Лектор: Старший преподаватель кафедры «Строительство подземных сооружений и горных предприятий», к.т.н. Петр Владимирович Николаев pvnikolaev@misis.ru
НИТУ «МИСиС» / 2019 2 Учебники: Шахтное и подземное строительств: Учебник для вузов в 2-ух томах / Б.А,Картозия, Б.И.Федунец, М.Н. Шуплик и т.д..// МЖ Изд.-во Академиии горных наук, 2001 Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства: учебник для вузов./ И.Д.Насовнов, В.А.Федюкин, М.Н.Шуплик и т.д. – М.:Недра, 1992 Пособия для практических занятий: А.В.Корчак, В.А.Пшеничный. Практикум по дисциплине «Строительная геотехнология » (Раздел. Строительство вертикальных выработок). Учебное пособие // М.: МГГУ, 2013 А.Н.Панкратенко, В.А.Пшеничный, А.В.Кузина Практикум по дисциплине «Строительство и реконструкция горных предприятий». Учебное пособие // М.: МГГУ, 2012 https://yadi.sk/d/VNyaWBlUl2E_hg
НИТУ «МИСиС» / 2019 3 № практического занятия Продолжи-тельность Краткое содержание 1 4 часа Выбор формы и размеров поперечного сечения горных выработок (горизонтальных и вертикальных) 2 4 часа Оценка устойчивости горных пород и основы выбора крепей 3 4 часа Расчет паспорта БВР при строительстве горных выработок 4 6 часов Определение параметров графика организации работ при строительстве вертикальных и горизонтальных горных выработок 5 2 часа Основы проектирования метрополитенов 6 4 часа Проектирование специальных способов строительства горных выработок 7 2 часа Основы проектирования выработок в городском подземном строительстве 8 4 часа Определение параметров графика организации работ при щитовой технологии строительства выработок
НИТУ «МИСиС» / 2019 Практическое занятие №1: Выбор формы и размеров поперечного сечения горных выработок Часть 1: Выбор формы и размеров горизонтальной выработки
НИТУ «МИСиС» / 2019 5 Форма поперечного сечения горной выработки зависит: Категории устойчивости горных пород Выбранной конструкции крепи Крепление выработки – это возведение в ней специальной конструкции – крепи (обделки) с целью предотвращения обрушения или уменьшения смещения окружающих пород и обеспечения необходимых для эксплуатации размеров и формы поперечного сечения.
6 Крепи горных выработок и обделки транспортных, гидротехнических и специальных подземных сооружений различают по ряду признаков: По назначению: временная и постоянная крепь По материалу: деревянная, металлическая, каменная, бетонная, железобетонная и т.д. По форме: прямоугольная, трапециевидная, полигональная, сводчатая, подковообразная, кольцевая, эллиптическая. По конструктивному виду: сборная, монолитная, сборно-монолитная; По характеру работы: ограждающая, изолирующая и несущая; По типу конструкции: сплошная (монолитная и сборная из блоков, тюбингов, рам, установленных всплошную), интервальная (штанговая и рамная, различных форм и конструкций, установленных в разбежку), комбинированная (сечение сплошной и интервальной); НИТУ «МИСиС» / 2019
7 Крепи горных выработок и обделки транспортных, гидротехнических и специальных подземных сооружений различают по ряду признаков: По конструктивной схеме: балочные, арочные; с жёсткими или шарнирными соединениями элементов По деформационно-силовой характеристике: жесткая, малоподатливая, податливая и весьма податливая; По структуре конструкции: однослойная, многослойная. По размещению на поверхности выработки: потолочная, незамкнутая, замкнутая, торцевая; По характеру контакта с массивом пород: без сцепления с массивом по наружному контуру, со сцеплением; НИТУ «МИСиС» / 2019
8 Крепи горных выработок и обделки транспортных, гидротехнических и специальных подземных сооружений различают по ряду признаков: По местоположению на трассе выработки: крепь (обделка) протяженных участков, сопряжений и пересечений, закруглений, выходов на поверхность (порталов, устьев стволов, штолен); По способу возведения: обычная и специальная (забивная, задавливаемая, погружная, опускная, предварительно обжатая и т.п.); возводимая при подземном и открытом способе производства горных работ; По возможности перемещения: стационарная, передвижная. НИТУ «МИСиС» / 2019
9 a — прямоугольная; б, в — трапециевидные; г — полигональная; д — бочкообразная; е, ж, з, и — сводчатые с вертикальными и наклонными стенами (формы сводов: е — трехцентровый пониженный; ж, з — циркульный пониженный; и — полуциркульный); с, л, м — подковообразные циркульного, трехцентрового и пятицентрового очертания; н — кольцевая; о, п — эллиптические НИТУ «МИСиС» / 2019
10 НИТУ «МИСиС» / 2019
11 НИТУ «МИСиС» / 2019
12 НИТУ «МИСиС» / 2019
13 НИТУ «МИСиС» / 2019
14 НИТУ «МИСиС» / 2019
15 НИТУ «МИСиС» / 2019
16 НИТУ «МИСиС» / 2019
17 НИТУ «МИСиС» / 2019
18 НИТУ «МИСиС» / 2019
19 НИТУ «МИСиС» / 2019
20 Размеры поперечного сечения выработки зависят от: назначения выработки габаритов подвижного состава или конвейера, вида применяемого стационарного оборудования, числа рельсовых путей, минимальных зазоров, предусмотренными Правилами безопасности ПБ [8], способа передвижения людей количества воздуха, проходящего по выработке для проветривания. НИТУ «МИСиС» / 2019
21 Определяются максимальные основные размеры приятого транспортного оборудования; Определяются зазоры и расстояния между отдельными механизмами, и между оборудованием и крепью выработки; Вокруг размещенного оборудования, с учетом зазоров, очерчивают контур выработки, соответствующей принятой форме поперечного сечения. Находят размеры и площадь выработки «в свету»; Полученная площадь проверяется по скорости движения воздушной струи. НИТУ «МИСиС» / 2019
22 Ширина выработки в свету на уровне верхней кромки подвижного состава определяется: где - зазор между крепью и максимальным габаритом конвейера (или подвижным составом), мм; ; - требуемая ширина зазора между транспортными средствами, мм; – ширина подвижного состава, мм; - зазор между крепью и электровозом (или конвейером) предназначенный для прохода людей, мм. НИТУ «МИСиС» / 2019
23 - зазор между крепью и максимальным габаритом конвейера (или подвижным составом), мм, принимается равным: Для электровозов: Не менее 250 мм при рамных конструкциях крепей; Не менее 200 мм при гладких конструкциях крепей; Для конвейеров: Не менее 400 мм; НИТУ «МИСиС» / 2019
24 ; Принимается равным максимальным габаритам конвейера. К примеру, для конвейеров: ЛК-80 1100 мм ЛЦ-100 1100 мм ЛК-100 1450 мм ЛЦ-100 1450 мм ЛБ-80 1100 мм ЛБ-100 1450 мм НИТУ «МИСиС» / 2019
25 - требуемая ширина зазора между транспортными средствами, мм, принимается равным: Между двумя подвижными составами: Не менее 200 мм при рамных конструкциях крепей; Между подвижным составом и конвейером: Не менее 400 мм; Между двумя конвейерамм : Не менее 400 мм; НИТУ «МИСиС» / 2019
26 – ширина подвижного состава, мм. Принимается равным максимальным габаритам подвижного состава (вагонеток и электровоза). К примеру, для аккумуляторных электровозов: А 10-2, А 14-2 1350 мм А 10-1 1050 мм для контактных электровозов: 1К10-1 1050 мм 1К14-2 1350 мм для вагонеток УВГ-1,2 850 мм УВГ-2,5 1240 мм УВД-3,3 1350 мм ВД 1350 мм НИТУ «МИСиС» / 2019
27 - зазор между крепью и электровозом (или конвейером) предназначенный для прохода людей, мм. Принимается равным не менее 700 мм на высоте не менее 2000 мм от уровня балластного слоя или пешеходного трапа НИТУ «МИСиС» / 2019
28 - зазор между крепью и электровозом (или конвейером) предназначенный для прохода людей, мм. Принимается равным не менее 700 мм на высоте не менее 2000 мм от уровня балластного слоя или пешеходного трапа НИТУ «МИСиС» / 2019
29 Параметр Р-18 Р-24 Р-33 Р-38 – ширина колеи, мм (обычно 600 мм или 900 мм). - высота строения пути, т.е расстояние от почвы выработки до уровня головки рельсов, мм. 320 350 390 400 - расстояние от балластного слоя до уровня головки рельсов, мм 140 160 190 190 - толщина балластного слоя, т.е. расстояние от почвы выработки до уровня верха балласта, мм; 180 190 200 210 - высота профиля рельсов, мм; 90 107 128 135 - высота шпал, мм. Шпалы погружаются в балластный слой на 2/3 высоты, т.е. = 2 / 3 150 159 186 165 Параметр Р-18 Р-24 Р-33 Р-38 320 350 390 400 140 160 190 190 180 190 200 210 90 107 128 135 150 159 186 165 НИТУ «МИСиС» / 2019
30 НИТУ «МИСиС» / 2019
31 НИТУ «МИСиС» / 2019
32 1. Площадь сечения крепи с затяжкой где – периметр выработки в свету, мм; - ширина выработки на уровне почвы, мм; - высота металлического профиля, мм; - толщина затяжки, принимается равной от 30 до 50 мм; 2. Площадь поперечного сечения выработки «вчерне»: где - площадь выработки в свету, м 2 ; Специальный взаимозаменяемый профиль для шахтной крепи (СВП) НИТУ «МИСиС» / 2019
33 3. Площадь поперечного сечения выработки «в свету», для рассматриваемой формы выработки: где - высота подвижного состава, м; 4. Площадь поперечного сечения выработки в проходке: где – коэффициент излишка сечения (КИС). НИТУ «МИСиС» / 2019
34 Площадь сечения выработки в свету после осадки, проверяется по скорости движения воздуха: где – количество воздуха, которое должно поступать в выработку, м 3 /с; где минимальная допустимая Правилами Безопасности скорость движения воздуха; максимальная допустимая Правилами Безопасности скорость движения воздуха. НИТУ «МИСиС» / 2019
35 НИТУ «МИСиС» / 2019
36 Тоннель метрополитена НИТУ «МИСиС» / 2019
37 Станция метрополитена НИТУ «МИСиС» / 2019
38 Железнодорожный тоннель НИТУ «МИСиС» / 2019
НИТУ «МИСиС» / 2019
НИТУ «МИСиС» / 2019 40 Форма ствола зависит от: Физико-механических свойств пересекаемых горных пород Глубины ствола Назначением ствола Сроком службы Наиболее распространенная форма – круглая. Основное достоинство - обеспечивает лучшую устойчивость породных обнажений стенок ствола. Для круглой формы разработано типовое проходческое оборудование.
НИТУ «МИСиС» / 2019 41 Типовой ряд диаметров: для угольной и рудной промышленности от 5 до 9 м, с шагом в 0.5 м для городского подземного строительства: 4.0, 5.5, 7.5, 9.5 м Площадь сечения зависит от: назначения габаритов подъёмных сосудов необходимых зазоров по ПБ количества пропускаемого по стволу воздуха
НИТУ «МИСиС» / 2019 42 Производительность скипового подъема, т/ч, определяется как: где - годовая производственная мощность шахты или рудника, т; - коэффициент неравномерности работы подъема, равный 1.5; – число рабочих дней в году, 300; - число часов работы подъема в сутки, равное от 18 до 21 часа.
НИТУ «МИСиС» / 2019 43 Продолжительность одного подъема, с: где - высота подъема, м; - высота превышения приемной площадки над устьем ствола, равная 15 – 20 м (укосный копер), 20 – 30 м(башенный копер). - глубина ствола, м; - время на загрузку (разгрузку) скипа, 10 – 15 с.
НИТУ «МИСиС» / 2019 44 Необходимая грузоподъемность подъемных сосудов, т: где – количество подъемов в час, равное: - для двухконцевого подъема: - для одноконцевого подъема: 1 – скип 2 – скип или противовес 3 – подъемный канат 4 – шкив 5 – подъемная машина
НИТУ «МИСиС» / 2019 45 Необходимая полезная вместительность скипов, м 3, равна: где – удельный вес перевозимого груза, принимается равным 0.86 т/м 3 для угля, 1.6 т/м 3 для породы 1.86 т/м 3 для руды.
НИТУ «МИСиС» / 2019 46 Размеры клетей определяются размерами принятых вагонеток. Площадь пола клети должна обеспечить такое размещение людей, чтобы спуск-подъем смены был произведен менее чем за 30 минут. Число рабочих занятых на подземных работах: где – количество рабочих смен в сутках, 3; т/смену – производительность труда одного подземного рабочего.
НИТУ «МИСиС» / 2019 47 Количество подъемов, выполняемое за 30 минут: где - время движения клети по стволу, с; - коэффициент неравномерности, равный 1,25-1,5; -максимальная скорость движения клети по стволу, не более 12 м/с. - продолжительность посадки рабочих, равна 1.2 – 1.5 с на одного рабочего. - время на перестановку клети, если одна двухэтажная.
НИТУ «МИСиС» / 2019 48 Суммарная площадь клетей определяется из условия, что на 1 м 2 полезной площади клети размещается 5 рабочих: Число рабочих, перевозимых клетью:
НИТУ «МИСиС» / 2019 49 Сечения стволов проверяют по скорости движения воздушной строи. По ПБ, максимальная скорость воздуха: 12 м/с для скиповых стволов 8 м/с для клетевых стволов Скорость движения воздуха подаваемого в шахтный ствол, определяется как: где – суточная добыча угля в шахте, т; - выделение метана м 3 на тонну суточной добычи; – допустимая концентрация метана в исходящей струе, 0,75 %; - допустимая концентрация метана в поступающей струе, 0,5 %; - коэффициент уменьшения сечения ствола за счет армировки, 0,75 – 0,85.
НИТУ «МИСиС» / 2019 50 Сечение ствола зависит от: Размеров подъемных сосудов Размеров элементов армировки ( расстрелов и проводников )
НИТУ «МИСиС» / 2019 51 Основные сечения расстрелов Основные сечения проводников
НИТУ «МИСиС» / 2019 52
НИТУ «МИСиС» / 2019 53 a) — одностороннее расположение проводников с креплением к одному центральному расстрелу ; б) - одностороннее расположение проводников с креплением к двум боковым расстрелам ; в) - двухстороннее расположение проводников ( два проводника на один подъёмный сосуд ); г) - двухстороннее расположение проводников ( четыре проводника на один подъёмный сосуд ); д) - армировка при двух угольных скипах и одним (с противовесом ) для выдачи породы ; е) — армировка при четырёх скипах ; ж) — армировка при комбинированном ( скиповом и клетевом ) подъёме, з) — лобовая армировка при двух клетях ; и) — лобовая армировка при трёх клетях, к) — консолъно — распорная армировка.
