Формы поперечного сечения выработок
Формы поперечного сечения горизонтальных и наклонных выработок зависят от величины и направления горного давления, конструкции крепи, срока службы, назначения и размеров выработки.
В угольной и горнорудной промышленности применяются следующие формы поперечного сечения горных выработок:
Прямоугольная – при рамной и смешанной крепи и при отсутствии бокового горного давления.
Трапециевидная - при рамной крепи и небольшом боковом горном давлении.Трапециевидная форма сечения подготовительных выработок в горной промышленности, применяется чаще всего, как наиболее простая по конфигурации и выдерживающую умеренную нагрузку на крепь, даже при породах ниже средней устойчивости и при проявлении бокового горного давления. Трапециевидная крепь применяется на главных квершлагах, главных полевых и пройденных по пласту откаточных и вентиляционных однопутевых и двухпутевых выработках, уклонах и бремсбергах, конвейерных и вентиляционных штреках и других горных выработках при сроках службы выработок до 2 – 3 лет – при деревянной крепи и до 8 и более лет – при применении более прочного материала крепи – металл, монолитный бетон, железобетон и др.
Рис.1. Формы и размеры поперечного сечения горизонтальных и наклонных выработок: а - прямоугольная; б – трапециевидная; в – полигональная; г – арочная; д – сводчатая; е - подковообразная
Крепь, выработок такого сечения, может быть деревянной, металлической, из сборного железобетона и смешанной. Крепь, называемая неполным дверным окладом, состоит из двух стоек и одного верхняка. В зависимости от устойчивости пород рамы крепи могут устанавливаться как всплошную, так и вразбежку. При неустойчивых, пучащих породах, с проявлением горного давления со стороны почвы, применяется крепь в виде полного дверного оклада,при этом стойки опираются на замок лежана. В этом случае крепь состоит из двух стоек, одного верхняка и одного лежана, который укладывается на почву выработки. Часто, особенно при деревянной крепи, при наличии повышенного горного давления, а также в технологических целях, например, для отделения транспортных средств от свободного прохода для людей, для прокладки коммуникаций в очистной забой и т.д., на конвейерных и вентиляционных штреках, сбойках пробивают подхваты в виде "средних стоек" с отшивкой отделений досками (для безопасного перемещения людей) или без отшивки. При установке крепи вразбежку (расстояние между стойками крепи более 20 см), борта выработки закрываются затяжкой, которая может быть изготовлена из досок, обаполов, железобетонных плиток соответствующего размера, металлической сетки или полимерных материалов. По углам выработки, рамы крепи расклинивается клиньями с целью придания им жесткости, устойчивости и правильности пространственного расположения. Пустоты за крепью "забучиваются" пустыми негорючими породами. Стойки, при неполном дверном окладе крепи, устанавливаются в лунки глубиной 15 ÷ 20 см в зависимости от крепости пород, при этом одна из стоек, устанавливаемая со стороны свободного прохода, за водоотливной канавкой, длиннее другой на величину глубины закрепленной канавки (35 ÷ 40 см). При проходке горных выработок по пласту угля с неустойчивой кровлей, верхняк располагается не горизонтально, а под плоскость основной кровли параллельно углу падения пласта с выпуском неустойчивой кровли в пределах ширины выработки до основной кровли с закладкой пустот кострами или клетями.
Полигональная – сборная крепь из элементов, изготовленных из железобетона. Применяется для крепления двухпутевых выработок длительного срока службы при воздействии только вертикального горного давления
Арочно-сводчатая крепь с вертикальными стенками и полуциркульным или коробовым сводом – при арочной или сплошной (бетонной) сводчатой крепи для восприятия высокого давления со стороны кровли и умеренного давления со стороны боков выработки.
Подковообразная – крепь, применяемая при креплении выработки сплошной бетонной, тюбинговой, каменно-бетонно-блочной или замкнутой арочной крепью для восприятия значительного давления со стороны кровли и почвы и небольшого бокового давления.
Круглая – при замкнутой кольцевой крепи для восприятия всестороннего давления в слабых и неустойчивых породах.
Степень использования площади поперечного сечения выработок и сопротивление движению воздуха по ним уменьшаются, а устойчивость выработки увеличивается в направлении от прямоугольной к круглой форме.