Определение поперечного сечения ствола, параметры подъема

Площадь сечения стволов определяется их назначением. Разме­ры сечения стволов, служащих для выдачи полезного ископае­мого, зависят от проектной добычи ископаемого, выдаваемого через ствол, и глубины разработки. Размеры сечения вспомога­тельных стволов зависят от основных размеров клетей, в ко­торых будут производить спуск и подъем оборудования, а так­же подземных рабочих. Размеры сечения вентиляционных ство­лов зависят от количества воздуха, подаваемого для проветри­вания подземных выработок. Площади сечений стволов шахт в связи с ростом их производственной мощности увеличивают­ся.

Размеры сечения подъемных стволов определяются основ­ными размерами подъемных сосудов с учетом зазоров между ними, расстрелами и крепью ствола. В настоящее время подъем полезного ископаемого осуществляют обычно с по­мощью скипов и реже в вагонетках клетями. Вместимость ски­па для выдачи полезного ископаемого определяют следующим образом. Грузоподъемность скипа обусловливается производи­тельностью подъема за 1 ч А _ч; глубиной ствола шахты H _ст и продолжительностью подъема Т. Часовая производительность подъема, ч

,

где k —1,5 — коэффициент неравномерности подъема для рудного и породного подъема; A _г —годовая производственная мощность шахты, т; N — число рабочих дней в году (при про­ектировании новых и реконструкции действующих шахт N =300 сут); n = 18 ч — число часов подъема в сутки.

Продолжительность, с, одного подъема

,

где Н — высота подъема.

,

Н _ст — глубина ствола шахты, м; h _п — высота приемной пло­щадки над устьем ствола, м.

Наивыгоднейшая грузоподъемность, кг, скипа

.

Полезная вместимость, т, скипа

,

где γ —плотность полезного ископаемого, т/м³.

Полученную расчетную величину Q _ск необходимо округлять до ближайших больших значений параметрического ряда ски­пов. Параметрический ряд рудных скипов грузоподъемностью 7т (5 м³); 13 (9,5 м³); 15 (11 м³); 20,5 (15 м³).

Вспомогательные стволы обычно оборудуют клетевым подъемом. Размеры клетей определяют по основным размерам принятых вагонеток.

Площадь пола клети должна обеспечить такое размещение людей, чтобы спуск смены их продолжался не более 30 мин. Число рабочих, занятых на подземных работах в шахте в смену,

,

где a – число рабочих смен в сутки; р — про­изводительность одного подземного рабочего, т/смену.

Выбор формы сечения стволов обуславливается их оснащенностью стационарным оборудованием и назначением, свойствами пересекаемых пород, сроком службы и материалами крепи. Наиболее часто выбирают круглую форму поперечного сечения ствола, что и позволяет организовать и механизировать проходческие работы, обеспечивает наибольшую устойчивость вмещающего породного массива. В связи с этим круглая форма получила наибольшее распространение в практике шахтного строительства, несмотря на то, что круглая площадь сечения используется наиболее нерационально по сравнению с прямоугольной формой.

Размеры сечения ствола определяют графическим способом исходя из размеров и расположения подъемных сосудов, расстрелов, проводников, зазоров между сосудами и между ними и крепью, которые регламентируются ПБ.

Из типового проекта выбираем шахтный ствол, указанный в задании для заданных типов подъемов.

Площадь сечения ствола в свету составит:

где D_св – заданный диаметр ствола в свету, м.

Проверяем сечение ствола по скорости движения вентиляционной струи:

где q – минимальное количество воздуха на одну тонну суточной добычи, которое зависит от категорийности шахты (q =1 – для не газовых шахт); А_г – годовая добыча (согласно задания); – коэффициент запаса воздуха ( =1,45); S_св – сечение выработки в свету, м²; μ - коэффициент уменьшения полезной площади ствола, за счет армировки (μ =0,75-0,9); 305 – рабочих дней в году.

где _кр – максимально допустимая скорость по ПБ: _кр=8 м/с.

Если > _кр следует увеличить сечение ствола до обеспечения условия ≤ _кр.

Толщину бетонной крепи ствола определяем по методу ВНИМИ. Для протяженных участков стволов:

где m – коэффициент работы крепи, принимается равным 1,25 при совмещенной схеме проходки ствола; R_св – радиус ствола в свету, м; m_δ – коэффициент условия работы бетонной крепи (m_δ =0,88); R_u - расчетное сопротивление бетона (М 150) на сжатие при изгибе равно 90 кг/см²; P_max – расчетная максимальная нагрузка:

где V – безразмерный коэффициент неравномерности распределения нагрузки по контуру ствола (V = 0,5);

Р_н – нормативная средняя нагрузка на крепь протяженного участка ствола (Р_н = 13 т/м²).

Исходя из горно-геологических условий и горного давления принимаем в качестве постоянной крепи монолитную бетонную крепь. Толщину крепи следует округлять до большего значения целого числа после запятой.

При этом диаметр ствола вчерне составляет:

Площадь поперечного сечения ствола вчерне:

Сечение ствола в проходке равно: