При подземной разработке полезных ископаемых применя­ются следующие формы поперечного сечения горных вырабо­ток: прямоугольная, трапециевидная, полигональная, арочная, сводчатая, подковообразная и круглая. Выбор формы попереч­ного сечения горных выработок зависит от величины и направ­ления горного давления, типа и конструкции применяемой кре­пи, срока службы, назначения и размеров выработки.

Размеры поперечного сечения горной выработки (ширина, высота, площадь) зависят от ее назначения, габаритов транс­портного оборудования, числа рельсовых путей, способа пе­редвижения людей и количества проходящего по выработке воздуха.

Транспортные средства (подвижной состав, конвейеры) и другое необходимое оборудование должны размещаться в вы­работке так, чтобы были выдержаны расстояния между обору­дованием и крепью, имелся проход для людей и другие зазоры, предусмотренные «Правилами безопасности (ПБ) в угольных шахтах». Кроме того, площадь поперечного сечения выработки должна быть такой, чтобы скорость движения воздуха по ней соответствовала нормативам.

Рассмотрим порядок определения площади поперечного се­чения на примере выработки трапециевидной формы с деревян­ной крепью (рис. 3.22).

Ширина выработки В трапециевидной формы на уровне подвижного состава определяется по формуле

В = an+e+c+Cj,

где а — наибольшая ширина подвижного состава (вагонетки или электровоза), м; п — число рельсовых путей в выработке; в — зазор между подвижным составом и крепью, м (не менее 0,25 м при деревянной, металлической и рамных конструкциях желе­зобетонной и бетонной крепи и 0,2 м при сплошной бетонной и железобетонной крепи); с — зазор между встречными состава­ми, м (не менее 0,2 м, в однопутных выработках с = 0); а — ширина прохода для людей на уровне транспортного оборудо - [ вания:

Ci = m+(l,8-A)ctga,

где т — зазор для свобод­ного прохода людей на уровне 1,8 м от головки ре­льса, м (не менее 0,7 и 1,0 м в местах посадки людей в пас­сажирские вагонетки; h — вы-

Рис. 3.22. К определению площа­ди поперечного сечения выработ­ки трапециевидной формы с де­ревянной крепью

сота подвижного состава, м; а — угол наклона стоек крепи к почве выработки, град (обычно а = 80°).

На закруглениях свободный проход для людей, а также ме­жду осями путей увеличивается в зависимости от радиуса за­кругления и жесткой базы подвижного состава. Это уширение принимается равным 0,2—0,3 м.

Высота выработки определяется исходя из размеров под­вижного состава, высоты верхнего строения пути (320—350 мм) и высоты подвески контактного провода (при откатке контакт­ными электровозами).

Контактный провод должен быть подвешен от головки рель­сов на высоте: не ниже 1,8 м — в основных выработках; 2,0 м — на площадках, а также в местах пересечения выработок для пе­редвижения людей; 2,2 м — в околоствольном дворе.

Расстояние от контактного провода до верхняка крепи долж­но быть не менее 0,2 м.

Высота от головки рельсов до верхняка

h — 1,8 + 0,2 .

Высота выработки от балласта рельсового пути до верхняка

h2 = + 0,14.

Высота выработки от почвы до кровли

Аз = ho+lh + d +8,

где А0 — высота верхнего строения пути, м; d — толщина крепи, м; 6 —толщина затяжки, м.

Ширина выработки в свету по верхняку

Д =B-2{h - A)ctga.

Ширина выработки в свету по балласту

Д = Д + 2А2 ctga.

Площадь поперечного сечения выработки в свету

■^св = (Д + В2 )h2 / 2.

Площадь поперечного сечения выработки вчерне определя­ется с учетом толщины крепи и затяжки:

Sr=(B3+BAyіз/2, где Вг — ширина выработки у кровли, м,

Ві=Ві + 2(</ + 5);

Вл — ширина выработки по почве, м,

В4 = Вз + 2/z3ctga. ^

Площадь поперечного сечения выработки в проходке опре­деляется по формуле

5П = (1,03 -1,05)5,,

где 1,03—1,05 — коэффициент увеличения площади сечения в проходке.

Необходимую площадь поперечного сечения выработки в свету, обеспечивающую пропуск расчешого количества возду­ха, определяют по формуле

SB=Q/v,

где Q — количество воздуха, проходящего по выработке, м3/с; v — максимально допустимая скорость движения воздуха, м/с.

Аналогичным образом рассчитывается площадь поперечного сечения выработок с иными типами крепей, транспортных средств.

На основании проведенных расчетов принимают ближай­шее большее типовое сечение горной выработки.

Максимальные скорости движения воздуха по горным вы­работкам в соответствии с ПБ не должны превышать следую­щих величин (м/с):

• стволы и вентиляционные скважины с подземными уста­новками, предназначенными только для подъема людей в ава­рийных случаях, вентиляционные каналы— 15;

• стволы только для подъема и спуска грузов — 12;

• стволы для подъема и спуска людей и грузов, квершлаги, главные откаточные и вентиляционные штреки, капитальные и панельные бремсберги и уклоны — 8;

• прочие горные выработки, проведенные по углю и по­роде — 6;

• призабойные пространства очистных и тупиковых выра­боток — 4.

сота подвижного состава, м; а — угол наклона стоек крепи к почве выработки, град (обычно а = 80°).

На закруглениях свободный проход для людей, а также ме­жду осями путей увеличивается в зависимости от радиуса за­кругления и жесткой базы подвижного состава. Это уширение принимается равным 0,2—0,3 м.

Высота выработки определяется исходя из размеров под­вижного состава, высоты верхнего сгроения пути (320—350 мм) и высоты подвески контактного провода (при откатке контакт­ными электровозами).

Контактный провод должен быть подвешен от головки рель­сов на высоте: не ниже 1,8 м — в основных выработках; 2,0 м — на площадках, а также в местах пересечения выработок для пе­редвижения людей; 2,2 м — в околостволъном дворе.

Расстояние от контактного провода до верхняка крепи долж­но быть не менее 0,2 м.

Высота от головки рельсов до верхняка

h[ = 1,8 + 0,2 .

Высота выработки от балласта рельсового пути до верхняка

А2 = + 0,14.

Высота выработки от почвы до кровли

hi = /io +Aj +d + 5,

где h0 — высота верхнего строения пути, м; d — толщина крепи, м; 5 —толщина затяжки, м.

Ширина выработки в свету по верхняку

В = В-2{h - К)ciga..

Ширина выработки в свегу по балласту

B2=Bi + 2h2 ctga.

Площадь поперечного сечения выработки в свету

Sc^(Bi+B2)h2/2.

Площадь поперечного сечения выработай вчерне определя­ется с учетом толщины крепи и затяжки:

Sr - (Вз + /2,

где Вг — ширина выработки у кровли, м,

Ві=Ві + 2(</ + 5);

Ва — ширина выработки по почве, м,

Ва-В^+ 2/i3ctga. У

Площадь поперечного сечения выработки в проходке опре­деляется по формуле

5П= (1,03-1,05)5,,

где 1,03—1,05 — коэффициент увеличения площади сечения в проходке.

Необходимую площадь поперечного сечения выработки в свету, обеспечивающую пропуск расчетного количества возду­ха, определяют по формуле

SB=Q/V,

где Q — количество воздуха, проходящего по выработке, м3/с; v — максимально допустимая скорость движения воздуха, м/с.

Аналогичным образом рассчитывается площадь поперечного сечения выработок с иными типами крепей, транспортных средств.

На основании проведенных расчетов принимают ближай­шее большее типовое сечение горной выработки.

Максимальные скорости движения воздуха по горным вы­работкам в соответствии с ПБ не должны превышать следую­щих величин (м/с):

• стволы и вентиляционные скважины с подземными уста­новками, предназначенными только для подъема людей в ава­рийных случаях, вентиляционные каналы— 15;

• стволы только дня подъема и спуска грузов — 12;

• стволы для подъема и спуска людей и грузов, квершлаги, главные откаточные и вентиляционные штреки, капитальные и панельные бремсберги и уклоны — 8;

• прочие горные выработки, проведенные по углю и по­роде — 6;

• призабойные пространства очистных и тупиковых выра­боток — 4.

При этом средняя скорость движения воздуха в призабой­ном пространстве подготовительных и очистных выработок должна быть не менее 0,25 м/с.

Правилами безопасности регламентируются следующие ми­нимальные площади поперечного сечения горных выработок:

• главные откаточные и вентиляционные выработки, люд­ские ходки для механизированной перевозки — 9 м2, при высоте не менее 1,9 м от почвы (головки рельсов);

• участковые вентиляционные, промежуточные, конвейер­ные и аккумулирующие штреки, участковые бремсберги и ук­лоны — 6 м2 при высоте не менее 1,8 м;

• вентиляционные просеки, печи, косовичники и другие выработки — 1,5 м2;

• участковые выработки, находящиеся в зоне влияния очи­стных работ, людские ходки, не предназначегшые для механизи­рованной перевозки людей, — 4,5 м2 при высоте не менее 1,8 м.