«Выбор формы поперечного сечения (ПС) горизонтальной
И наклонной горно-разведочной выработки (ГРВ) и материала
Крепи по показателям устойчивости пород кровли и боков
Выработки и габаритным размерам оборудования, размещённого в выработке».
Краткая характеристика работы
В общем комплексе по проведению горных выработок выбор формы, материала и конструкции крепи занимает особое место, т.к. от правильности этого выбора зависят: устойчивость выработки, как в период её проведения, так и во время её дальнейшей эксплуатации, а также объёмы горных работ и сроки сооружения выработок, что напрямую связано с капитальными и эксплуатационными затратами.
Цель работы
Целью работы является приобретение практических навыков в выборе формы горной выработки по результатам расчётов по показателям устойчивости пород кровли и боков выработки и габаритам забойного и транспортного оборудования.
Порядок выполнения работы
3.1. Студент определяет свой вариант исходных данных по ниже приведённой таблице 1 (номер варианта определяется порядковым номером в групповом журнале).
3.2. Дать определение горной породе и привести её физико-механические свойства и занести их в табличной форме (табл. 1);
3.3. Студентом в соответствии с физико-механическими свойствами горных пород (табл. 3 и 4) и условиями проведения выработки производится расчёт безразмерного параметра устойчивости Пу.
3.4. По результатам расчёта производится предварительный выбор материала крепи и, соответственно, формы поперечного сечения выработки (табл. 5).
3.5. Произвести проверочный расчёт запаса прочностипород и действующих напряжений с пределом прочности массива для боков nб и кровли nк. Полученные данные будут использованы при выполнении последующих лабораторных работ в соответствии с графиком их выполнения.
Таблица 1
Варианты заданий для выполнения работы
№ Варианта
Наименование
горных пород
Плотность горный пород, ρ, кг/м3
Коэффициент Пуассона, μ
Водоприток, м3/час
Тип горной
выработки
Длина выработки , L, м
Глубина заложения, H, м
Оборудование
Погрузочная машина или скрепер
Вагонетка
Электровоз
(ручная)
Бурение шпуров
Аргиллиты средней плотности с прослойками угля
0,22
10,0
штольня
ППН-2
УВГ-1,4
5АРВ2
СБКН-2М
Алевролиты плотные, глинистые выветрелые
0,24
9,0
штрек
ППН-1Э
УВО-0,8
К14М
эл. сверло СЭР-19М
Медный колчедан с локальным включением глин
0,24
8,0
рассечка
ППН-3
УВО-0,5
3КРА-600
ПП на пневмо-
поддержке
Известняки мергелистые средней крепости с тонкими прослойками углей
0,21
7,0
квершлаг
1ПДН-2
-
-
Буровая
Каретка СБУ-2М
Песчаники с глинистым цементом с прослойками глины
0,24
9,5
рассечка
скрепер
-
-
электро-сверлоЭРП18Д-2М
Бокситы
слабоуплотнённые в значительной степени раздробленные
0,24
8,5
квершлаг
1ППН-5
УВО-0,8
АРП7-550У5
ПП-54В1 на
распорной колонке
Туфопесчаники с прослойками глины
0,26
7,5
штольня
ПНБ-1
УВГ-1,6
7КР-1
СБКНС-2
Лимониты с тонкими прослойками углей
0,24
6,5
рассечка
скрепер
-
-
эл. сверло
ЭР14Д-2М
Туфобрекчии альбитофировые с локальным включением глин
0,26
11,0
штольня
1ПНБ-2
УВО-1,0
А8-600У5
СБКН-2М
Конгломераты
осадочных пород с извесково-глинистым цементом с прослойками из каменной соли
0,24
10,5
штрек
ППН-1С
УВГ-1,0
5АРВ-2
эл. сверло
ЭР18Д-2М
Дуниты выветрелые
0,21
9,0
квершлаг
2ПНБ-2
УВГ-1,2
РП7-575У5
УБШ-207
Липариты крупнозер-нистые выветрелые
0,24
12,0
штольня
ПНБ-1
УВГ-1,4
4КР-1
УБШ-211Г
Песчаники кремнистые с локальным включением рудных минералов
2,65
0,26
11,5
штольня
ППН-2
УВГ-1,6
7КР-1
СБКН-2М
Змеевики выветрелые
0,24
5,0
рассечка
ПДВ-2
-
-
ПП-63П на
распорной колонке УПБ-1
Песчаники оркозовые медистые с тонкими прослойками сульфидов
0,25
6,0
рассечка
скрепер
-
-
ПП-54В1 на
распорной колонке ЛКР-У
Для выполнения работы необходимо заполнить таблицу 2.
Таблица 2
п/п
Номер варианта
Тип горной выработки
Длина горной выработки, м
Глубина заложения выработки, м
Водоприток, м3/час
Наименование горных пород
Плотность горной породы, ρ , кг/м3
Коэффициент крепости по Протодъяконову, f
Коэффициент пород по буримости (по ЕНВ-77)
Предел прочности пород на сжатие, Ϭсж, МПа
Категории пород по трещиноватости
Коэффициент структурного ослабления, Ксо
Коэффициент длительной прочности, Кдп
Кажущийся угол внутреннего трения ( ϕ = arctg∙f )
Коэффициент бокового давления, λ
Оборудование
Тип погрузочной машины
Тип транспортного сосуда
Тип транспортной машины
Тип бурильной машины
Таблица 3
Классификация горных пород по трещиноватости.
Коэффициент структурного ослабления (Ксо) породного массива по СНиП II-94-80
Категория
пород
по трещиноватости
Степень трещиноватости (блочности) массива
Характеристика поверхности
ослабления породы
Среднее расстояние между трещинами, м
Коэффициент
структурного
ослабления
от – до
(среднее)
а
I
б
Чрезвычайно трещиноватые (мелкоблочные) почти полностью несвязанные
Породы в зонах крупных геологических нарушений, выветрелые и др. Прогрессирующее выветривание скальной породы по всему массиву. Порода разрушается (крошится, дробится).
до 0,1
0,1 и
менее
(0,1)
Сильно ослабленные
Трещины сильно раскрытые; многие из них заполнены глиной и выветрелыми породами. Тектонические
борозды скольжения; зеркала скольжения;
отдельности в зонах нарушения
0,1-0,3
(0,2)
II
Среднетрещиноватые (среднеблочные)
Прослойки из углистых, глинистых материалов; значительные скопления углистых, глинистых
материалов
0,1-0,5
0,3-0,5
(0,4)
III
Среднетрещиноватые (крупноблочные)
Тонкие прослойки; кливажные отдельности; мелкие закрытые трещины; трещины залеченные; локальные значительные скопления углистых, глинистых и других материалов
Предварительно выбор крепи и, соответственно, формы ПС можно произвести на основе расчёта безразмерного параметра устойчивости Пу, который используется при проектировании выработок (в типовых паспортах крепления) для рудников цветной металлургии и для угольных шахт
(4.1)
Где ρ– средняя плотность вышележащей толщи горных пород, кг/м3;
g – ускорение свободного падения. g = 9,81 м/с²
Н– глубина заложения горной выработки (максимальное расстояние до поверхности Земли), м.
Для районов, подверженных движениям земной коры, и для зон тектонических нарушений вместо Н принимается расчётная глубина
Нр = Кн∙ Н(4.2)
где Нр– расчётная глубина заложения выработки;
Кн – коэффициент перегрузки по глубине заложения выработки:
· 1,0 – в массиве, не имеющем пустот, тектонических трещин и ранее пройденных выработок;
· 1,5 – для районов, подверженных движениям земной коры, и для зон тектонических нарушений при отсутствии соответствующих экспериментальных данных;
Ϭсж – предел прочности на одноосное сжатие образца горных пород (определяется либо лабораторными методами, либо по известному значению коэффициента крепости горных пород ƒ, по которым проводится выработка), Па:
Ϭсж= f ∙107 (Па) = f ∙10 (Мпа)
где ƒ – коэффициент крепости горных пород и грунтов по шкале профессора М.М. Протодьяконова (ƒ = 1…20).
(4.1)