Крепление горных выработок реферат
Обновлено: 04.07.2024
Форма поперечного сечения выработки определяется удобством ее эксплуатации, условиями сохранения длительной ее устойчивости, материалом и конструкцией крепи и другими факторами.
Наиболее устойчива круглая форма поперечного сечения выработок с гладким контуром, но проведение ее очень трудоемко. Поэтому круглыми делают, как правило, выработки длительного срока существования, в первую очередь, вертикальные стволы, а в слабых породах иногда и главные откаточные горизонтальные выработки (например, на рудниках Никополь-Марганецкого бассейна).
Горизонтальные и наклонные выработки имеют, как правило, в устойчивых породах сечения прямоугольное или в виде свода (рис. 8.1.б, рис. 8.2.), в недостаточно устойчивых — трапециевидное, так как для организации перемещения людей и грузов необходима плоская подошва выработок ( рис 8.1.).
Размеры поперечного сечения выработок определяются в зависимости от типа и размера транспортных устройств, величинами зазоров между оборудованием и крепью или стенками выработки, а в ряде случаев — необходимым количеством воздуха, которое требуется подать по выработке. Скорость движения струи воздуха по выработке регламентирована Едиными правилами безопасности (ЕПБ) и в основных транспортных выработках не должна превышать 8 м/с.
Кроме того, необходимо учитывать, что размеры поперечного сечения выработки, особенно ее ширина, не могут быть больше определенной величины – допустимого пролета, который зависит от устойчивости окружающих пород к обнажению.
Размеры выработок принимают в соответствии с типовыми сечениями, т.к сечения выработок стандартизованы. Площадь поперечного сечения стволов изменяется от 12 до 60 м2, что для круглого сечения соответствует диаметру ствола от 4 до 9 м.
Правилами безопасности предусмотрено, что главные откаточные и вентиляционные выработки должны иметь сечение не менее 4 м2 при металлической и деревянной крепи и не менее 3,5 м2 при бетонной крепи. Высота выработок в свету не менее 2 м от головки рельсов. При электровозной откатке с одной стороны выработки должен быть свободный проход для людей не менее 0,7 м, а с другой стороны не менее 0,25 м при металлической и деревянной крепи и не менее 0,2 м при бетонной крепи (рис.8.1 б).
Технологии и оборудование для подъема груза по вертикальным выработкам
. подъемные машины, клети шахтные, головные и хвостовые канаты, разгрузочные устройства (для опрокидных клетей). При . представляющих собой комплекс подземных горных выработок, предназначенных для установки и эксплуатации . одновременной работе с нескольких горизонтов хорошее обслуживание обеспечивает одноклетевой подъём. Достоинства подъёма с противовесом: возможность уменьшения сечения .
При конвейерном транспорте проход для людей также равен 0,7 м, а с другой стороны выработки – 0,4 м. Расстояние от конвейерной ленты до кровли выработки не менее 0,5 м.
Сечение выработок при автомобильном транспортировании показано на рис. 8.3.
Чем длительнее срок службы выработки, тем выше в массиве напряжения, которые могут вывести выработку из аварии и жертвы. Поэтому необходимо осуществлять меры по поддержанию выработок (крепление выработок), а так же для обеспечения безопасных условий работ и необходимого срока их службы.
Поддержанием горных выработок называют комплекс мер, обеспечивающих рабочее состояние выработок на заданный промежуток времени, включающий в себя возведение крепи и постоянный маркшейдерский инструментальный контроль за состоянием выработок. Горной крепью называют специальные конструкции, возводимые в подземных выработках для сохранения необходимых размеров их поперечного сечения и предотвращения обрушения.
Крепь горных выработок должна удовлетворять следующим основным техническим и экономическим требованиям:
- быть прочна, устойчива, долговечна и обеспечивать рабочее состояние выработок и безопасные условия труда в течение всего срока службы;
- иметь минимальные затраты на изготовление, доставку, возведение и эксплуатацию;
- не препятствовать выполнению производственных процессов при проведении выработок и её эксплуатации;
- занимать в выработке минимальную площадь в поперечном сечении;
- иметь минимальный коэффициент аэродинамического сопротивления.
Горная крепь классифицируется
- по сроку службы – временная и постоянная;
- по характеру работы – жесткая, податливая и шарнирная;
- по виду материала – металлическая, каменная, бетонная, железобетонная, деревянная, смешанная, анкерная (штанговая), полимерная;
- по конструктивным признакам – сплошная и рамная.
Временная крепь поддерживает выработку лишь на некотором расстоянии от забоя в процессе проведения выработки и заменяется постоянной. Она проще, легче постоянной крепи, и на ее возведение затрачивается меньше времени. Постоянная крепь поддерживает выработку в течение всего срока ее существования.
Крепление горных выработок выбирается исходя из показателя устойчивости массива и параметров самих выработок. Первоначально для крепления горных выработок применялась деревянная крепь (рис. 8.4.).
Затем с увеличением глубины разработки, а в следствии с ухудшением горногеологических условий, и созданием новых материалов деревянная крепь постепенно была вытеснена другими видами крепи.
Доставочные выработки крепят в основном анкерами или тросами и сеткой (рис. 8.5.).
Если массив подвержен выветриванию, то выработки покрываются слоем набрызгбетона или герметиком. Для крепления выработок, которые должны сохраняться много лет, применяют крепь из монолитного, реже из сборного бетона и железобетона, причем, чем больше горное давление и чем слабее породы, тем мощнее крепь. Круглые стволы в слабых обводненных породах крепят чугунными тюбингами.
Горные породы и их виды
. рассмотреть горные породы их свойства и многообразие и изучить свойства песка, как рыхлой горной породы. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: рассмотреть понятие горных пород и их классификацию; изучить свойства горных пород; дать характеристику рыхлым горным породам; изучить свойства .
Если кровля выработок нарушена трещинами или имеет слоистый характер, используют наиболее распространенную – анкерную крепь которая считается одной из самых прогрессивных систем крепления горных массивов.
Анкерная крепь – это зацементированные или заклиненные в шпурах металлические стержни, которые с помощью прижимной пластины и гайки притягивают приконтурные слои пород и более крепким породам основной кровли.
Анкеры несут основные функции (рис. 8.6.):
- пристегивание слабых пород в кровле выработки к более прочным породам;
- скрепление слоистых пород в единую грузонесущую конструкцию с повышенным сопротивлением изгибу;
- повышение сил трения между слоями пород;
- восприятие растягивающих напряжений в кровле выработок.
Часто действие этих функций происходит одновременно, обеспечивая надежную защиту выработки от различных проявлений горного давления.
На многих горнодобывающих предприятиях анкерная крепь постепенно вытесняет другие конструкции крепи горных выработок. Особенно эффективно применение анкерной крепи в выработках большого сечения. Существуют различные типы анкерной крепи (рис. 8.7.).
Одними из первых распространение получили клинощелевые анкеры (штанги) (рис. 8.8.), так как они просты, дешевы и достаточно прочны.
Клинощелевой замок анкера (штанги) расклинивается в торце шпура, и опорная плита (шайба) закручиванием гайки прижимается к обнаженной поверхности у устья шпура, стягивая породы между замком и стенкой выработки.
Недостатки анкеров с клинощелевым замком:
- необходимость соблюдения точных длин и диаметра шпура под анкеры;
- невозможность повторного использования;
- не полностью используется поверхность в виду того, что расширение происходит только у основания, образуется пустое пространство между штангой и стенкой шпура.
Учитывая эти недостатки, были разработаны новые системы анкеров, закрепленные по всей длине скважины, которые существенно повышают устойчивость породного массива и не допускают наличия пустого пространства в шпуре.
Железобетонная анкерная крепь (рис.8.9.) исключает наличие пустого пространства между штангой и стенкой шпура, но недостаточно эффективна на участках с развитой трещинноватостью пород. Из-за большого срока набора прочности цементным составом в условиях быстроразвивающегося горного давления и динамического воздействия взрывных работ часто нарушается сцепление состава с анкерами и породой. Это приводит к расслоениям укрепленных анкерами пород.
Появление быстротвердеющей, прочной полимерной смолы, привело к возникновению новой системы анкерного крепления, со сплошным закреплением химическими составами на основе смол (рис.8.10.).
. дипломной работе. 5 5 1. Современное состояние техники и технологии бурения на открытых горных работах станками шарошечного и . только крепость пород, но и требуемый диаметр скважин, зависящий от блочности (трещиноватости) взрываемых горных массивов и рациональности . и др.), Средней Азии и Украине (Криворожский и другие бассейны). Вместе с тем основные районы угледобычи находятся на востоке России, и .
Армирующий элемент системы – тонкостенная стальная трубка, забиваемая в шпур с меньшим диаметром. Анкера помимо скрепления массива работают как средство натяжения троса, который помощью деревянных брусов и металлической сетки поддерживает кровлю. Система отличается простотой возведения, низкой стоимостью, податливостью и возможностью восстановления натяжения троса.
Это трубка, свернутая по оси для получения меньшего диаметра и запаянная по концам. Через боковое отверстие подается под давлением вода, и происходит развальцовка анкера в шпуре (рис. 8.12.).
- высокой несущей способности;
- быстрому вступлению в работу;
- простоте установки, т.к.
нет необходимости соблюдения точного диаметра шпура (рис. 8.13.).
По окончании всех вышеизложенных процессов к самозабуривающемуся анкеру подсоединяется насос, подающий цементный раствор. Насос производит подачу раствора до вытекания его из шпура снаружи, что свидетельствует о завершении процесса цементации после чего автоматически останавливается.
Одним из основных вопросов при возведении анкерной крепи является механизация операций по их установке (рис. 8.16.).
Анализ перспективных технических разработок по поддержанию горных выработок показывает, что в настоящее время анкерное упрочнение массива является наиболее передовым и технически оснащённым. Однако этот вид крепления часто не отвечает повышенным требованиям обеспечения устойчивости горных пород. Несмотря на то, что анкерная крепь обладает высоким сопротивлением выдергивающему усилию, она обеспечивает надёжное поддержание кровли выработок только при крупной блочности массива и незначительной трещиноватости.
Открытые горные работы
. на котором ведутся горные работы, а нерабочим — борт, на котором горные работы . удаляемых при открытой разработке месторождений, к . например, энергией взрыва, то порода . 3000 кг/см2. Тем не менее, . работах, для установки анкерной крепи, нагнетания воды или цемента в окружающий массив горных . горной выработки цилиндрической формы — скважины, шпура или шахтного ствола — путём разрушения горных пород на .
Более совершенным является упрочнение трещиноватого массива твердеющими составами с высокой проникающей способностью. Инъекционные способы воздействия на свойства и состояние трещиноватого массива горных пород находят всё большее применение на подземных рудниках.
Принцип инъекционного воздействия на массив горных пород следующий. Вначале производят обуривание массива шпурами по определённой сетке. Частота обуривания зависит от параметров трещин (ширины раскрытия, длинны, их числа).
Затем в шпур на небольшую глубину вводят насос с плотно прилегающим наконечником к стенкам шпура и производят нагнетание инъекционного состава под высоким давлением до 10 Мпа (рис.8.17.).
Продолжительность нагнетания так же зависит от параметров трещин.
Примеры похожих учебных работ
Самоходный горно-шахтный транспорт на пневмоколесном ходу
. нет. На транспортных же горизонтах (откаточных выработках) рельсовый транспорт становится более приемлемым и рентабельным. На ряде рудников ( . о какой-то конкуренции с импортом. На территории СНГ шахтные самосвалы производит один завод, а ПДМ - два .
Горные породы и их виды
. рассмотреть горные породы их свойства и многообразие и изучить свойства песка, как рыхлой горной породы. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: рассмотреть понятие горных пород и их классификацию; изучить свойства горных пород; дать .
Буримость горных пород
. и в твердом состоянии, например лед. 2.2.Буримость и классификация горных пород по буримости Буримостью называется сопротивление горной породы проникновению в нее породоразрушающего инструмента.Буримость является комплексной функцией, зависящей, .
Петрография магматических и метаморфических пород
. Метаморфических Группа магматических месторождений включает три генетических класса: ликвационные, раннемагматические и позднемагматические полезные ископаемые. Класс ликвационных месторождений. К ликвационным относят месторождения, образованные в .
Горные породы, применяемые в строительстве
Выяснить какие бывают горные породы и их происхождение; 2. Изучить свойства горных пород. 3. Выяснить какие именно породы могут быть применимы в строительстве. Материалы и изделия из природного камня, применяемые в строительстве и архитектуре, .
Форма поперечного сечения выработки определяется удобством ее эксплуатации, условиями сохранения длительной ее устойчивости, материалом и конструкцией крепи и другими факторами.
Наиболее устойчива круглая форма поперечного сечения выработок с гладким контуром, но проведение ее очень трудоемко. Поэтому круглыми делают, как правило, выработки длительного срока существования, в первую очередь, вертикальные стволы, а в слабых породах иногда и главные откаточные горизонтальные выработки (например, на рудниках Никополь-Марганецкого бассейна).
Горизонтальные и наклонные выработки имеют, как правило, в устойчивых породах сечения прямоугольное или в виде свода (рис. 8.1.б, рис. 8.2.), в недостаточно устойчивых — трапециевидное, так как для организации перемещения людей и грузов необходима плоская подошва выработок ( рис 8.1.).
Размеры поперечного сечения выработок определяются в зависимости от типа и размера транспортных устройств, величинами зазоров между оборудованием и крепью или стенками выработки, а в ряде случаев - необходимым количеством воздуха, которое требуется подать по выработке. Скорость движения струи воздуха по выработке регламентирована Едиными правилами безопасности (ЕПБ) и в основных транспортных выработках не должна превышать 8 м/с.
Кроме того, необходимо учитывать, что размеры поперечного сечения выработки, особенно ее ширина, не могут быть больше определенной величины – допустимого пролета, который зависит от устойчивости окружающих пород к обнажению.
Размеры выработок принимают в соответствии с типовыми сечениями, т.к сечения выработок стандартизованы. Площадь поперечного сечения стволов изменяется от 12 до 60 м2, что для круглого сечения соответствует диаметру ствола от 4 до 9 м.
Правилами безопасности предусмотрено, что главные откаточные и вентиляционные выработки должны иметь сечение не менее 4 м2 при металлической и деревянной крепи и не менее 3,5 м2 при бетонной крепи. Высота выработок в свету не менее 2 м от головки рельсов. При электровозной откатке с одной стороны выработки должен быть свободный проход для людей не менее 0,7 м, а с другой стороны не менее 0,25 м при металлической и деревянной крепи и не менее 0,2 м при бетонной крепи (рис.8.1 б). При конвейерном транспорте проход для людей также равен 0,7 м, а с другой стороны выработки – 0,4 м. Расстояние от конвейерной ленты до кровли выработки не менее 0,5 м.
Сечение выработок при автомобильном транспортировании показано на рис. 8.3.
Чем длительнее срок службы выработки, тем выше в массиве напряжения, которые могут вывести выработку из строя и повлечь за собой аварии и жертвы. Поэтому необходимо осуществлять меры по поддержанию выработок (крепление выработок), а так же для обеспечения безопасных условий работ и необходимого срока их службы.
Поддержанием горных выработок называют комплекс мер, обеспечивающих рабочее состояние выработок на заданный промежуток времени, включающий в себя возведение крепи и постоянный маркшейдерский инструментальный контроль за состоянием выработок. Горной крепью называют специальные конструкции, возводимые в подземных выработках для сохранения необходимых размеров их поперечного сечения и предотвращения обрушения.
Крепь горных выработок должна удовлетворять следующим основным техническим и экономическим требованиям:
• быть прочна, устойчива, долговечна и обеспечивать рабочее состояние выработок и безопасные условия труда в течение всего срока службы;
• иметь минимальные затраты на изготовление, доставку, возведение и эксплуатацию;
• не препятствовать выполнению производственных процессов при проведении выработок и её эксплуатации;
• занимать в выработке минимальную площадь в поперечном сечении;
• иметь минимальный коэффициент аэродинамического сопротивления.
Горная крепь классифицируется следующим образом:
• по сроку службы – временная и постоянная;
• по характеру работы – жесткая, податливая и шарнирная;
• по виду материала – металлическая, каменная, бетонная, железобетонная, деревянная, смешанная, анкерная (штанговая), полимерная;
• по конструктивным признакам – сплошная и рамная.
Временная крепь поддерживает выработку лишь на некотором расстоянии от забоя в процессе проведения выработки и заменяется постоянной. Она проще, легче постоянной крепи, и на ее возведение затрачивается меньше времени. Постоянная крепь поддерживает выработку в течение всего срока ее существования.
Крепление горных выработок выбирается исходя из показателя устойчивости массива и параметров самих выработок. Первоначально для крепления горных выработок применялась деревянная крепь (рис. 8.4.). Затем с увеличением глубины разработки, а в следствии с ухудшением горногеологических условий, и созданием новых материалов деревянная крепь постепенно была вытеснена другими видами крепи.
Доставочные выработки крепят в основном анкерами или тросами и сеткой (рис. 8.5.). Если массив подвержен выветриванию, то выработки покрываются слоем набрызгбетона или герметиком. Для крепления выработок, которые должны сохраняться много лет, применяют крепь из монолитного, реже из сборного бетона и железобетона, причем, чем больше горное давление и чем слабее породы, тем мощнее крепь. Круглые стволы в слабых обводненных породах крепят чугунными тюбингами.
Если кровля выработок нарушена трещинами или имеет слоистый характер, используют наиболее распространенную – анкерную крепь которая считается одной из самых прогрессивных систем крепления горных массивов.
Анкерная крепь – это зацементированные или заклиненные в шпурах металлические стержни, которые с помощью прижимной пластины и гайки притягивают приконтурные слои пород и более крепким породам основной кровли.
Анкеры несут основные функции (рис. 8.6.):
• пристегивание слабых пород в кровле выработки к более прочным породам;
• скрепление слоистых пород в единую грузонесущую конструкцию с повышенным сопротивлением изгибу;
• повышение сил трения между слоями пород;
• восприятие растягивающих напряжений в кровле выработок.
Часто действие этих функций происходит одновременно, обеспечивая надежную защиту выработки от различных проявлений горного давления.
На многих горнодобывающих предприятиях анкерная крепь постепенно вытесняет другие конструкции крепи горных выработок. Особенно эффективно применение анкерной крепи в выработках большого сечения. Существуют различные типы анкерной крепи (рис. 8.7.).
Одними из первых распространение получили клинощелевые анкеры (штанги) (рис. 8.8.), так как они просты, дешевы и достаточно прочны.
Клинощелевой замок анкера (штанги) расклинивается в торце шпура, и опорная плита (шайба) закручиванием гайки прижимается к обнаженной поверхности у устья шпура, стягивая породы между замком и стенкой выработки.
Недостатки анкеров с клинощелевым замком:
• необходимость соблюдения точных длин и диаметра шпура под анкеры;
• невозможность повторного использования;
• не полностью используется поверхность в виду того, что расширение происходит только у основания, образуется пустое пространство между штангой и стенкой шпура.
Учитывая эти недостатки, были разработаны новые системы анкеров, закрепленные по всей длине скважины, которые существенно повышают устойчивость породного массива и не допускают наличия пустого пространства в шпуре.
Железобетонная анкерная крепь (рис.8.9.) исключает наличие пустого пространства между штангой и стенкой шпура, но недостаточно эффективна на участках с развитой трещинноватостью пород. Из-за большого срока набора прочности цементным составом в условиях быстроразвивающегося горного давления и динамического воздействия взрывных работ часто нарушается сцепление состава с анкерами и породой. Это приводит к расслоениям укрепленных анкерами пород.
Появление быстротвердеющей, прочной полимерной смолы, привело к возникновению новой системы анкерного крепления, со сплошным закреплением химическими составами на основе смол (рис.8.10.).
• высокой несущей способности;
• быстрому вступлению в работу;
• простоте установки, т.к. нет необходимости соблюдения точного диаметра шпура (рис. 8.13.).
По окончании всех вышеизложенных процессов к самозабуривающемуся анкеру подсоединяется насос, подающий цементный раствор. Насос производит подачу раствора до вытекания его из шпура снаружи, что свидетельствует о завершении процесса цементации после чего автоматически останавливается.
Анализ перспективных технических разработок по поддержанию горных выработок показывает, что в настоящее время анкерное упрочнение массива является наиболее передовым и технически оснащённым. Однако этот вид крепления часто не отвечает повышенным требованиям обеспечения устойчивости горных пород. Несмотря на то, что анкерная крепь обладает высоким сопротивлением выдергивающему усилию, она обеспечивает надёжное поддержание кровли выработок только при крупной блочности массива и незначительной трещиноватости.
Более совершенным является упрочнение трещиноватого массива твердеющими составами с высокой проникающей способностью. Инъекционные способы воздействия на свойства и состояние трещиноватого массива горных пород находят всё большее применение на подземных рудниках.
Принцип инъекционного воздействия на массив горных пород следующий. Вначале производят обуривание массива шпурами по определённой сетке. Частота обуривания зависит от параметров трещин (ширины раскрытия, длинны, их числа). Затем в шпур на небольшую глубину вводят насос с плотно прилегающим наконечником к стенкам шпура и производят нагнетание инъекционного состава под высоким давлением до 10 Мпа (рис.8.17.). Продолжительность нагнетания так же зависит от параметров трещин.
Читайте также: