение пород почвы камуфлетным взрыванием с последующим упрочнением вяжущими веществами.

 

 

 

    6 ВЫБОР СПОСОБА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

   ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТКИ

 

6.1  Выбор способа  проведения выработки

 

Выбор способа  проведения выработки определяется горно-геологическими и производственно-техническими факторами.

Горно-геологические  факторы – крепость, мощность, газоносность, склонность пластов к внезапным выбросам угля, газа и породы – имеют решающее значение при выборе способа проведения выработки. В заданных горно-геологических условиях принимаем комбайновый способ проведения выработки.

Применение  проходческих комбайнов при проведении горных выработок позволяет механизировать основные процессы проходческого цикла: отбойку, погрузку и транспортировку горной массы из забоя выработки, а также дает возможность точно оформить заданный контур выработки.

А применение комбайновых проходческих комплексов позволяет механизировать и крепление выработки. Применение комбайнов дает возможность точно оформить заданный контур проводимой выработки.

 

6.2 Выбор технологической  схемы проведения выработки

 

Технологическая схема проведения горной выработки – это определенный, увязанный в пространстве и времени, порядок выполнения производственных процессов, средств механизации и соответствующее этому порядку размещение оборудования.

Учитывая заданные горно-геологические и производственно-технические  условия проекта, принимаем: разрушение горного массива комбайном, погрузка горной массы в вагонетки при помощи прицепного ленточного перегружателя, электровозная транспортировка горной ассы из забоя горной выработки. Для доставки материалов будем использовать напочвенную дорогу. Данное проходческое оборудование позволит иметь значительные темпы проведения выработки и высокую производительность труда.

 

6.3 Выбор направления  проведения выработки

 

Учитывая назначение выработки, месторасположение её в  пространстве, тип применяемого транспорта выработку будем проводить по направлению с переменным профилем пути.

 

6.4 Выбор схемы  проведения выработки

 

При проведении пластовых  выработок по простиранию пласта с подрывкой пород в зависимости  от места размещения породы различают  схемы проведения узким и широким  забоем.

Выработку проводим узким забоем.

 

 

6.5 Определение  варианта выемки горной массы   в забое выработки