Факторы, влияющие на выбор типа выработок
Размеры выработки определяются габаритами подвижного транспорта, применяемого для доставки горной массы, размерами ширины колеи, зазорами между подвижным транспортом, между подвижным транспортом и стенками выработки, наличием в выработке инженерных сетей, кабельного хозяйства и средств освещения, подвески контактного провода, расположения свободного прохода для людей с одной или с двух сторон и другими параметрами.
Минимальные размеры элементов поперечного сеченияв свету приведены в следующей таблице:
Таблица 2.
Минимальные размеры параметров выработок в свету.
| Назначение выработок | Тип крепи | Минимальная площадь поперечного сечения выработки, м2 | Минимальная высота выработки от головки рельсов, м |
| Выработки околоствольного двора, камеры посадки людей в пассажирские вагоны | Бетонная, металлическая и деревянная крепь | Сечение по проекту; свободные проходы для людей с обеих сторон | 1,9/2,2 |
| Погрузочные пункты, выработки предназначенные для маневровых работ, сцепки и расцепки вагонов | Бетонная, металлическая и деревянная крепь | Сечение по проекту; свободные проходы для людей с обеих сторон | 1,9/2,0 |
| Главные откаточные и вентиляционные выработки | Деревянная и металлическая крепь | 4,5 | 1,9 |
| То же | Каменная и бетонная крепь | 4,0 | 1,9 |
| Капитальные уклоны и бремсберги | Бетонная и металлическая крепь | 3,9 | 1,9 |
| Участковые, промежуточные конвейерные и вентиляционные штреки, квершлаги, уклоны и бремсберги. | Металлическая и деревянная крепь | 3,7 | 1,8 |
| Вентиляционные печи, просеки, гезенки, кроссинги и др. | Деревянная крепь | 1,5 | По паспорту крепления, но не менее 1,6 от почвы выработки |
Примечание: в числителе дается размер при откатке аккумуляторными электровозами, в знаменателе – контактными.
Поперечное сечение выработок имеет следующие формы: прямоугольную, трапециевидную, полигональную, сводчатую, арочную, круглую и эллиптическую. Квершлаги и штреки имеют, как правило, сводчатую, арочную и трапециевидную форму поперечного сечения. Круглая, эллиптическая и полигональная формы применяются при проходке выработок в слабых, неустойчивых породах с пучащими почвами и с длительным сроком службы. Разрезные печи, просеки, гезенки, восстающие и кроссинги имеют прямоугольную форму поперечного сечения.
Площадь поперечного сечения выработки вчерне (в проходке) определяется с учетом толщины крепи и поправки, учитывающей осадку пород, равную 3 ÷ 5 % сечения выработки в свету.
Для определения площади поперечного сечения выработки в свету принимают ширину и высоту выработки, угол наклона стоек крепи и высоту подъема свода для арочной (металлической и сборной), каменной и бетонной крепи. Ширина выработки в свету определяется габаритами подвижного транспорта и величиной зазоров между наиболее выступающей частью подвижного транспорта, крепью выработки и инженерными сетями. Величина зазоров в мм согласно требований ПБ и ЕПБ приведена в следующей таблице:
Таблица 3.
Величина зазоров в выработках в различных горнотехнических условиях
| Зазоры, мм | На прямолинейном участке | На закруглениях | ||
| Материал крепи | ||||
| Дерево, металл | Камень, бетон | Дерево, металл | Камень, бетон | |
| Между крепью и наиболее выступающими частями подвижного состава | 350/550 | 300/500 | ||
| Между крепью или инженерными сетями и подвижным составом для свободного прохода людей на высоте 1,8 м от головки рельсов. | 800/1000 | 800/1000 | ||
| Между подвижными составами | ||||
| В двухпутевых выработках в местах сцепки и расцепки вагонеток и маневровых работ (с обеих сторон) | Устройство погрузочных пунктов, пунктов маневровых работ и пунктов посадки людей в пассажирские вагоны требованиями ПБ и ЕПБ на закруглениях запрещены из-за ограничения видимости. | |||
| В местах посадки людей в пассажирские поезда по всей длине перрона с обеих сторон | ||||
| Примечание: Больший размер зазора на закруглениях указан с наружной стороны кривой, меньший размер – с внутренней. |
Минимальная средняя скорость движения воздуха в призабойных пространствах очистных выработок всех шахт и тупиковых выработок газовых шахт должна быть не менее 0,25 м/сек, а на шахтах III категории и выше - 0,5 м/сек. В тупиковых забоях угольных и рудных негазовых шахт, кроме технологических камер (депо, зарядные камеры, камеры подстанций и оборудования, складов ВМ, камер ожидания и др.) – не менее 0,15 м/сек. В тупиковых действующих выработках газовых шахт – не менее 0,25 м/сек. Минимальная скорость движения воздуха в технологических камерах не регламентируется. Зарядные камеры для зарядки аккумуляторных батарей электровозов и склады ВМ должны иметь обособленное проветривание.
Максимальная скорость движения воздуха в вентиляционных и транспортных выработках приведена в следующей таблице:
Таблица 4
Максимальная скорость движения воздуха в вентиляционных и транспортных выработках
| Горные выработки, призабойное пространство, вентиляционные устройства | Максимальная скорость воздуха, м/сек |
| Вентиляционные скважины | Не ограничена |
| Стволы и вентиляционные скважины с подъемными установками, предназначенными для подъема людей только в аварийных случаях, вентиляционные каналы | |
| Стволы , предназначенные только для спуска и подъема грузов | |
| Кроссинги трубчатые и типа перекидных мостов | |
| Стволы, предназначенные для спуска и подъема людей и грузов, квершла-ги, главные откаточные и вентиляционные штреки, капитальные и панельные бремсберги и уклоны | |
| Все прочие горные выработки, проведенные по углю, руде и породе | |
| Призабойные пространства очистных и тупиковых выработок |
При проходке подготовительных выработок по обводненным горным породам для сбора и стока шахтной воды на всем протяжении горных выработок от главного водоотлива (от водосборников) одновременно с проходкой выработок, проходятся и водоотливные или, при необходимости дренажа, дренажные канавки. Как и все горные выработки, водоотливные канавки имеют уклон в сторону шахтного ствола (главного водоотлива), равный, как правило, i = 0,003 = 3‰. Сечение бетонных канавок – прямоугольное, канавок закрепленных деревом – трапецеидальное. Площадь поперечного сечения канавок рассчитывается на максимальный весенне-осенний водоприток, учтенный многолетними наблюдениями для данного месторождения. Водоотливные канавки проходятся по стороне свободного прохода выработки для удобства чистки и поддержания канавки в надлежащем состоянии.
Водоотливные канавки капитальных горных выработок (околоствольный двор, главный капитальный квершлаг) крепятся бетоном, а в остальных выработках − деревянными досками и перекрываются деревянными трапами из досок для безопасного передвижения людей по горным выработкам. Трапы укладываются на верхнем уровне балластного слоя на лежаны из брусьев или круглого леса непосредственно на крепь канавки. Водоотливные канавки, проходимые по крепким породам, как правило, не крепятся, а только перекрываются трапами. Расход материалов на устройство 1 п.м. канавок приведен в следующей таблице:
Таблица 5
Расход материалов на устройство водоотливных канавок в шахте
| Виды канавок | Сечение в проходке, м2 | Материал крепи канавки | Объем проходки, м3 | Расход матер. на крепь, м3 | Расход матер. на трапы, м3 | ||
| кр. лес | доски | кр. лес | доски | ||||
| Водоотливные | 0,11 | дерево | 0,12 | − | 0,035 | 0,004 | 0,03 |
| − " − | 0,12 | без крепи | 0,13 | − | − | 0,004 | 0,03 |
| − " − | 0,12 | бетон | 0,28 | бетон | 0,16 | 0,004 | 0,03 |
| Дренажные | 0,32 | дерево | 0,45 | 0,03 | 0,055 | 0,006 | 0,05 |
Перед началом работ по проходке любой горной выработки и по мере подвигания забоя, маркшейдерская служба шахты выносит на натуру отвесы направления и высотные репера выработки, а горные мастера и старшие рабочие проходческой бригады ежесменно проверяют соответствие фактического состояния выработки проекту.
Шахты и рудники, при наличии в них выделения в их рудничную атмосферу из горных пород и полезных ископаемых метана СН4 и водорода Н2, относят к газовым шахтам, при этом
1 м3 водорода принимается эквивалентным 2 м3 метана. В зависимости от величины относительного газовыделения, шахты делятся на пять категорий, приведенных в таблице:
Таблица 6.
Деление шахт по категориям в зависимости от метанообильности:
| Категория шахт по метану | Относительная метанообильность шахты, м3/т |
| I | До 5 |
| II | От 5 до10 |
| III | От 10 до 15 |
| Сверхкатегорные | 15 и более. Шахты, опасные по суфлярным выделениям. |
| Опасные по внезапным выбросам | Шахты, разрабатывающие пласты, опасные по внезапным выбросам угля или газа; шахты с выбросами породы. |
Для обеспечения нормальных условий труда проходчиков и вспомогательного персонала все горные выработки при их проведении должны проветриваться принудительной вентиляцией. Для этих целей используются вентиляторы местного проветривания (ВМП), а в качестве вентиляционного канала применяются вентиляционные трубы.
Содержание кислорода О2 в воздухе выработок, в которых находятся или могут находиться люди, должно составлять не менее 20% (по объему). Содержание углекислого газа СО2 в рудничном воздухе не должно превышать в рабочих местах 0,5%; в выработках с общей исходящей струей шахты – 0,75%; при проведении выработок и их восстановлении по завалу – 1%. Содержание водорода Н2 в зарядных камерах для аккумуляторных электровозов не должно превышать 0,5%, при этом зарядные камеры должны иметь обособленное проветривание. Количество воздуха, подаваемого в забой и в шахту в целом, рассчитываемого на людей, должно быть не менее 6 м3/мин на каждого человека, считая по наибольшему числу одновременно работающих людей в смене.
Содержание метана в рудничном воздухе должно соответствовать указанным в таблице 7 нормам:
Таблица 7
Допустимая концентрация метана в горных выработках шахт.
| Характеристика вентиляционной струи | Допустимая концентрация метана по объему, % |
| Исходящая струя из очистной или тупиковой выработки, камеры, выемочного участка | До 1 |
| Исходящая струя крыла, шахты | До 0,75 |
| Поступающая струя на выемочный участок, в очистные выработки, к забоям тупиковых, в т.ч. проходимых выработок, к камерам | До 0,5 |
| Местные скопления метана в очистных и тупиковых выработках, в верхних частях очистных забоев | До 2 |
| Примечание. При проверке достаточности разжижения ядовитых продуктов взрыва, 1 л двуокиси азота принимать эквивалентным 6,5 л окиси углерода, 1 л сернистого ангидрида – 2,5 л окиси углерода, 1 л сероводорода – 2,5 л окиси углерода. |
Вентиляционные трубы для местного проветривания диаметром 400, 500, 600, 800 и 1000 мм изготавливаются из листовой стали, фанеры, брезента, двухсторонних прорезиненных негорючих тканей типа М, текстовинита, пластиката, капрона и других материалов. Наибольшее применение в настоящее время нашли негорючие трубы из прорезиненных тканей типа М и капроновые указанных диаметров в зависимости от протяженности проходимой выработки и необходимого количества воздуха, подаваемого в забой. Металлические трубы диаметром 400 – 600 мм применяются при всасывающем способе проветривания забоев, а металлические трубы большого диаметра – 800 и 1000 мм используются для проветривания при проходке вертикальных стволов шахт.
При производстве взрывных работ необходимое количество воздуха как для участков, так и для всей шахты в целом, должно определяться по количеству ядовитых продуктов взрыва, образующихся при одновременном взрывании наибольшего количества ВВ, считая, что при взрыве 1 кг ВВ образуется в среднем 40 л условной окиси углерода. Согласно требованиям ПБ и ЕПБ, отставание конца вентиляционных труб от забоя не должно превышать:
- для забоев рудных шахт 10 м;
- для забоев негазовых шахт угольной промышленности - 12 м;
- для забоев газовых шахт, всех категорий по взрыву газа или пыли – 8 м.
Количество воздуха, подаваемого в забой, должно быть таким, чтобы перед допуском рабочих в забой, образовавшиеся при взрывании ядовитые продукты взрыва (окись углерода, окислы азота и др.) были разжижены не менее чем до 0,008% по объему при пересчете на условную окись углерода. Такое разжижение должно достигаться в течение не свыше 30 мин. Ниже приводится таблица предельно допустимых концентраций вредных и опасных газов, которые могут присутствовать в рудничной атмосфере:
Таблица 8.
Предельно допустимая концентрация ядовитых, вредных и опасных газов в действующих
выработках: