Практикум для организации самостоятельной работы студентов, обучающихся по направлению подготовки 130400 «Горное дело»

Б. Уборка породы из проходческого забоя
Уборка отделенной породы из забоя представляет собой ее перемещение в рабочей зоне забоя с погрузкой в транспортные сосуды для откатки. Набор применяемых средств определяется положением выработки в пространстве, направлением проходки. Так, при проходке восстающих снизу в верх перемещение дробленого материала осуществляется самотеком. В таком случае возможна люковая погрузка в транспортные сосуды. Во всех иных случаях применяют машинные погрузочные комплексы. Известную проблему при уборке породы из забоя представляет обмен груженых и порожних транспортных средств. Возможные схемы обмена вагонеток при проходке горизонтальных выработок представлен на рис. . Наиболее эффективен обмен составами при загрузке под перегружателем, при использовании бункер-поездов и специализированных проходческих вагонов, которые могут использоваться в качестве перегружающего конвейера.

В. Крепление горных выработок

Крепь горная – горнотехническое сооружение (конструкция), возводимое в подземных горных выработках для обеспечения их устойчивости, технологической сохранности, а также управления горным давлением. Таким образом, горная крепь выполняет несколько функций. По этой причине содержание понятия постепенно расширяется, сохраняя сущность – горная конструкция (сооружение).
Конструкция – (лат.) построение, постройка, строй, сложение, образование, устройство, расположение. Сооружать (соорудить), что – возвести, воздвигнуть, построить. В. Даль.
Можно еще обратить внимание на следующее. Конструкция определяет конкрецию, т. е. то, что выполняется штучно при строгой взаимной увязке размеров.
Расширение понятия произошло за счет включения в разновидности крепей конструкций, возводимых как на поверхности выработки, занимающих минимальной объем этой выработки, так и в массиве пород вокруг выработки. Чтобы дать характеристику определенному виду крепи, надо сформулировать отличительные признаки и указать варианты исполнения. Результаты такого структурирования приведены в табл. 3.7.
Таблица 3.7. Структурное описание исполнения горных крепей единичных выработок

СТРУКТУРНЫЙ ПРИЗНАК	ВАРИАНТ ИСПОЛНЕНИЯ
1. Назначение выработок	а – крепь капитальных выработок (t > 4 года) б – крепь подготовительно-нарезных выработок
2. Вид выработок (их положение в пространстве)	а – крепь для горизонтальных выработок б – крепь для вертикальных выработок в – крепь для наклонных выработок
3. Положение крепи на трассе выработки	а – крепь для протяженных участков трассы б – крепь сопряжений, пересечений выработок в – крепь криволинейных участков и поворотов
4. Материал крепи (преобладающий)	а – деревянная крепь, б – металлическая крепь, в – бетонная крепь, г – железобетонная крепь, д – полимерная крепь, е – каменная крепь ж – смешанная крепь
5. Рабочая характеристика крепи	а – жесткие крепи б – податливые крепи
6. Характер взаимодействия крепи с массивом (назначение крепи)	а – поддерживающая крепь, б – подпорная крепь, в – ограждающая крепь, г – изолирующая крепь, д – упрочняющая крепь е - комбинированная
7. Местоположение крепи относительно выработки	а – в пространстве выработки б – на поверхности выработки в – в массиве, окружающем выработку
8. Срок функционирования крепи	а – постоянная крепь б – временная крепь
9. Форма очертания крепи	а – прямоугольная, б – трапециевидная, в – полигональная, г – бочкообразная, д – сводчатая, е - круглая
10. Степень перекрытия периметра сечения выработки	а – замкнутая б – не замкнутая
11. Конструктивное исполнение крепи	а – сплошная крепь (площадная) б – рамная (составная) в – анкерная (штанговая)
12. Способ изготовления крепи	а – сборная б - монолитная

Исторически первыми горными конструкциями были – крепи из дерева и камня. В последующем стали применять штанговую крепь и крепи–покрытия: набрызг-бетон, торкрет-бетон, полиметрые покрытия. Расширяя содержание понятия, стали к крепям относить и искусственное упрочнение трещиноватого породного массива путем нагнетания в него полимерного раствора.

В настоящее время широко применяют горную крепь из дерева (при сроке службы до 10 лет), бетона, железобетона. Расширяется область применения полимеров в качестве материала горной крепи. В благоприятных для поддержания условиях широко используют легкие крепи из набрызг-бетона, анкерную и др.

Рис. 3.6. рамная деревянная крепь: а – неполным дверным окладом, б – полным дверным окладом. Структурные элементы крепи: 1 – верхняк, 2 – стойка; 3 - лежень

Рис. 3.7. Виды рамного крепления: а – в сплошную; б – в разбежку (одинарными и спаренными рамами).

Структурные элементы крепи: верхняк, стойка, клинья, затяжка.

Рис. 3.8.Конструктивные параметры выработки, закрепленной деревянной крепью. Высотные: от верхнего края подвижного состава до головки рельс, от верхняка до головки рельс, от верхняка до дорожного полотна, высота выработки в свету (от верхняка до почвы выработки), высота выработки вчерне.

Ширина: выработки на уровне подвижного состава, на уровне верхняка, на уровне почвы, вчерне на уровне верхняка, вчерне на уровне почвы.
а– ширина подвижного состава, в – расстояние между подвижным составом и крепью, с – расстояние между подвижным составом, п - ширина пешеходного прохода.


Рис.3. 9. Клетевой ствол овальной формы, закрепленный бетоном (две клети - 1, ходовое и трубное отделения)

Возведение крепи остается весьма трудоемким процессом. Трудности механизации вызваны стесненными условиями и ограниченными размерами выработок, а также не приспособленностью некоторых конструкций крепи для их механизированного возведения. Наибольшая степень механизации достигается при возведении набрызг-бетонной и монолитной бетонной крепи с помощью передвижной опалубки и бетоноукладчиков.

При разработке методики расчета параметров и расположения элементов крепи, выборе материала принимаются во внимание горно-геологические условия и горнотехническая ситуация. На их основе формируется расчетная схема и подбирается рабочая гипотеза. Чаще всего используются гипотезы свода равновесия и свода обрушения, а также гипотеза волны опорного давления.
Следует обратить внимание на иной принцип работы крепи, где массив играет роль ее элемента. Так, при штанговом креплении породный массив непосредственной кровли можно «сшить» или «пришить» к основной, а разбитый трещинами, но упрочненный массив будет работать как монолитная бетонная крепь и т.д.