Проходка восстающих обычным способом

Таблица 5 - Толщина стен и сводов бетонной крепи

Ширина выработки в свету, м	Коэффициент крепости пород f
	4-6	7-9
Толщина крепи, мм
в своде	в бортах	в своде	в бортах	в своде	в бортах
1,800-2,4 2,401-3,4 3,401-4,4 4,010-4,6 4,601-5,0 5,001-5,2 5,201-5,4

5 НАБРЫЗГБЕТОННАЯ КРЕПЬ

Набрызгбетонная крепь (рисунок 4) возводится в крепких трещиноватых породах для предохранения их от выветривания и предотвращения от отдельных вывалов. Набрызгбетонное крепление выполняет функции в изолировании породы от шахтной атмосферы исключается их выветривание. Толщина крепи принимается одинаковой по всему периметру выработки. Проектная марка набрызгбетона 300-400. Для получения набрызгбетона используется цемент и песок при их соотношении 1:3 до 1:5 песок и мелкий щебень. Цемент рекомендуется марки не ниже 400. Песок не должно быть комков глины, суглинков.

Рисунок 4 - Конструкция набрызгбетонной крепи

Толщина слоя набрызгбетонной крепи в зависимости от крепости пород представлена в таблице 6.

Таблица 6 - Толщина набрызгбетонной крепи

Коэффициент крепости пород f	Толщина крепи, см
7 – 9	4 – 6
10 – 12	3 – 5
более 12	2 - 3

Для ускорения твердения в бетон добавляют фтористый натрий, тонкомолотый алюминиевый спек и другие компоненты в количестве 2-5% от массы цементы.

Для механизации набрызгбетонных работ (торкретирования) корпорация «Нормет» предлагает ряд специализированных самоходных машин для набрызгбетонных работ серии Спреймек:

- серия Спреймек 6050 для выработок горнорудных предприятий и проходки туннелей малого сечения (рисунок 5.52);

- серия Спреймек 7110 для проходки туннелей среднего и переменного сечения;

- серия Спреймек 9150 для возведения набрызгбетонной крепи больших подземных пространств и разнообразных высотно-подземных работ;

- серия Спреймек 2000 Буминг для роботизированного возведения арочно-набрызгбетонной крепи в больших транспортных туннелях и подземных сооружениях.

Все машины Спреймек могут поставляться в модификации WPC (со встроенным компрессором) или WP (без компрессора). Машины серии 6050 также могу поставляться в модификации W, то есть с приводом всей гидравлики от дизельного двигателя.

Рисунок 5 - Самоходная самоходная машина для торкретирования выработок высотой до 6 м серии Спреймек 6050 и машина для смешивания, доставки бетона к месту торкретирования Утимек 1500 корпорации «Нормет»

Для торкретирования горных выработок на Малеевском руднике применяется самоходная машина с дизельным двигателем, оснащенная гидродинамической передачей, с приводом на четыре колеса и рулевым управлением на гидроприводе Spraymec 605WPC.

Техническая характеристика самоходной машины для торкретирования выработок Spraymec 605WPC приведена в таблице 5.47.

Система дозирования ускорителя схватывания Нордозер 900 производит точное дозирование подачи ускорителя пропорционально объему бетонной смеси с отображением текущего расхода на мониторе. Пропорция дозирования ускорителя для различных бетонных смесей могут быть введены в память блока управления.

Таблица 7 - Техническая характеристика самоходной машины для торкретирования выработок Spraymec 605WPC

Наименование характеристики	Значение характеристики по паспорту
Тип двигателя	Deuts F6L912W
Мощность при 2500 об/мин, кВт
Основные габариты:
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Рабочая масса, кг

Для смешивания, доставки бетона к месту торкретирования и загрузке его в машину Spraymec 605WPC на руднике используется самоходная машина с дизельным двигателем, гидродинамической трансмиссией, четырьмя ведущими колесами и гидравлической системой управления с центральной осью поворота Uttimec 1500 trancmixer.

Техническая характеристика самоходной машины Uttimec 1500 trancmixer приведена в таблице 8.

Таблица 8 - Техническая характеристика самоходной машины Uttimec 1500 trancmixer

Наименование характеристики	Значение характеристики по паспорту
Тип двигателя	Deuts ВF4М1013С
Мощность при 2300 об/мин, кВт
Очиститель выхлопных газов	Электролитический фильтр ECS, водяной газоочиститель
Основные габариты:
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Рабочая масса, кг
Объем смесителя, м3	5,0
Регулируемая скорость вращения барабана смесителя, об/мин	0-13
Производительность насоса мокрого торкрет-бетона, м3/час
Продолжительность разгрузки одного бетоновоза, ч	1,5
Суммарная производительность, м3	50-100
Количество отскока, %

Бетоно-растворный узел (рисунок 6) предназначен для замешивания бетона и загрузки в машину Uttimec 1500 trancmixer и состоит из шнекового смесителя и шнекового дозатора цемента. Производительность бетоно-растворного узла 2 м³/ч.

Рисунок 6 - Аппаратурно-технологическая схема производства набрызг-бетонной крепи

6 ШТАНГОВАЯ КРЕПЬ

Штанговая крепь (рисунок 7) применяется в качестве самостоятельной крепи. Для крепления предусматриваются штанги, контактирующие с породами по всей длине посредством связующей массы. В качестве связующей массы используется цементно-песчаная смесь составов: 1:1 и 1:2. Возможно использование полимерных составов. Необходимым условием надежности штанговой крепи является полное заполнение шпура связующей массой после введения в него стержня штанги и соблюдение проектных (паспортных) параметров крепи в целом.

Рисунок 7 - Конструкция штанговой крепи

Сущность крепления горных выработок штанговой крепью заключается в том, что слои непосредственной кровли подшиваются к более прочной основной кровле или скрепляются между собой штангами. Скрепление пород кровли осуществляется металлическими, железобетонными, деревянными или сталеполимерными штангами.

При расчете параметров штанговой крепи диаметр стержня штанги принят равным 16 мм. Штанги располагаются по квадратной сетке, т. е. расстояние между штангами в ряду и расстояние между рядами штанг в проекте принято одинаковым (рисунок 7).

Длина штанг (рисунок 8) определяется по эмпирической формуле, хорошо согласующейся с данными практики:

L = (B₁ / ) + k₁, (3)

где B₁ - ширина выработки, м;

f - коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова;

k₁ - коэффициент, принимаемый равным 0.4-0,5 при ширине выработки B₁ < 3,5 м и 0,15-0,20 при B₁> 3,5 м.

а)

б)

Рисунок 8- Размещение штанг при нечетном их количестве (а) и при четном их количестве (б)

Рисунок 9 - Конструкция железобетонной штанги

Конструкция опорной плитки для штанговой крепи представлена на рисунке 9.

а-квадратная; б-треугольная

Рисунок 10 - Опорная плитка

Типоразмеры опорных плиток приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Типоразмеры опорных плиток и расход стали

Размер а, мм	Толщина, мм
Расход стали на 1 плитку, кг
квадратная
	0,62	0,78	0,94
Продолжение таблицы 9
	0,69	0,86	1,03
	0,75	0,94	1,13
треугольная
	0,53	0,66	0,79

Цементно-песчаный раствор для установки железобетонных штанг:

- марка цемента, не ниже 400;

- крупность зерен песка, мм, не более 3;

- вода с водородным показателем рН и содержанием сульфатов (в пересчете на SO₄) от массы воды, не более 1;

- состав смеси (цемент:песок) 1:1, …, 1:2;

- водоцементное отношение 0,40-0,45.

Расход цементно-песчаного раствора на установку 1 комплекта железобетонных штанг (таблица 10) рассчитан с учетом полного заполнения шпура.

Таблица 10 - Расход цементно-песчаного раствора

Длина штанги, м	Диаметр шпура, мм
Объем раствора, л
1,2	0,96	1,32	1,50	1,65	1,98
1,3	1,04	1,43	1,62	1,79	2,14
1,4	1,12	1,54	1,75	1,93	2,31
1,5	1,20	1,65	1,87	2,08	2,48
1,6	1,28	1,76	2,00	2,21	2,64
1,7	1,36	1,87	2,12	2,34	2,80
1,8	1,44	1,98	2,25	2,48	2,97
1,9	1,52	2,09	2,37	2,62	3,14
2,0	1,60	2,20	2,50	2,76	3,30
2,1	1,68	2,31	2,62	2,90	3,46
2,2	1,76	2,42	2,75	3,04	3,63
2,3	1,84	2,53	2,87	3,17	3,80
2,4	1,92	2,64	3,00	3,31	3,96
2,5	2,00	2,75	3,12	3,44	4,12

Расстояние между штангами по периметру выработки определяется по формуле:

U = см, (4)

где Fа - площадь сечения арматурного стержня, см².

σ_т - предел текучести для арматурной стали класса А-II, равный 3000 кг·с/ см²;

k_п - коэффициент, учитывающий снижение прочности пород во времени, принятый равный 0,5;

в - высота свода обрушения, см;

γ - средний объемный вес породы, кг/см³;

kз - коэффициент запаса принятый равным

Номинальные сечения стержней периодического профиля для штанг указаны в таблице 11.

Таблица 11 - Номинальные сечения стержней периодического профиля для штанг

Номинальный диаметр стержней, мм	Площадь поперечного сечения, см2	Периметр, см	Теоретический вес 1 пог. м., кг
	1,54	4,40	1,21
	2,01	5,02	1,58
	2,54	5,65	2,00
	3,14	6,28	2,47
	3,80	6,81	2,98

Для обеспечения надежности штанговой крепи необходимо выполнение условия:

Р ≥ σ_т · F_а, (5)

где Р - несущая способность замка штанги, кг·с.

Высота свода обрушения в выработках определяется по формуле:

в = k₂ (B₁ /2 + k₂ · Н_пр · Сtg (90 + φ)/2 / f), (6)

где B₁ - ширина выработки в проходке, м;

Н_пр - высота выработки в проходке, м;

φ - угол внутреннего трения пород, град;

k₂ - коэффициент структурного ослабления пород, принимаемый равным 2.

Высота свода обрушения (рисунок 10) может также определяться по методике проф. М.М. Протодьяконова:

в = а / f, м, (7)

где а - половина ширины выработки в проходке, м.

Рисунок 11- Схема к расчету высоты свода обрушения по методике проф. М.М. Протодьяконова

Значения угла внутреннего трения руд пород Малеевского месторождения приведены в таблице 12.

Количество штанг в ряду для пород с коэффициентом крепости f > 9 определяется по формуле:

N_р = (Р - (B₁ + 2· h₂) / U) + 1 (8)

Таблица 12 - Значения угла внутреннего трения руд пород Малеевского месторождения

Наименование руд и вмещающих пород	Угол внутреннего трения, град
Песчаники
Алевролиты окремненные
Порфириты
Порфиры кварцевые
Микрокварциты (кварциты)
Роговики
Руды медно-цинковые сплошные
Руды полиметаллические сплошные
Хлорит-серицитовые сланцы

Количество штанг в ряду для пород с коэффициентом крепости f = 4-9 определяется по формуле:

N_р = (Р - (B₁ + 2· h_ш) / U) + 1, (9)

где Р - периметр выработки, м;

U - расстояние между штангами, м;

h₂ - высота стенки выработки, м;

h_ш - расстояние от почвы до нижней штанги в стенках выработки, принимаемое равным 1,0-1,5 м.

Штанговая крепь может быть усилена установкой подхватов из проката или тросов с затяжкой кровли деревом или сеткой.

Механизированная установка анкерной крепи в горных породах осуществляется при помощи комплекса «Robolt» фирмы «Sandvik Tamrock» (рисунок 12, 13).

Рисунок 12 - Комплекс «Роболт Г-320»

Рисунок 13 - Комплекс «Роболт Г-330»

Наиболее используемые типы и комбинации анкер­ного крепления, применяющиеся в комплексе Роболт: С, Р, PC, S, SW, М, PSW, PS, CSW, СМ (С - крепление полимером; Р - крепление цементом; SW - анкеры Свеллекс; S - фрикционные анкеры; М - механическое с клином (рисунок 13).

1-цемент и арматура; 2-полимер и арматура; 3-расширительный клин; 4-клин и цемент; 5-свеллекс; 6-пружинный

Рисунок 14 - Типы и комбинации анкер­ного крепления, применяющиеся в

комплексе Роболт

Механизированная установка штанговой крепи в горных породах осуществляется также при помощи установки «Boltec M&L» фирмы «Аtlas Copco» (рисунок 15).

Рисунок 15 - Установка штанговой крепи установкой «Boltec M&L» фирмы «Аtlas Copco» (Швеция)

7 КОМБИНИРОВАННАЯ КРЕПЬ

Комбинированная крепь (рисунок 16) из штанг и набрызгбетона является наиболее универсальной конструкцией крепи для условий подземных рудников. В этой крепи составляющие элементы взаимно дополняют друг друга. Штанги воспринимают значительные нагрузки и вовлекают в совместную работу породы, окружающие выработку, набрызгбетонное покрытие снижает интенсивность разрушения пород с поверхности. Комбинированная крепь может быть усилена путем введения в нее металлической сетки или стальных стяжек диаметром 5-10 мм. Параметры комбинированной крепи: сетка расположения штанг, их длина и диаметр - принимаются такими же, как и в штанговой крепи, применяемой самостоятельно, толщина набрызгбетона принимается равной 2-3 см.

Рисунок 16 - Конструкция комбинированной крепи

8 АНКЕРНАЯ КРЕПЬ С ПОМОЩЬЮ ТРОСОВ

Крепление тросом - это метод, используемый для усиления пластов горной породы путем установки не­затянутых стальных тросов в зацементированные скважины (рисунок 17, 18). Принцип анкерной крепи с помощью тросов заключается в дополнительном усилении естественно­го свода горной породы, таким образом, предотвращая обвал. Длина тросового анкера может варьировать от 1 м до 25 м.

Рисунок 17 - Установка тросовой крепи при помощи установки тросового крепления «Cabolt»

Рисунок 18 - Установка «Cabolt» фирмы «Тамрок» для механизированного тросового крепления

Полностью зацементированные тросы используются последние 10-15 лет преимущественно в горной промышленности для усиления горной породы.

Анкерная крепь с помощью тросов в основном исполь­зуется для усиления следующих мест:

- стенок и кровли выемочной камеры при подэтажной выемке, разработке с закладкой;

- целиков выемочной камеры;

- восстающих выработок;

- крупных, постоянных пустот и тоннелей;

- стенок карьеров и открытых разработок.

При крупных выемках открытым забоем, например, при подэтажной выемке, стенки и кровля выемочной каме­ры предварительно укрепляются тросами. Это позво­ляет вести крупную разработку открытым способом даже в тех случаях, когда состояние горных пород от­носительно слабое. Таким образом, разубоживание по­род уменьшается, разработка остается более рента- бельной.

При подэтажной выемке выработки могут быть прове­дены вокруг выемочной камеры, а затем они могут быть использованы для установки крепительных тро­сов. Другой вариант, что тросы могут быть установлены из выработки, находящейся в пределах выемочной камеры.

Тросовое крепление с поверхностным усилением явля­ется новым способом подэтажной выемки. Этот спо­соб очень эффективен в условиях высокого горного напряжения и плохого состояния горных пород. Он включает как веерное, так и параллельное крепление при помощи тросов.

При веерной тросовой крепи тросы устанавливаются из подэтажного штрека. Затем концы тросов входят в зажимные цилиндры, которые крепят плиты, удержи­вающие стальные полосы или сетку. При параллель­ной тросовой крепи тросы устанавливаются парал­лельно стенкам выемочной камеры. Подэтажные выработки вынимаются около края соприкосновения с пустой породой.

Тросовое крепление широко используется при разра­ботке с закладкой. Длинные тросы устанавливаются из вынутой выемочной камеры. Они усиливают и стен­ки, и кровлю. Длина тросов в 3-4 раза больше высоты выемочной камеры, что дает возможность вынуть 2 или 3 секции из кровли камеры до проведения повтор­ного крепления кровли.

Техническая характеристика установок «Cabolt» приведена в таблице 13.

Таблица 13 - Техническая характеристика установок «Cabolt»

Показатели	Установка «Cabolt» серии 500	Установка «Cabolt» серии 600
Буровая система	серии 500	серии 600
Длина анкера	1-10 м (25 м)	1-25 м (40 м)
Ходовое шасси	ТС-200 двигатель Deutz F6L 912 W	ТС-200 двигатель Deutz F6L 912 W
Скорость откатки	10 км/час	10 км/час
Преодолеваемый уклон	15 град	15 град

Материалы тросового крепления. Трос стальный 15,2 мм в диаметре, с разрывным уси­лием 25 т (таблица 14). Такой трос во всем мире используется, например, при строительстве бетонных мостов. Трос цементируется раствором, и наилучшие резуль­таты достигаются при соотношении воды и цемента, равном 0,3. Низкое соотношение воды к цементу обеспечивает хороший предел прочности затвердевшего цемента и прочную связь между цементом и тросом. В затвер­девшем цементе не происходит усадок. Максимальное разрывное усилие стального троса (25 т) достигает­ся на длине анкеровки, равной только 0,7 м.

Таблица 14 - Характеристики стального троса STD-15,2

Диаметр, мм	Поперечное сечение, мм2	0,2 - предел, Н/мм2	Разрывное усилие, Н/мм2
15,2			1670, минимум

9 МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ КРЕПЬ

Металлическую крепь применяют для крепления капиталь­ных и подготовительных выработок со сроком службы более трех лет, проводи­мых в породах любой крепости.

Достоинства металлической крепи: значительная прочность, большой срок службы, легкость монтажа, возможность многократного использования, безопас­ность в пожарном отношении. Недостатки: сравнительно высокая первоначаль­ная стоимость, сложность ремонта, подверженность коррозии.

В настоящее время наибольшее распространение получили трапециевидная, арочная, эллипсовидная и кольцевая крепи. В зависимости от условий работы крепь выполняется податливой или жесткой.

Трапециевидные крепежные рамы готовят из рельсов, быв­ших в употреблении, и балок двутаврового или швеллерного профиля. Эту крепь при­меняют в выработках небольшого сечения с установившимся горным давлением. Стойки крепежных рам готовят из профиля того же размера, что и верхняк.

Для изготовления арочных ме­таллических крепей применяют сталь специальных профилей, обладающих примерно одинаковыми моментами сопротивления относительно обеих главных осей и более полно по сравнению с профилями общего назна­чения отвечающих условиям нагружения крепи в горных выработках. Ароч­ная крепь состоит из арок, межарочных металлических стяжек и железо­бетонных или деревянных затяжек, арка - из одного верхнего сегмента и двух боковых звеньев. Концы верх­него сегмента арки телескопически входят в боковые звенья, а места соединения стягиваются хомутами (рисунок 19).

Податливость крепи достигается за счет вдвигания одного в другой концов звеньев арки в местах их соединения и составляет 320-350 мм. В период по­датливости с увеличением давления на крепь растет сопротивляемость крепи, так как увеличиваются распор и заклинивание боковых плоскостей профиля. Путем изменения силы за­жатия хомутами скользящих стыков соединений можно регулировать сте­пень податливости крепи.

1-арки; 2-стойки; 3-хомут; 4-гайки; 5-деревянные лежни; 6-опорные плиты; 7-стяжки из старых рельсов

Рисунок 19- Арочная податливая крепь

10 ИСКУССТВЕН­НЫЕ КАМНИ (КИРПИЧ, БЕТОНИТЫ И ДР.)

Кирпич, применяемый для крепления, имеет стандартные размеры 250х120х65 мм. Строительными нормами и правилами на горнопроходческие ра­боты рекомендуется использовать среднеобожженный кирпич марок 150 и 175 с водопоглощением 10-12%. Кирпич должен быть стойким к агрессивным водам и морозостойким.

Бетонные камни разделяют на бетониты, шлакоблоки и камни из горелых пород отвалов. Бетониты готовят из бетонной смеси. Для кладки вертикаль­ных стен им придают прямоугольную форму, а при овальном очертании - кли­новидную. Масса камня при ручной кладке составляет 20-29 кг. Марка камней по СНиП должна быть не ниже 150.

Толщину крепи из искусственных камней определяют по тем же формулам, что и для бетона, и принимают с учетом стандартных размеров бетонитов или кирпича.

11Составление паспортов крепления при проходке горной выработки

Общие положения составления паспорта крепления

Проведение подземных горных выработок изменяет состояние горных по­род с образованием зон повышенных и пониженных напряжений. Явления, свя­занные с деформацией, сдвижением, разрушением массива, давлением пород на крепь, принято называть проявлениями горного давления. Проявления горного давления зависят от горно-геологических условий и технологических особен­ностей разработки.

К горно-геологическим условиям относится глубина разработки, угол паде­ния и мощность разрабатываемой залежи, структура и физико-механические свойства пород и полезного ископаемого.

К основным технологическим факторам относятся форма, размер и располо­жение выработок, способ и скорость их проведения, способ управления горным давлением.

Материалы, применяемые для крепления выработок, долж­ны отвечать требованиям ГОСТ.

Крепление всех горных выработок должно производиться своевременно и в соответствии с утвержденными для них паспортами крепления и управления кровлей. Паспорта крепления и управления кровлей могут быть типовыми, но в них должны быть отражены кон­кретные условия по каждой проводимой выработке.

Все пустоты за крепью должны быть заложены или забучены.

Паспорта составляются начальником участка в соответствии с «Инструкцией по составлению паспортов крепления и управления кровлей горных выработок в шахтах» и утвержда­ются начальником или главным инженером шахты.

При ухудшении горно-геологических и производственных усло­вий проведение выработок должно быть приостановлено до пере­смотра паспорта. Рабочие и технический надзор участка до начала производства работ должны быть ознакомлены с паспортами креп­ления и управления кровлей под расписку.

В устойчивых и вечномерзлых породах выработки можно проходить и оставлять без крепления при сводчатой форме выработки и размерах их сечения, соответствующих утвержденным паспор­там. Крепление устьев всех выработок, проходимых с поверхности, обязательно. Длина закрепленного участка устанавливается проек­том. Все сопряжения наклонных и вертикальных выработок между собой и с горизонтальными выработками должны быть закреплены независимо от крепости пород; сопряжения горизонтальных вырабо­ток должны быть закреплены при неустойчивых и средней крепости породах. Необходимость крепления сопряжений горизонтальных, наклон­ных и вертикальных выработок на горизонтах скреперования, гро­хочения и на подэтажах должна устанавливаться проектом или па­спортом крепления в зависимости от горно-геологических условий.

Запрещается проводить горные выработки в неустойчивых породах, если вблизи забоя не имеется сменного запаса крепежных материалов.

Паспорт крепления и управления кровлей горных выработок должен определять для данной выработки способы управления кров­лей и крепления, конструкцию крепи, последовательность производ­ства работ по управлению кровлей и креплению и их объем.

Паспорта составляются в соответствии с Едиными правилами безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных место­рождений подземным способом и с учетом горно-геологических и про­изводственных особенностей данной выработки.

Паспорта составляются в двух экземплярах для каждой очи­стной и подготовительной выработки начальником участка и утвер­ждаются начальником или главным инженером шахты. При изме­нении горно-геологических или производственных условий паспорт должен быть немедленно пересоставлен.

Паспорта находятся:

а) у начальника участка в нарядных;

б) у главного инженера шахты.

Рабочие, бригадиры, занятые возведением крепи, и техниче­ский надзор участка должны быть ознакомлены с паспортами под расписку.

11.2 Составление паспорта крепления подготовительной выработки

Паспорт должен состоять из графического материала и пояс­нительной записки.

Паспорт крепления подготовительной выработки.

Утверждаю:

Начальник или главный

инженер шахты

_____________________

«__» __________ 20__ год.

Комбинат, рудоуправление ________

Шахта __________________________

Участок _________________________

Наименование выработки

Детали крепи

Продольный разрез выработки

Поперечный разрез выработки

Характеристика выработки и крепи

1. Площадь поперечного сечения в свету, м² ____ вчерне, м² ____

2. Материал и конструкция крепи __________________

3. Дополнительные замечания _________________________

Расчет крепи и число рам на 1 м выработки

Элементы крепи	Размеры крепи для стоек, верхняков, диаметр и длина в см, для металлической крепи - типоразмер и профиль	Число рам на 1 м выработки	Примечание
Стойки
Верхняки
Металлические арки
Затяжки
Прогоны
Металлические балки, болты

Начальник участка _________________

«__» __________ 20__ год.

Графический материал должен содержать:

а) поперечный разрез выработки, на котором должны быть по­казаны: конфигурация и размеры выработки, боковые породы, рас­положение залежи руды по отношению к выработке, конструкция и размеры постоянной и временной крепя, расположение затяжек, вид в плане и размеры крепи, расположение откаточных путей, раз­меры водосточной канавки;

б) продольный разрез выработки с указанием боковых пород, крепи, расстояний между осями рам, а при проведении выработки также отставание от забоя постоянной и временной крепи;

в) детали крепи (конструкция замка при креплении рамами, дверными окладами, заделка стоек в почву и др.).

Паспорт крепления подготовительной выработки размещается на одном листе.

Пояснительная записка к паспорту крепления подготовитель­ных выработок должна содержать:

а) характеристику боковых пород и их устойчивость;

б) обоснование выбора и описание типа и конструкции крепи;

в) расчет потребности крепежных материалов.

Примеры составления паспорта крепления показаны на рисунках 18-25.

Рисунок 20 - Паспорт крепления восстающего до 7 м сечением S_пр = 5,6 м²

Рисунок 21 - Паспорт крепления восстающего свыше 7 м

Рисунок 22 - Паспорт крепления восстающего до 7 м сечением

S_пр = 5,76 м²

Рисунок 23- Паспорт крепления горизонтальной выработки сечением

S_пр = 8,6 м²

Рисунок 24 - Паспорт крепления горизонтальной выработки сечением

S_пр = 16,4 м²

Рисунок 25 - Паспорт крепления горизонтальной выработки сечением

S_пр = 16,4 м² (породный забой)

Рисунок 26 - Паспорт крепления горизонтальной выработки сечением

S_пр = 18,8 м² (породный забой)

Рисунок 27 - Паспорт крепления горизонтальной выработки сечением

S_пр = 18,8 м² (рудный забой)

12 ПРОВЕДЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

12.1 Поперечные сечения горных выработок

По своему пространственному положению горные выработки подразделяют на вертикальные, горизонтальные и наклонные, а по назначению - на разведочные, проводимые с целью поисков или детальной разведки месторождений полезных ископаемых, и эксплуатационные, необходимые при разработке разведанного месторождения. Последние делят на горно-капитальные, горно-подготовительные и нарезные.

Выбор формы поперечного сечения горных выработок производит­ся в зависимости от материала, конструкции крепи, величины и направле­ния горного давления, физико-механических свойств горных пород, пере­секаемых выработкой, назначения и срока службы выработки.

Основные формы поперечного сечения горизонтальных и наклонных выработок приведены на рисунке 26.

Трапецивидная (а) - при рамной крепи (деревянной, металличе­ской, железобетонной) и при небольшом боковом давлении.

Арочная (б, в) - при креплении выработок арочной металлической или железобетонной крепью для большого давления со стороны свода и небольшого бокового.

Сводчатая (вертикальные степы и коробовый свод) (г) - при креп­лении выработок монолитной бетонной или железобетонной крепью, набрызгбетонной, анкерной, комбинированной (анкерная и набрызгбетон, анкерная, металлическая сетка и набрызгбетон) для восприятия большого давления со стороны кровли или без крепления в устойчивых крепких по­родах.

Подковообразная (д) - при креплении выработок монолитной бетон­ной, железобетонной, каменной, металлической крепью для восприятия значительного давления со стороны кровли и боков.

Шатровая (е) - при креплении выработок монолитной бетонной или железобетонной крепью, анкерной крепью, комбинированной (анкерная крепь и набрызгбетон; анкерная крепь, металлическая сетка и набрызгбетон), при проведении выработок в удароопасных породах.

Круглая (ж) - при замкнутой кольцевой крепи для восприятия все­стороннего давления в слабых и неустойчивых породах.

Эллипсовидная (з) - при креплении выработок монолитной бетон­ной или железобетонной крепью, каменной, металлической, анкерной и набрызгбетонной в условиях, когда горизонтальные напряжения в 1.5-2,0 раза превышают вертикальные, а также при проведении вырабо­ток в удароопасных породах.

12.2 Определение размеров поперечного сечения горных выработок

Форма поперечного сечения горной выработки зависит от горнотехнических условий и её назначения. Поперечное сечение горизонтальной выработки определяют графическим способом с учётом максимальных габаритов по ширине и высоте подвижного состава и минимальных зазоров, установленных правилами безопасности.

а – трапециевидная; б, в – арочная; г – сводчатая; д – подковообразная; е – шатровая; ж – круглая; з – эллипсовидная

Рисунок 28 - Формы поперечного сечения выработок

Площадь поперечного сечения откаточной выработки определяется, исходя из габаритных размеров сосудов, обеспечивающих производственную мощность в единицу времени. Затем, найденная таким образом площадь сечения выработки проверяется по фактору вентиляции.

Для выбора типа откаточных сосудов производятся следующие расчеты.

Сменная производительность участка:

т/смену, (10)

где А_г - годовая производительность рудника, т/год;

n_р - число рабочих дней в году;

n_cм - количество смен в сутки;

n_у - количество участков в работе.

Продолжительность движения электровозного состава в двух направлениях:

мин, (11)

где L - длина откатки;

V_ср - средняя скорость движения электровозного состава.

Продолжительность движения одного рейса электровозного состава складывается из продолжительности его движения (Т_дв), времени, затрачиваемого в пунктах погрузки (t_п) и разгрузки (t_р), а также на маневры ():

, мин. (12)

Число рейсов электровозного состава в смену:

n_р = Т_см/Т_р, рейсов/смену. (13)

Полезный вес груженого состава будет равен:

Q_p = А_уч/ n_р, т/рейс. (14)

Требуемое количество вагонеток в составе:

штук, (15)

где V_в - вместимость вагонетки, м³;

- плотность отбитой рудной массы;

К - коэффициент заполнения вагонетки.

Тогда сменная производительность одного участка при электровозной откатке определится из выражения:

А_уч = n_р · Q_p, т/смену. (16)

В соответствии с выполненными расчетами выбираются шахтные вагонетки и электровоз. Основные технические характеристики шахтных электровозов контактных (рисунок 29) представлены в таблице 15.

Основные технические характеристики шахтных вагонеток с глухим кузовом (рисунок 30) представлены в таблице 16

Таблица 15 - Технические характеристики шахтных электровозов контактных

Тип электровоза	Ширина колеи К, мм	Основные размеры, мм
высота Н	минимальная рабочая высота Н1	максимальная рабочая высота Н2	жесткая база С	длина L	ширина В	ширина пантографа В1
3КР
4КР			-
1КР-1У
К10
К14

Рисунок 29 - Шахтный электровоз контактный

Рисунок 30 - Шахтная вагонетка с глухим кузовом

Таблица 16- Технические характеристики шахтных вагонеток с глухим кузовом

Показатели	Тип вагонетки
ВГ-0,7	ВГ-1,2	ВГ-2,2	ВГ-4,5
Емкость кузова, м3	0,7	1,2	2,2	4,5
Основные размеры, мм: ширина колеи К		600,750	600,750
длина по буферам L
длина кузова L1	-
ширина кузова В
высота вагонеток от головок рельсов Н
жесткая база С
диаметр колеса Д

При использовании рельсового транспорта в выработках, предназна­ченных для транспортирования руды, по правилам безопасности должны приниматься следующие зазоры между крепью выработки, а также разме­щенным в них оборудованием и наиболее выступающей кромкой габарита подвижного состава:

- между наиболее выступающей частью подвижного состава и стенкой выработки - 0,7 м со стороны прохода для людей и 0,2 м с проти­воположной стороны при бетонной, набрызгбетонной, штанговой крепи и 0,25 м при деревянной и металлической крепях. Вы­сота свободного прохода должна быть не менее 1,8 м;

- у разгрузочных и погрузочных пунктов 0,7 м с обеих сторон вы­работки;

- в местах посадки людей в пассажирские вагоны по всей длине поезда свободный проход должен быть не менее 1 м;

- зазор между встречными электровозами по наиболее выступающей кромке габарита подвижного состава не менее 0,2 м.

Параметры подвески контактного провода приведены в таблице 5.3.

Таблица 17 - Параметры подвески контактного провода

Расстояние между подвесками на стенках, м	Искрив-ление подвески провода от оси рельсового пути, мм	Максимальная высота подвески провода от головки рельса, м	Расстояние контактного провода до крепи, мм	Расстояние от троллеедержателя до изоля- тора, мм	Секционное разъединение котактного провода, м
прямой	кривой	на прямых участках	у посадочных и разгрузочных мест	в руддворе и подобных пунктах
			1,8	2,0	2,2			через 500

При использовании самоходного оборудования в выработках, предназначенных для транспортирования руды и сообщения с очистными забоями, по правилам безопасности должны приниматься следующие зазоры:

- между наиболее выступающей частью транспортного средства и стенкой выработки - 1,2 м со стороны прохода для людей (без пешеходной дорожки) или 1,0 м со стороны прохода для людей (с пешеходной дорожкой шириной 800 мм и высотой 300 мм) и 0,5 м с противоположной стороны;

- по высоте зазор между кровлей выработки и наиболее выступающими частями машины должен быть не менее 500 мм.

Для выбора марки самоходной погрузочно-доставочной машины (ПДМ) производятся следующие расчеты.

Расчетная сменная производительность по руде ПДМ, не оборудованных пультом дистанционного управления, определяется согласно общесоюзным нормам технологического проектирования подземного транспорта:

Q_см = (60 · Т_с · Z_р · К_вс) / (Т_д · К_н), т/смену, (17)

где Т_с - продолжительность рабочей смены, ч;

Z_р - расчетная загрузка машины рудой, т.

Z_р = К_к · Е_к · ρ_р / К_р, т, (18)

где К_к - коэффициент загрузки ковша по объему;

Е_к - емкость ковша, м³;

ρ_р - плотность руды, т/ м³;

К_р - коэффициент разрыхления;

К_вс - коэффициент внутрисменного использования машин;

Т_д - продолжительность рейса самоходной ПДМ, мин.

Т_д = Т_р + Т_з + Т_м + Т_г + Т_п, мин, (19)

где Т_р - продолжительность разгрузки, Т_р = 1 мин;

Т_з - продолжительность загрузки, Т_з = 2 мин;

Т_м - время, затрачиваемое на маневры, Т_м = 3 мин;

Т_г - продолжительность движения машины, груженой рудой, мин.

Т_г = L_р / (К_ср.с · V_ср.г), мин, (20)

где L_р - расстояние доставки отбитой руды, м;

К_ср.с - коэффициент среднеходовой скорости, К_ср.с = 1;

V_ср.г - средняя скорость движения груженной машины, V_ср.г = 125 м/мин;

Т_п - продолжительность движения порожней машины, мин.

Т_п = L_р / (К_ср.с · V_ср.п), мин, (21)

где V_ср.п - средняя скорость движения порожней машины, V_ср.п = 200 м/мин;

К_н - коэффициент неравномерности работы при наличии аккумулирующих емкостей (рудоспусков, холостой пробег к камерам и т.п.), К_н = 1,25.

Результаты расчетов расчетной сменной производительности по руде ПДМ, согласно общесоюзным нормам технологического проектирования подземного транспорта, сведены в таблицу 18.

Таблица 18 - Зависимость расчетной сменной производительности ПДМ от длины доставки

Расстояние доставки, м	Расчетная сменная производительность ПДМ без ДУ на доставке руды, т/смену
Торо-400	Cat R-1700	Торо-1400
	311,0	393,5	441,8
	264,0	334,7	375,1
	229,3	290,2	325,8
	202,7	265,5	288,0
	181,6	229,8	258,0
	164,5	208,2	233,7
	150,4	190,3	213,6
	138,4	175,2	196,7
	128,3	162,3	182,2
	119,5	151,2	169,8

При использовании самоходного оборудования в соответствии с выполненными расчетами выбираются самоходные ПДМ или автосамосвалы (дизельные троллейвозы). Основные технические характеристики самоходных ПДМ (рисунок 31) представлены в таблице 19.

Рисунок 31 - Самоходная погрузочно-доставочная машина

Расчетная сменная производительность транспортной машины по руде определяется согласно общесоюзным нормам технологического проектирования подземного транспорта.

Таблица 19 - Технические характеристики самоходных погрузочно-доставочных машин

Марка самоходной ПДМ	Показатели
вместимость ковша, м3	длина L, м	ширина В, м	высота Н, м
Торо-151	1,5	6,97	1,42	1,74
Торо-200	2,0	7,67	2,00	2,20
Торо-301	3,0	8,47	2,05	2,15
Торо-350	3,8	9,10	2,44	2,30
Торо-400	4,6	9,24	2,98
Торо-1250	5,0	10,50	2.69	2,54
Торо-1400	5,4	10,50	2,69	2,54
Торо-0010	7,0	11,12	2,79	2,75
Cat 966С	2,7	7,0	-	2,8
Cat 966С	3,8	7,2	-	3,6
Cat R-1700	4,8	10,95	2,65	2,55

Расчетная загрузка машины рудой определится по формуле:

= (22)

где - коэффициент загрузки кузова по объему, = 0,9;

- емкость кузова, м³;

- коэффициент разрыхления, = 1,65;

- коэффициент внутрисменного использования машин, = 0,75;

- продолжительность рейса на доставке руды, мин.

(23)

где - продолжительность разгрузки, = 2,5 мин;

- продолжительность загрузки, = 5 мин;

- время, затрачиваемое на маневры, = 6 мин;

- продолжительность движения машины груженой рудой, мин;

мин, (24)

где - расстояние доставки отбитой руды, м;

- коэффициент среднеходовой скорости, = 1;

- средняя скорость движения груженой машины, = 200 м/мин;

- продолжительность движения порожней машины, мин.

мин, (25)

где - средняя скорость движения порожней машины, = 383 м/мин;

- коэффициент неравномерности работы при наличии аккумулирующих емкостей (рудоспусков, холостой пробег к камерам и т.п.), = 1,1.

Результаты расчетов расчетной сменной производительности по руде транспортной машины Торо-35, согласно общесоюзным нормам технологического проектирования подземного транспорта, сведены в таблицу 20.

Таблица 20 - Зависимость сменной производительности Торо-35 от расстояния доставки

Расстояние доставки, м	Расчетная сменная производительность транспортной машины Торо-35, т/смену

Основные технические характеристики шахтных автосамосвалов (рисунок 32) представлены в таблице 21.

Рисунок 32 - Шахтный автосамосвал

Определим конструктивные размеры поперечного сечения выработок сводчатой формы.

Одним из основных исходных размеров сечения является ширина выработки в свету.

Таблица 21 - Технические характеристики шахтных автосамосвалов

Марка шахтного автосамосвала	Показатели
вместимость кузова, м3	длина L, м	ширина В, м	высота Н, м
МоАЗ-6401-9585
К-500-21
ANF
Торо-40D
Торо-50D
EJC20	10,8
EJC417	8,4

Ширина однопутевой выработки в свету:

В = m + A + n, м, (26)

где m - зазор между стенкой и габаритом подвижного состава, м;

А - ширина подвижного состава в наиболее выступающих частях, м;

n - ширина прохода для людей на высоте 1800 мм от почвы выработки, м.

Ширина двухпутевой выработки в свету:

В = m + A + в + n, м, (27)

где в - зазор между подвижными составами, м.

Проектная ширина выработки в проходке при бетонной крепи:

В₁ = В + 2 · Т, м, (28)

где Т - толщина бетонной крепи в стенках выработки, м.

Проектная ширина выработки в проходке при набрызгбетонной, штанговой и комбинированной крепях:

В₁ = В + 0,1, м. (29)

Сечение выработки в свету при коробовом своде при h₀ = В/3 (при бетонной крепи):

S_св = B (h₂ + 0,26 В), м², (30)

где h₀ - высота коробового свода, м;

h₂ - высота стенки выработки от балласта, м.

h₂ = h₁ + h_а, м, (31)

где h₁ - высота стенки выработки от головки рельсов, м;

h_а - высота от балластного слоя до головки рельсов, м.

Сечение выработки в свету при коробовом своде при h₀ = В/4 (при бетонной крепи и крепости пород f > 12, при набрызгбетонной крепи и крепости пород f > 9, при штанговой и комбинированных крепях):

S_св = B (h₂ + 0,175 В), м². (32)

Обозначения конструктивных размеров горных выработок приведены на рисунке 5.6, 5.7.

Проектная площадь сечения выработки в проходке при бетонной крепи:

S₁ = S_св + В · h_б + S_ст + S_св1, м², (33)

где h_б - высота балласта слоя, м;

S_ст - проектная площадь сечения стен при креплении бетоном, м².

S_ст = 2 · h₃ · Т, м², (34)

где h₃ - высота стенки от почвы выработки, м.

h₃ = h₂ + h_б, м (35)

Проектная площадь при креплении свода (S_св1) определяется из выражения:

S_св1 = (1 + d₀ / Т)(В₁² - В²) · 0,157, м², (36)

где d₀ - толщина бетонной крепи в своде выработки, м.

Рисунок 33- Конструктивные размеры однопутевой выработки прямоугольно-сводчатой формы