Горизонтальные выработки

Поперечного сечения горно-разведочных выработок

Типовые сечения и определение размеров

Для горизонтальных горно-разведочных выработок установлены две формы поперечных сечений: трапециевидная (Т), прямоугольно-сводчатая с коробовым сводом (ПС). На рис. 9–10 показаны типовые сечения горных выработок различной формы.

Различают площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету, в проходке и вчерне. Площадь в свету (S _св) – это площадь, заключенная между крепью выработки и ее почвой, за вычетом площади сечения, которая занята насыпанным на почве выработки балластным слоем.

Площадь в проходке (S _пр) – площадь выработки, какой она получается в процессе проведения до возведения крепи, настилки рельсового пути и устройства балластного слоя, прокладки инженерных коммуникаций (кабелей, воздухо-, водопроводов и пр.). Площадь вчерне (S _вч) – площадь выработки, которая получается при расчете (проектная площадь).

Рис. 9.2. Типовое сечение выработок прямоугольно-сводчатой формы без крепления или с анкерным (набрызгбетонным) креплением: а – скреперная доставка породы; б – конвейерная доставка породы; в – ручная откатка породы; г – локомотивная откатка породы; д – двухпутевая выработка с локомотивной откаткой породы

Рис. 10. Типовое сечение выработок с монолитной бетонной крепью с локомотивной откаткой породы: а – однопутевая; б − двухпутевая

Допустимые превышения площади в проходке над проектной (вчерне) приведены в табл. 2.

Таблица 2

Категория пород по буримости	Максимально допустимый коэффициент превышения сечений при номинальной площади сечения выработки вчерне, м2
< 4	4–6,4	>6,5
V-X XI-XV XVI-XX	1,08 1,10 1,12	1,06 1,07 1,09	1,04 1,05 1,06

Таким образом, площадь сечения выработки в проходке равна

S_пр =S_св + S_кр +К_п S_вч

или, с другой стороны,

S _пр = S _вч+ К _п S _вч.

Так как S _вч = S _св + S _кр, то расчет площади сечения выработки начинают с расчета в свету, где S _кр – сечение выработки, занимаемое крепью; К_п – коэффициент перебора сечения (коэффициент излишка сечения – КИС).

Размеры площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету определяют исходя из условий размещения транспортного оборудования и других устройств с учетом необходимых зазоров, регламентированных Правилами безопасности.

При этом необходимо рассмотреть следующие возможные случаи проведения выработок и расчета сечения:

1. Выработка проводится с креплением и погрузочная машина работает в закрепленной выработке. В этом случае расчет ведут по наибольшим габаритам подвижного состава или погрузочной машины.

2. Выработка проходится с креплением, но крепь отстает от забоя более чем на 3 м. В данном случае погрузочная машина работает в незакрепленной части выработки.

При расчете размеров площади сечения по наибольшим габаритам подвижного состава необходимо сделать поверочный расчет (рис. 11):

m + В + п' ≥2 d +2 t ₂+ m + В_с + n; H_р + h ₃≥ h ₃+ d + t ₁.

Расшифровка данных приведена ниже.

3. Выработка проходится без крепления. Тогда размеры сечения рассчитываются по наибольшим габаритам проходческого оборудования или подвижного состава.

Основные размеры подземных транспортных средств стандартизированы с целью типизации сечений выработок, конструкции крепи и проходческого оборудования.

Рис. 11. Схемы условий работы погрузочной машины в забое:

а – в незакрепленном призабойном пространстве; б – в закрепленном призабойном пространстве

Для выработок трапециевидной формы разработаны типовые сечения с применением сплошной крепи, крепи вразбежку, с затяжкой только кровли и с затяжкой кровли и боков.

Типовые сечения выработок прямоугольно-сводчатой формы предусмотрены без крепи, с анкерной, набрызгбетонной и комбинированной крепями.

Основные размеры типовых сечений выработок типа Т и ПС даны в табл. 3 и 4.

Таблица 3

Основные размеры сечений выработок трапециевидной формы (Т)

Обозначе- ние сече- ния	Размеры сечения, мм	Обозначе- ние сече- ния	Размеры сечения, мм
b 1	b 2	h 4	площадь сечения в свету, м2	b 1	b 2	h 4	площадь сечения в свету, м2
Т-2,0				2,0	Т-7,5				7,5
Т-3,0				3,0	Т-8,4				8,4
Т-4,8				4,8	Т-9,8				9,8
Т-5,1				5,3	Т-11,0				11,0
Т-6,1				6,1	Т-12,6				12,6
Т-7,0				7,0	Т-13,6				13,6

Таблица 4

Основные размеры сечений выработок

прямоугольно-сводчатой формы (ПС)

Обозначение сечения	Размеры сечения, мм	Площадь сечения в свету, м2
b	h 6	h	R	r
ПС-2,0						2,0
ПС-2,7						2,7
ПС-4,2						4,2
ПС-4,5						4,5
ПС-5,4						5,4
ПС-6,4						6,4
ПС-6,8						6,8
ПС-8,3						8,3
ПС-8,7						8,7
ПС-10,0						10,0
ПС-11,6						11,6
ПС-12,1						12,1

Расчетные формулы для определения размеров сечений выработок типов Т и ПС приведены в табл. 5, 6.

Расчеты приведенных в формулах табл. 5, 6 размеров крепи и затяжки даны в соответствующих разделах.

Таблица 5

Выработки трапециевидной формы

Размер	Обозначе- ние	Расчетные формулы
Высота, мм	Транспортного оборудования	Н	Выбирается по каталогам
Свободного прохода	h
От почвы до головки рельс	h 1
Балластного слоя (трапа)	h 2
Выработки от головки рельса до верхняка	h 3
Выработки в свету:	h 4
без рельсового пути		h 4
при скреперной уборке породы		h 4= h
при конвейерной доставке породы		h 4= h + h 2
при наличии рельсового		h 4= h 1 + h 3
пути без балластного слоя
то же с балластным слоем		h 4= h 1 + h 3 – h 2
Выработки вчерне:
без балластного слоя	h 5	h 5= h 4 + d + t 2.
с балластным слоем		h 5= h 4 + h 2 + d + t 2
Ши-рина, мм	Транспортного оборудования	В	Из каталогов оборудования
Свободного прохода на высоте h	n	Выбираются в соответствии с ПБ
Прохода на уровне транспортного оборудования	n 1
В свету на уровне транспортного оборудования:	b
при скреперной уборке		b = В + 2 m
однопутевой		b = В + m + n 1,
двухпутевой		b = 2 В + с + m − n 1,
Выработки в свету по верхняку:	b 1
без рельсового пути		b 1= b −2(h − H) ctgα
при наличии рельсового пути		B 1= b – 2(h 3 – H) ctgα
По подошве:	b 2
без рельсового пути		b 2= b + 2 H ctgα
при наличии рельсового пути
без балластного слоя		b 2= b + 2(H + h 1) ctgα
с балластным слоем		b 2= b + 2(H + h 1) ctgα
Выработки вчерне:	b 3
верхнего основания		b 3= b 1+ 2(d + t 2) sinα
нижнего основания с балластным слоем	b 4	b 4= b 3+2 h 5 ctgα
без балластного слоя		b 4= b 2+ 2(d + t 2) sinα

Продолжение табл. 5

Зазор, мм	Между транспортным оборудованием и стенкой выработки Между подвижными составами	m с	Выбирается согласно ПБ (m ≥ ≥250 мм, с ≥200 мм)
Диаметр, толщина, мм	Стоек, верхняка из кругляка Из бруса Затяжки	d t 1 t 2	Расчетное
Расстояние, мм	От оси пути (конвейера) до оси выработки: однопутевой двухпутевой	k k 1	k =(n 1+ b /2)− b /2 k = b /2 – (n 1+ b /2)
Периметр	Поперечного сечения: в свету вчерне	P P 1	Р = b 1+ b 2 + +2 h 4/sin α Р 1= b 3+ b 4 + +2 h /sin α
Площадь попереч-ного сечения	В свету Вчерне	S св S вч	S св= h 4(b 1+ b 2)/2 S вч= h 5(b 3+ b 4)/2

Таблица 6

Выработки прямоугольно-сводчатой формы

Размер	Обозначение	Расчетные формулы
Вы- со- та, мм	Транспортного оборудования	Н	Выбирается по каталогам
Свободного прохода	h
От почвы до головки рельса	h 1
Балластного слоя (трапа)	h 2	Выбираются в соответствии с
От головки рельса до верхней		ПБ
точки свода	h 3
Свода:	h 0
при набрызгбетонной, штанго-
вой и комбинированной крепях		h 0= b /4
при бетонной крепи		h 0= b /3
Выработки в свету:	h 4
без рельсового пути		h 4
при скреперной уборке породы
при конвейерной		h 4= h
при наличии рельсового пути		h 4= h
без балластного слоя		h 4= h + h 2 + h 0
с балластным слоем		h 4= h + h 0

Продолжение табл. 6

Высота, мм	Вырабатки вчерне	h 5	h 5= h + h 2 + h 0+ t 2
Стенки выработки вчерне:	h 6
при скреперной уборке породы		h 6= h
с балластным слоем (трапом)		h 6= h + h 2
Ширина, мм	Транспортного оборудования	В	Выбирается по каталогам
Выработки в свету:	b
однопутевой		b = В + m + n
двухпутевой		b = 2 B + с + m + n
Вырабатки вчерне	b 0	b 0= b + 2 t
Радиус, мм	Осевой дуги свода:
при h 0= b /4	R	R = 0,905 b
при h 0= b /3		R = 0,692 b
Боковой дуги свода:
при h 0= b /4	r	r = 0,173 b
при h 0= b /3		r = 0,262 b
Периметр попереч- ного сече- ния выра- ботки, мм	В свету:
при h 0= b /4	Р
без балластного слоя		P =2 h 6+ 2,219 b
с балластным слоем		P =2 h + 2,219 b
при h 0= b /3
без балластного слоя		P =2 h 6 + 2,33 b
с балластным слоем		P =2 h + 2,33 b
Вчерне:
при h 0= b /4	Р1	P 1= 2 h 6+ 2,19 b 0
при h 0= b /3		P 1= 2 h 6+ 2,33 b 0
Площадь попереч- ного сече- ния выра- ботки, м2	В свету: при h 0= b /4	S св	S св= b (h +0,175 b)
при h 0= b /3		S св= b (h + 0,2 b)
Вчерне:	S вч 8«
без крепи или штанговой крепи		S вч= b (h 6+0,175 b)
при набрызгбетонной и комбинированной крепи		S вч= b 0(h 6+0,175 b)
S вч= S cв + S 1 + S 2 + S 3
при бетонной крепи прямоугольной части	S 1
выработки		S 1= 2 h 6 t 1
сводчатой части выработки	S 2	S 2 =0,157(l + h 0/6)(b 12 – b 2)
подпочвенной части крепи	S 3	S 3= 2 h 7 t + h 8(t 3 – t 1)
Размеры подпочвенной части крепи	Толщина	t 3	Выбираются в зависимости от свойств пород и ширины выработки
Глубина	h 7
Высота разделки	h 8