Выбор материала крепи. Расчет крепи.

Введение.

В России много отраслей промышленности, которые играют большую роль в экономике страны. Одна из главных отраслей, это горнодобывающая промышленность, поскольку на территории России находится много шахт и рудников. Центром горнодобывающей промышленности является Кемеровская область, ведь именно на её территории расположена большая часть шахт и разрезов. В городах Кемерово, Междуреченск, Анжеро-Судженск, Киселёвск, Белово, Берёзовский и так далее. Кемеровская область планирует стать ведущим российским центром технологического обеспечения горнодобывающей промышленности. Уголь из кемеровской области поставляется в другие города, а так же и за приделы страны. Россия богата так же и другими полезными ископаемыми такими как: золото, железная руда, нефть, природный газ, вольфрамовые руды, гранит. Кузбасс является одним из индустриально развитых регионов России. Его площадь составляет 95725 квадратных километров, а на территории проживает 2872.1 тыс. человек, плотность населения составляет 30 человек на квадратный километр, а число хозяйствующих субъектов на территории Кузбасса составляет 50163 единицы.

По объему промышленного производства Кузбасс занимает 11-е место в Российской Федерации и второе в Сибирском Федеральном округе. По объему инвестиций Кузбасс занимает 12-е место в России, и первое место в Сибирском Федеральном округе. В Кузбассе низкий уровень, зарегистрированный безработицы (в % к численности населения в трудоспособном возрасте), который составляет всего 3.1 %. В самом Кузбассе и в его экономике угольная промышленность составляет 30.2 %. На сегодняшний день Кузбасс является главным стратегическим угольным бассейном РФ. На его долю приходится 55.8 % добычи каменного угля в России, в том числе 83.3 % особо ценных коксующихся марок. 39 % всей производимой угольной продукции отправляется на экспорт (2005 г. – 65 миллионов тонн). Это более 80 % общероссийского экспорта угля. В результате Россия по экспорту угля вышла на пятое место в мире, а по энергетическим углям – на третье.

В результате известных событий в стране, начиная с 1990 г. происходило резкое падение добычи угля. В 1997 г. годовая добыча угля составила всего 93.9 миллионов тонн. По сравнению с 1988 г., когда добыча достигла максимального уровня в объеме 159 миллионов тонн, добыча угля в 1997 г. снизилась на 40 %, а производительность труда рабочего по добыче упала до 74 тонн. Начиная с 1998 г. объем добычи угля в Кузбассе стабильно растет. С 1999 по 2005 г. общий объем инвестиций в угольную промышленность Кузбасса составил 88.7 миллиардов рублей, за счет этого в Кузбассе введено 7 новых шахт, 11 разрезов, 6 обогатительных фабрик и 2 обогатительные установки.

Произошедшие в угольной промышленности  значительные достижения связаны с производимой ее реструктуризацией. Было закрыто 44 нерентабельных и опасных по производству угольных предприятий. Существенным недостатком прошедшей реструктуризации угольной промышленности является то, что государство не смогло обеспечить работой, то есть создать рабочие места для трудящихся, потерявших работу в результате закрытия и ликвидации нерентабельных и опасных шахт, не смогло построить и пересилить трудящихся в новое жилье.

За счет повышения качества подготовки очистных забоев, оснащения их высокопроизводительной техникой их общее количество было сокращено почти в два раза, но производительность действующих забоев возросла в среднем более чем в два раза. Реструктуризация всех технологических процессов шахт позволила резко увеличить объемы добычи угля на многих действующих шахтах.

Производительность труда возросла 1.6 раза и достигла 152 тонны на рабочего в месяц. Строительство новых шахт и реконструкция действующих по схеме «шахта-пласт», «шахта-лава» позволило спроектировать и построить новые или реконструировать действующие, как шахты нового технического уровня и высокой рентабельности. Угольная промышленность Кузбасса совместно с администрацией области выступила также инициатором работы очистных бригад с нагрузкой 1 миллион тонн и более в год, что позволило также значительно увеличить объемы общей добычи угля подземным способом…

1.Выбор формы и определение размеров поперечного сечения

Горной выработки

Выбор формы поперечного сечения проектируемой выработки производится в зависимости от величины и направления горного давления, устойчивости боковых пород, материала крепи, срока службы выработки и её назначения.

Учитывая исходные данные проектирования принимают арочную форму поперечного сечения

Определение размеров поперечного сечения выработок производится в зависимости от их назначения, габаритов размещаемого в выработке оборудования или транспортных средств (электровозов, конвейеров и др.). числа рельсовых путей, способа перемещения людей по выработке, зазоров, предусмотренных правилами безопасности, а также допустимой скорости движения воздуха по выработке и величины осадки крепи.

Для каждой горной выработки в период проектирования должны быть установлены площади её поперечного сечения в свету, в проходке (вчерне). А также высота выработки в свету и в проходке.

1)Определяем ширину выработки в свету до осадки на высоте 1800 мм согласно требованиям Правил безопасности к минимальным площадям поперечных сечений выработок по формуле:

Вс = м + кА + (к-1)р + n , мм

Вс =250+2*1350+(2-1)*200+700=3850 мм.

где:

м- зазор между подвижным составом и крепью с неходовой стороны, мм; м = 250 мм при рамной крепи;

к – число рельсовых путей

А – ширина подвижного состава , мм [из технической характеристики]

С – ширина става конвейера, мм [из технической характеристики]

Р – зазор между подвижными составами, мм; р = 200 мм

n – проход для людей на высоте 1,8м, мм; n = 700 мм

При применении арочной податливой крепи типа КМП-А3У необходимо учитывать уширение выработки за счет кривизны стоек и запас на осадку крепи.

Тогда Вмакс. = Вс + 2а + b, мм

         Вмакс. = 3850+2*100=4000

где: а – уширение выработки в свету за счет кривизны стоек, мм; а = 100-150 мм;

     b – превышение требуемой ширины выработки на осадку , мм b = 230-290 мм

Принятую площадь поперечного сечения в свету после осадки необходимо проверить по допустимой скорости движения воздуха согласно Правил безопасности: Для главных выработок V макс = 8м/сек

м/сек;

где:

Q – количество проходящего воздуха в период эксплуатации, м³/ сек;

Sсв – площадь поперечного сечения выработки в свету после осадки, м²

6,13<8 значит требования ПБ удовлетворены

Выбор материала крепи. Расчет крепи.

Выбор материала крепи производится исходя из срока службы выработки, её назначения, величины и направления горного давления, конструкции крепи, требований ПБ, учитывая, что выбор рационального материала – важная техническая и экономическая задача.

    Крепёжные материалы должны удовлетворять следующим основным требованиям: обладать высокой прочностью, быть устойчивым с течением времени, иметь невысокую стоимость, быть не огнеопасными и т. д.

Металлическая рамная крепь применяется при сроке службы до 10-15 лет в разных горногеологических и горнотехнических условия

                       2.1.1. Горизонтальные горные выработки, пройденные по однородным устойчивым породам (без подрывки), при крепости породf≥ 4 по шкале проф. М.М.Протодъяконова с рамной крепью.

Величина вертикального горного давления на 1м горной выработки При сроке службы более 1 года определяется по формуле:     

_,  кН/м

где:

а- половина ширины выработки в проходке, м

Y – объёмный вес пород кровли (плотность) кН/м³ .

f – коэффициент крепости пород кровли по шкале проф. М.М. Протодъяконова;

Рв – вертикальное давление на 1 м длины выработки кН,

Расстояние между крепёжными рамами определяется по формуле:

Р – несущая способность крепёжной рамы, кН

При креплении выработки арочной податливой крепью расстояние между рамами должно Быть согласно рекомендациям ДонУГИ=1,0.

В связи с принятием проектом тюбинговой крепи принимаем ширину тюбинга 1,0м

с массой 500 кг.

Южгипрошахтом разработаны шесть типоразмеров сечений выработок в свету диаметром от 3,8 до 5,8 м применением тюбингов. Применяем тюбенговою крепь 5,5 штук на 1 м в прходке.