Ожидается встреча локальных зон повышенной трещиноватости пород (3-4 тр./м2), где вероятно водовыделения в виде прерывистых струй. Прогнозируемый приток воды-2,0 м3/ч, в зонах повышенной трещиноватости 4,0 м3/ч. Проектная длина квершлага – L = 280 м, его глубина H = 400 м. Категория шахты по газу и пыли – I. В период проходки квершлага прогнозируются абсолютные выделения метана и углекислого газа в объемах соответственно 0,30 и 0,13 м3/мин. При проведении выработки встреча зон геологических нарушений, сейсмической активности и повышенного горного давления маловероятна. Квершлаг будет использоваться для подачи свежей струи воздуха в шахту, транспортирования горной массы, доставки людей и материалов. Планируемая производственная мощность шахты-Аш=3,6 мл.т/год.

1.2 Форма поперечного сечения и конструкция крепи выработки

Основные факторы, определяющие форму поперечного сечения выработки: физико-механические свойства горных пород, назначение и срок службы выработки, материал крепи, положение выработки в пространстве, размеры ее поперечного сечения, величина и направление горного давления.

Размеры поперечного сечения в свету зависят от назначения выработки и определяются габаритами транспортных средств и зазорами между крепью, и наиболее выступающими частями транспортного средства.

В выработках оборудованных конвейером, ширина прохода по высоте конвейера должна составлять с одной стороны не менее 0,7 м, а с другой – 0,4 м, зазор от верхней выступающей части конвейера до верхняка должен быть не менее 0,5 м, а у натяжной головки и приводной – не менее 0,6 м. Ширина прохода для людей должна составлять не менее 0,7 м, а высота выработки в свету принимается не менее 1,8 м от почвы.

Определяем ширину выработки:

,

где m – зазор между крепью и выступающей частью подвижного состава, равный 0,4 м,

А – габариты конвейера – 1,92 м,

n – ширина прохода для людей со стороны ленточного конвейера, равная 1,0 м.

В – максимальные габариты подвижного состава,1,32м;

K – расстояние между конвейером и рельсовым пути, 0,7 м.

Так как в выработке используется напочвенная дорога и контактный провод отсутствует (максимальная высота подвижного состава 1372 мм от головки рельса), то минимальная допустимая высота выработки определяется по формуле

Н = Н’ + h, м

где Н’ – высота состава, Н’ = 1,24 м;

h – расстояние от верхней выступающей части вагонетки до верхняка,

h = 0,6 м.

Н = 1,24 + 0,6 = 1,84 м.

Графоаналитическим способом определяем размеры поперечного сечения выработки в свету. Для этого откладываем минимально допустимую ширину выработки на высоте 1,8 м и по масштабу определяем необходимую ширину нижнего основания и высоту выработки.

В результате графического построения сечения выработки и учитывая, что квершлаг предназначен для целей вентиляции получены следующие минимальные размеры в свету: ширина выработки – 5,36 м, высота – 4,4 м. Исходя из полученных размеров, принимаем унифицированное поперечное сечение выработки по альбому [1].

Основные характеристики принятого сечения выработки: ширина в свету – 5,42 м, высота – 4,42 м; площадь сечения в проходке – 22,4м2 (с учетом водоотливной канавки – 17,4 м2); площадь сечения в свету – 19,2 м2,

На основе анализа горно-геологических условий, а также ширины и площади поперечного сечения выработки принимаем арочную форму сечения с металлической податливой крепью из специального профиля. Достоинство арочной формы заключается в том, что по своей конфигурации она приближается к своду естественного равновесия, что уменьшает растягивающее напряжение в кровле и, следовательно, горное давление.

1.3 Способ и технологическая схема проведения выработки

Так как квершлаг проходится в породах средней устойчивости, допускающих обнажение забоя без специальных методов или устройств для его поддержания, а также учитывая водопритоки (менее 8 м3/ч), не требующие специальных средств водоотлива, в соответствии с рекомендациями нормативных документов [2, 3] принят обычный способ проведения.

Так как выработка пересекает слой песчанистого сланца крепостью от 7 до 9 в кровле пласта и крепкий песчаник – от 8 до 10 в почве пласта, то применение проходческого комбайна в данных условиях нецелесообразно в экономическом отношении, поэтому применяем буровзрывной способ проведения выработки.

Учитывая горно-геологические и горнотехнические условия проведения выработки, принимаем технологическую схему проведения, включающую буровзрывную технологию отделения породы от массива, погрузку горной массы и бурение шпуров буропогрузочной машиной, транспортирование по выработке скребковым конвейером и крепление металлической податливой крепью. Доставка материалов, грузов и людей в забой осуществляется с помощью напочвенной дороги.

1.4 Комплект проходческого оборудования

Для проведения горных выработок применяют различные горнопроходческие машины и комплексы, механизирующие основные проходческие процессы.

В наклонных выработках при выборе любого типа проходческого оборудования необходимо учитывать угол наклона выработки, а также площадь поперечного сечения выработки в свету.

Для бурения шпуров и погрузки породы принимаем буропогрузочную машину 2ПНБ-2Б, оснащенную съемным навесным бурильным оборудованием НБ-1Э со складывающимися манипуляторами.

Машина выпускается с двумя сменными бурильными головками вращательного и вращательно-ударного действия для пород крепостью, соответственно, 8 и 12; размеры нагружаемых кусков – не более 500 мм в вагонетки, на конвейер или другие транспортные средства; для бурения шпуров диаметром до 50 мм при крепости пород более 12.

Буропогрузочная машина 2ПНБ2Б имеет следующие характеристики:

Техническая производительность погрузки, м3/мин

с углом наклона выработки:

- от 0° до 10° …… 4,0;

- от 10° до 18° … 2,5.

Удельное давление гусениц на грунт, МПа, не более 0,08.

Габаритные размеры, мм не более:

- ширина ………………………………… . 2000;

- высота в транспортном положении …… 2340;

- длина в транспортном положении …… 8000.

Тип привода электрический.

Суммарная мощность двигателей, кВт 78.

Напряжение питающей сети, В 380 или 660.

Масса, кг, не более 13900.

Нагребающая часть:

- рабочий орган нагребающие лапы;

- ширина захвата, мм, не более 2000.

Ходовая часть:

- тип гусеничная;

- ширина по гусеницам, мм 1540.

Рабочая скорость передвижения машины, м/с, не более 0,15.

Усилие подачи штанги, кг 1500.

Максимальная скорость подачи бурильной головки на забой, м/с 0,07.

Высота обуривания забоя, мм 4000.

Ширина обуривания, мм 3800.

Наибольшая высота подъема стрелы над почвой, мм 2980.

Диаметр шпуров, мм 42

Глубина бурения, мм, не более 2500.

В наклонных выработках (до 100), которые в период эксплуатации оборудованы конвейерным транспортом, в качестве средств призабойного транспорта при проходке рекомендуется применять ленточные перегружатели типа ППЛ, либо УПЛ.