Расчет крепи подготовительной выработки.

Исходные данные для расчёта:

Выработка проводится в массиве погашается лавой

Расчётная глубина выработки - 490 м. Ширина выработки, В = 4,7 м; Высота выработки h = 3,0 м; Характеристика слоев пород в кровле, залегающих на высоту, равную ширине выработки:

1. Аргиллит, R₄ =27 мПа, m = 4,7 м

В боках выработки на высоту равную высоте выработки:

1. Уголь, R₁ =15 мПа, m = 2,12 м.

2. Алевролит R₂ =25 мПа, m = 0,29м.

3. Аргиллит R₃ =30 мПа, m = 0,59м

Расчет параметров крепи кровли выработки

Породы в кровле на высоту равную ширине выработки , по

обрушаемости относятся к 1 типу (табл. 1 << Инструкции >>

Расчетное сопротивление пород кровли на сжатие:

где: R_с1, R_cn- сопротивление сжатию различных слоев пород, МПа;

m₁, m_n- мощности различных слоев пород, м;

К_с- коэффициент, учитывающий дополнительную нарушенность кровли трещеноватостью, 0,9;

В - ширина выработки, 4,7м;

Непосредственная кровля пласта по устойчивости относится к 1 классу – неустойчивая (табл. 2.6.2)

Определение расчетных смещений пород кровли

Величина расчётного смещения кровли выработки , проводимой в массиве и погашаемой лавой

U_n=U_м + U_л * K_ш * K_в * K_к * K_а мм

где: U_М - расчетные смещения кровли в выработках , в массиве вне зоны влияния очистных работ :

U_М =U_м * K_А * K_ш * K_в * K_а мм

U_М = 70 * 1,0 * 0,91 * 1,0 * 0,75 = 47,7 мм

U_м- типовые смещения кровли,70мм;

U_л - расчетные смещения кровли в период влияния опорного давле ния,110мм;

K_А- коэффициент, учитывающий расположение выработок, 1;

K_ш- коэффициент, учитывающий отличие расчетной ширины выработок и сопряжений от В=5,0 м, определяется по формуле:

K_ш =0,25(B-1)=0.25(4.7-1)=0.91

K_в- коэффициент, учитывающий влияние других смежных выработок 1_ц < 15m при 1_ц>15m К_в = 1

K_а - коэффициент, учитывающий степень связывания и упрочнения пород различными конструкциями анкеров, при длине их закрепления более 1м К_а = 0,75;

K_к - коэффициент, учитывающий обрушаемость основной кровли, 1;

U_n=47,7 + 110 * 0,91 * 1,0 * 1,0 * 0,75=122,7 мм

В условиях горного давления при расчетных смещениях кровли U_nпри 1 типе кровли от 50 мм до 300 мм следует применять анкерную крепь с параметрами, принимаемых по номограмме с расчетными значениями сопротивления анкерной крепи Р_о не менее 50 кН/м² и длиной не менее 2м.

Определения необходимости установки анкерной крепи в боках выработки

Согласно п 4,2 степень относительной напряжённости пород, расположенных в боках выработки, определяется по формуле

ύ_б = ( К_в *К_вл * К_о * Y * H ) / R_сб

где: Y- средний объемный вес пород, принимаем равным 0,025 МН/м³;

R_сб – расчётное сопротивление слоёв пород в боках выработки на сжатие

R_сб

К_в - коэффициент концентрации напряжений в боках от проходки выработок и сопряжений, для выработок принимаемый равным К_в = 1,5;

К_вл - коэффициент увеличения напряжений в боках данной выработки от влияния других выработок К_вл =1

К_о - коэффициент увеличения напряжений в боках выработок и при расположении её в зоне влияния опорного давления от очистных работ, при L_ц> 0,1Н К_о = 1.

R_с= (15 * 2,12 + 30 * 0,59 + 25 * 0,29) * 0,9 /3,0 = 18,9 мПа

ύ_б = ( 1,5 * 1 * 1 * 0,025 * 490) / 18,9 = 0,97 мПа

Согласно п. 4.3<< инструкции .. >>, при ύ_б < 1 крепление бортов не требуется.

В связи с тем, что выработка будет эксплуатироваться длительный период времени, принимаем для крепления бортов анкерную крепь с расчетными значениями сопротивления Р_аб не менее 23 кН/м² и длинной не менее 1,8 м.

Выбор конструкции анкерной крепи и расчет паспорта крепления

Принимаем для крепления кровли выработки анкерную крепь: анкера А20В с разрывным усилием стержня 160 кН(паспортные данные). Несущая способность анкера при длине закрепления 1,0 м, N_а=70 кН.

В качестве кровельного подхвата – демпферная шайба с обязательной перетяжкой кровли решетчатой затяжкой.

Определяем расстояние между рядами С_к анкеров (шаг крепи):

С_к=

Производим проверку шага установки анкеров по условию сответствия требуемой минимальной плотности крепи П (п. 7.2.4.) Для среднеустойчивости кровли П=0,7 анк/м²;

Тогда :

С_к=

Принимаем шаг установки крепи С_к.ф= 0,9 м

Определяем фактическое сопротивление принятой анкерной крепи и коэффициент запаса (надежности).

Р_а= 99,2 кН/м²

Коэффициент запаса

К_з = Р_фак / Р_а.к. = 99,2 / 59 = 1,7

Таким образом, окончательно принимаем:

Крепление кровли выработки – сталеполимерными анкерами L=2,3 м на демпферную шайбу по 5 анкеров в ряду с перетяжкой кровли решетчатой затяжкой. Для закрепления анкера принимаем 1 ампулу с быстрым и 2 ампулы с медленным сроком схватывания компонентов твердеющего состава. Шаг крепления 0,9м.

Крепление бортов выработки - сталеполимерными анкерами L=1,8 м в 1 ряд с штрипсами. Для закрепления анкера принимаем 2 ампулы с медленным сроком схватывания компонентов твердеющего состава. Шаг крепления 1,8 м. расчет крепежных материалов на 1 м выработки сводим в таблицу 2.6.2

Таблица 2.6.2 Расчет крепежных материалов

Элементы крепления	Типоразмер	Материал	Размер, мм	Расход на ед.	Плотность крепи	Расход на 1 п.м.
Анкер в кровлю	А20В	Ст. 3	2300*20		1,1	5,5
Шайба	Лист	Ст. 3	300*300		1,1	5,5
Затяжка по кровле	ЗР	Прут Д=6 мм	4500*1100		1,1	1,1
Ампула	АКЦ				1,1	5,5
Анкер в борт	А20В	Ст. 3	1800*20		0,5	1,0

Продолжение таблицы 2.6.2

Шайба	Лист	Ст. 3	300*300		1,1	1,0
Штрипс				0,2	0,5
Ампула	АКЦ				0,5	1,0

5. Выбор технологической схемы и средств механизации.

Факторами, влияющими на выбор проведения выработки, являются: горно-геологические условия (мощность и угол залегания пласта, крепость и устойчивость вмещающих пород, водообильность и газообильность пород) и производственно технических факторов (площадь поперечного сечения, протяженность, срок службы, скорость проведения и т. Д.)

В зависимости от способа размещения породы, от однородности пересекаемых пород при добычном способе проведения выработок в однородных и неоднородных породах, уголь вынимают сплошным или уступным забоем. Сплошным забоем уголь и породу вынимают одновременно.

Уступным забоем, вначале вынимают уголь, а затем породу.

В зависимости от места способа отделения горных пород от массива различают комбайновую, буровзрывную, гидравлическую, ручную и комбинированную технологию. Для данного объекта наиболее целесообразным является комбайновый способ.

Достоинства: применение комбайна упрощает технологию и организацию работ, повышает производительность труда проходчиков, увеличивает скорость проведения выработки и снижает скорость готовой выработки по сравнению с буровзрывным способом.

Технологическая схема проведения - это расстановка машин и механизмов по отделению горной массы от массива, погрузке и транспортировки из забоя, а также возведения крепи.

Технологическую схему выбираем в зависимости от горно-геологических условий производственно-технических факторов. Если горно-геологические факторы влияют на выбор способа проведения выработки, то производственно-технические - на выбор оборудования и на основные показатели работ. Исходя из выше сказанного и учитывая практический опыт работы шахты, принимаем проектом следующие средства механизации: проходческий комбайн КП-21, скребковый конвейер СР70/0,7, вентилятор местного проветривания ВМ-8М, подвесную монорельсовую дизельную дорогу для доставки грузов, людей ЛСП70.ДО.

Техническая характеристика оборудования.

Комбайн КП – 21

Производительность , т /мин:

по углю 1,8

по породе f≤4 1,0

по углю и по породе f≤5 0,5

Площадь сечения выработки в проходке, м² 10-28

Угол наклона выработки, градус ±18⁰

Суммарная мощность электродвигателя, кВт 186,5

Мощность привода кВт:

Исполнительного органа 110

Насосной станции 45

Конвейера 30

Закачного насоса 1,5

Исполнительный орган:

Чистота вращения, мин

Система орошения: 14,8

Рабочее давление, МПа 1,5

Максимальный расход, л/мин 150

Удельное давление на почву, МПа 0,12

Максимальное давление в гидро системе, МПа 16

Масса комбайна, т 45

Вентилятор ВМ-8М

Размеры проветриваемых выработок поперечного сечения, м² 20

Длина 1000

Внутренний диаметр выходного патрубка, мм 800

Подача вентилятора, м³/с

в оптимальном режиме 25

в рабочей зоне 33-35

Полный к.п.д.

Вентилятора 0,78

вентиляционной струи 0,68

Количество приводов 4

Длина общая (4 приводов), мм 8600

Моторная часть, мм 2700

Кабина, мм 1610

Высота локомотива, мм 1340

Высота от головки рельса, мм 1205

Ширина общая, мм 820

Масса транспортная, кг 4700

Максимальное тяговое усилие, кН 80

Максимальный наклон подвесного пути, град 25

Подвесные монорельсовые дизелевозы применятся для перевозки людей, транспортирования оборудования, материалов, тяжёлых негабаритных грузов, включая секции крепи механизированного комплекса.