Площадь поперечного сечения в свету – это площадь по внутреннему контуру установленной в выработке крепи и верху балластного слоя (проезжей части). В наше случае сечение в свету равно сечению вчерне.

Расчёты размеров и площади сечения горизонтальной выработки с использованием рельсового вида транспорта при прямоугольно-сводчатой форме сечения выполняются по следующей схеме:

Рассчитаем расстояние от почвы до головки рельса:

, где

- толщина балластного слоя под шпалой;

- толщина шпалы;

- высота рельсов марки Р – 24.

Рассчитаем ширину выработки :

b = 2bо + m + n + св =2*1,0 + 0,7 + 0,35 +0,2= 3,25м

bn = 1,0м – ширина подвижного состава

m- ширина свободного прохода для людей;

n = 0,25+0,1=0,35м- зазор между оборудованием и боком выработки, с учетом противопожарного става.

Определим необходимую высоту выработки по боку (до пяты свода)

, где

- минимальная высота свободного прохода шириной 0,7м;

- высота настила из досок (высота трапа).

Определим полную высоту выработки в свету:

м

где hс – высота свода.

Проверяется, будет ли при рассчитанном значении высоты h обеспечена возможность работы у забоя погрузочной машины ковшового типа.

Минимальная высота выработки в свету hmin:

hmin = hм + hк + hвр.р. = 2,35 + 0,2 + 0,1 = 2,65м

где hм – максимальная высота машины с поднятым ковшом;

hк – зазор между кровлей и ковшом в верхнем его положении;

hвр.р. – высота временного рельсового пути, оборудуемого для работы машины у забоя; принимается равным 0,1м.

Рассчитанное ранее значение высоты выработки h должно быть не менее hmin. В противном случае высота h принимается равной hmin.

Сечение выработки в свету

Sсв = b(hб + 0,175b) = 3,25(2,0 + 0,175*3,25) = 8,32м2

Принимаем ближайшее из стандартных сечений ПС-8,3

Ширина – 3450мм

Полная высота – 2650мм

Высота по боку – 1800мм

Радиус осевой дуги – 3120мм

Радиус боковой дуги – 590мм

Сечение выработки в свету – 8,3м2

Площадь поперечного сечения вчерне – это площадь по наружному контуру крепи и почве выработки.

Ширина выработки вчерне:

bвч = bсв = 3,45м, где

Высота выработки вчерне:

hвч = hсв + hк = 2,65 + 0,05 = 2,7м

где hк – толщина анкерной крепи по кровле, 0,05м

Площадь сечения вчерне:

м2

Расчет прочных размеров крепи

С учетом горно-геологических условий и имеющихся материалов применяем металлическую распорную анкерную крепь АР-1. Анкерная крепь АР-1 состоит из штанги со вставленным в прорезь и заваренным в ней клином , двух полумуфт, опорной плиты и натяжной гайки. Применяется в породах с крепостью более f=12.

Все расчеты прочности закрепления в шпуре анкерной крепи произведены по формулам из справочника «Теория и практика применения анкерной крепи» Автор А.П. Широков. Москва «Недра» 1981г.

где,

ц – угол трения пород, 30град

D – диаметр распорной муфты, 32см

h – высота распорной муфты, 30см

усж – предел прочности породы на сжатие

б – половина угла симметричного клина, 2град

р1 – угол трения стали по стали,0,2град

Необходимая длина анкер Lа в кровле и высота возможного вывала пород выработки находится из выражений:

Lа = b+ L2 + L3=0,1+0,35+0,05=0,5м;

м

где L2 – величина заглубления анкеров за контур возможного вывала пород (принимается равной 0,35м); L3 - длина анкера, выступающего за контур выработки, Lк = 0,05м; аn = полупролет выработки в проходке, м; h – высота выработки в проходке, м.

- коэффициент, характеризующий устойчивость боков выработки;

- коэффициент, характеризующий наклон призмы сползания в боках выработки (принимается по Таблице 12.1. Теория и практика применения анкерной крепи. Автор А.П.Широков. Москва «Недра» 1981 г); цб – угол внутреннего трения (сопротивления) пород в боках выработки; Кк – коэффициент, учитывающий уменьшение прочности пород в кровле выработки (принимается по Таблице 13.1); fк – коэффициент крепости пород в кровле выработок; Ксж – коэффициент концентрации сжимающих напряжений на контуре выработки, значение которого принимается по табл. 12.2; г – средний удельный вес толщ пород, залегающих над выработкой до поверхности, МН/м3; Н – глубина выработки от поверхности, м; Кб – коэффициент, учитывающий уменьшение прочности пород в боках выработки, значение которого принимается по Табл.12.1

Принимаем длину анкера в кровле Lк = 0,5м.

В связи с тем, что ш<0, анкерование боков выработки не производится

Площадь кровли, поддерживаемая одним анкером,

м2

где Fк – площадь кровли, поддерживаемая одним анкером, м2; Рк – прочность закрепления анкера в шпуре, пробуренном в кровле; – коэффициент запаса, учитывающий неравномерность распределения загрузки на анкер и возможность пригрузки со стороны вышележащих слоев, принимается равным 4,5; б – угол наклона выработки, градус 00

Расстояние между анкерами в ряду: м

где Ln – шаг установки анкеров по ширине выработки, м;

Lу – расстояние между рядами анкеров, м, принимается 1,5м

Число анкеров в ряду:

где Lb=1,33×b=1,33×3,25=4,32м – часть периметра выработки, которая подлежит анкерованию по кровле, м. Где b – ширина выработки вчерне.

Принимается 3 анкера в ряду.

На основании полученных данных составляется паспорт крепления разведочной выработки, который наряду с другими важнейшими документами, является документом в соответствии с которым осуществляется проходка выработки. Он содержит все необходимые сведения о конструкции крепи и материалах, из которых она изготавливается, способе её возведения и оборудовании, которое при этом применяется.