Размещено на http://www.allbest.ru/

38

Содержание

проходка замораживание горный порода

Введение

1. Выбор способа и схемы замораживания горных пород

2. Определяем толщину ледопородного ограждения

2.1 Определение нагрузки на крепь

2.2 Расчет толщины ледопородного ограждения

2.3 Средняя температура замораживания

2.4 Расчет радиуса расположения скважин

2.5 Расчет количества замораживающих скважин

3. Определение мощности замораживающей станции и времени работы замораживающей станции

4. Выбор оборудования замораживающей станции

5. Контроль за процессом замораживания

6. Выбор технологии проходки ствола и подбор оборудования

6.1 Технология проходки

6.2 Проходка ствола

Список используемой литературы

Введение

В данном курсовом проекте мы рассчитываем способ искусственного замораживания. Его применяют при строительстве подземных сооружений в слабых, неустойчивых водоносных горных породах. Возможно также его применение и в устойчивых, но сильно трещиноватых породах с большой водообильностью.

Сущность способа заключается в том, что до начала горно-строительных работ по контуру подземного сооружения бурят скважины через 0,8 - 2 м и оборудуют их замораживающими колонками. Через замораживающие колонки с помощью насосов прокачивают хладоноситель, охлажденный до отрицательных температур (-20...- 40) °С.

В результате постоянной циркуляции хладоносителя в замораживающих колонках вода, находящаяся в горных породах, замерзает и вокруг каждой колонки постепенно образуются ледопородные цилиндры, которые в дальнейшем смыкаются в единое ледопородное ограждение. Замороженные породы резко изменяют свои первоначальные физико-механические свойства (прочность, сцепление и т.д.), что позволяет по достижении ледопородным ограждением проектных размеров приступить к горнопроходческим работам. Ледопородное ограждение в этом случае исполняет роль временной водонепроницаемой ограждающей крепи, обеспечивающей безопасные условия ведения горностроительных работ.

1. Выбор способа и схемы замораживания горных пород

Искусственное замораживание водоносных грунтов и плывунов как способ их временного укрепления применяется с целью создания водонепроницаемых грунтовых перемычек и несущих конструкций при строительстве подземных сооружений в сложных гидрогеологических условиях. Сущность способа заключается в том, что до начала горно-строительных работ по контуру подземного сооружения бурят систему скважин, оборудованных замораживающими колонками, через которые с помощью насосов прокачивают хладоноситель. В результате постоянной циркуляции хладоносителя в замораживающих колонках вода, находящаяся в горных породах, замерзает и вокруг каждой колонки постепенно образуются ледопородные цилиндры, которые в дальнейшем смыкаются и образуют ледопородное ограждение.

Ледопородное ограждение поддерживается в замороженном состоянии до тех пор, пока не будет закончено строительство горной выработки. После возведения постоянной крепи и проведения гидроизоляционных работ ледопородное ограждение ликвидируют.

Способ искусственного замораживания(рис.1) применяют при строительстве горных выработок в слабых неустойчивых водоносных породах. В мировой практике этот способ применяют с 1883 г. Естественное замораживание пород для проходки шурфов и стволов разведочных шахт применялось еще в начале прошлого столетия в Сибири. Искусственное замораживание горных пород для строительства подземных сооружений было впервые применено в Англии в 1862 г., однако официальной датой применения способа замораживания принято считать 1883 г., когда шведский инженер Петч получил патент на проходку ствола способом замораживания. В СССР способ был применен в 1928 году при строительстве одного из стволов Соликамского калийного комбината. Способ замораживания горных пород является одним из ведущих специальных способов строительства благодаря хорошему техническому оснащению. Искусственное замораживание может применяться в сложных гидрогеологических условиях (водонасыщеных песках, супесях, плывунах и т.п.) а также в устойчивых водоносных грунтах при притоке воды свыше 50 м³/час, если эти грунты подстилают неустойчивые водоносные грунты.[1]

Рис. 1 Схема искусственного замораживания горных пород. 1- замораживающая скважина, 2- замораживающая труба, 3- питающая труба, 4- выработка, 5- ледопородное ограждение

Исходя из заданных гидрогеологических условий принимаем зональное рассольное замораживание, прямоточное, с одним рядом замораживающих скважин. Режим замораживания выбираем обычный, с температурой хладоносителя - 25⁰С.

2. Определение толщины ледопородного ограждения

2.1 Определение нагрузки на крепь

Исходя из заданных горно-геологических и гидрогеологических условий, определяем максимальную величину внешнего давления на ледопородное ограждение, которая равна сумме горного и гидростатического давлений.

Горное давление рассчитывается по формуле:

т/м²

т/м²

где -удельный вес песка 1,7т/м³

Н- 200 м, глубина ствола,

А- 0,6 коэффициент горизонтального распора породы.

Гидростатическое давление воды определяют по формуле

Р_ст = _в Н_ст,

где _в - удельный вес воды, _в = 1 т/м³.

т/м²

Полную нагрузку на ледопородное ограждение Р принимают как сумму горного и гидростатического давления, т.е.

Р = Р_г + Р_ст.

т/м²=3,4 МПа

2.2 Расчет толщины ледопородного ограждения

Для больших глубин замораживания (более 150 м) при определении толщины ледопородного ограждения необходимо учитывать реологические свойства мерзлых пород. Расчет толщины ледопородного ограждения в этом случае ведется по двум предельным состояниям: по предельному напряженному состоянию, по предельному деформированному состоянию. Предварительно нужно принять величину заходки (большую или малую), которая определяется принятой схемой проходки ствола (большие заходки при последовательной и параллельной схемах, малые заходки при совмещенной схеме.

Выбираем расчет при проходке ствола малыми заходками (1 м) рассматриваются два случая в зависимости от степени промороженности пород по сечению ствола.[2]

Расчет по предельному напряженному состоянию рекомендуется выполнять по следующим формулам:

а) при полном защемлении только по верхнему торцу ледопородного ограждения

,

- предел прочности замороженной породы на сжатие, по табл. Инструкции 12МПа

м

б) при проходке ствола большими заходками толщина Л.П.О. по предельному напряженному состоянию:

,

=0,79 м;

Для расчета по предельному деформированному состоянию

.

где Р- внешняя нагрузка на ледопородное ограждение, МПа; - показатель упрочнения;- модуль деформации ледопородного цилиндра.

Для ориентировочных расчетов параметров =10, =3,65м

Из двух значений толщин ледопородных ограждений Е₁ и Е₂ к дальнейшим расчетам принимают толщину ледопородного ограждения Е₂, равную 3,6 м.

2.3 Средняя температура замораживания

2.4 Расчет радиуса расположения скважин

Диаметр окружности замораживающих скважин, с учетом их отклонения от вертикального положения.

,

где L -длина скважины, м.

м

Rск =5,69м

2.5 Расчёт количества замораживающих скважин

Количество замораживающих скважин n (шт.), располагаемых по контуру окружности(рис.2), по формуле

, шт.,

где - расстояние между замораживающими скважинами, м.

для стволов в слабых водоносных породах 0,8-1,2 м.



Рис. 2 Схема расположения замораживающих скважин вокруг ствола. R_пр - радиус ствола в проходке 3,5 м, Е - толщина ледопородного ограждения 3,6м

3. Определение мощности замораживающей станции и времени работы замораживающей станции

Для определения мощности замораживающей станции при отсутствии фильтрации вод используется так называемый балансовый метод, исходя из которого теплопоглощающая способность колонок должна быть больше количества тепла, отводимого от породы при ее замораживании , и количество тепла, идущего на охлаждение пород , окружающих ледопородное ограждение.

Количество тепла, которое необходимо отнять от породы для ее замораживания

где V- объем горной породы, подлежащей замораживанию,м³.

- количество тепла, которое необходимо отнять от 1 м³ породы для ее замораживания до определенной температуры, ккал/м³.

Общий объем грунта, подлежащего замораживанию

= Fh, м³,

где F - площадь сечения ледогрунтового ограждения, м²,

h - мощность замораживаемых пород, м.

W_n = р ( р ((R_в + Е)² - R_в²),

- внутренний радиус ствола, м.

Е - толщина ледопородного ограждения, 3,6 м.

м³

Объем воды, заключенной в каждом отдельном пласте породы в пределах ледопородного ограждения, будет равен

где - объем воды в пласте, м³

объем пород, подлежащих замораживанию,м³.

- процент содержания воды в каждом пласте.

м³

Определяется потребное количество холода по балансовому методу

где - количество тепла, необходимое для охлаждения воды в 1м³ замораживаемой породы от естественной температуры породы до температуры замерзания .

q₁ = V_{в 1} C₁ (t₀ - t₁) ккал,

где V_в - объем воды, содержащейся в грунте, м³;

₁ - плотность воды (1000 кг/м³);

С₁ - удельная теплоемкость воды, ккал/кг ^оС, (1 ккал/кг ^оС)

ккал

Количество холода на ледообразование (скрытая теплота) по формуле

q₂ =V_{в в} ,

где - скрытая теплота плавления льда, 78,9 ккал/кг

ккал

Количество холода q₃ (ккал), потребное для охлаждения льда от температуры t₀ до средней температуры замораживания t₂ по формуле

q₃ = V_{л л} C_л (t₃ - t_ср),

где С₃ - удельная теплоемкость льда при средней температуре 2,4 ккал/кгС.

V_л- объем льда=1,1V_в=1,1*0,43*0,9=0,42

ккал

Количество холода q₄ (ккал), потребное для охлаждения грунтов (твердых частиц) от начальной до конечной температуры, определяется по формуле

q₄ = W ₂ C₄(t₂ - t₁),

где W- объемный вес твердых частиц грунта, м³, W = 1 - n, n - пористость;

₂ - плотность грунта, кг/м³;

С₄ - теплоемкость твердых частиц грунтов, ккал/кг^оС, 0,2-0,25

ккал

Общее количество холода Q (ккал), потребное для замораживания расчетного объема грунта и грунтовой воды, определяется по формуле

Q = q₁ + q₂ + q₃ + q₄.

ккал.

ккал

Далее определяется внешний приток тепла к ледопородному ограждению по формуле.

Q_ох = 2 (R_н + R_вн)H q_ох, Вт,

где R_в и R_н - наружный и внутренний радиус ледопородного ограждения;

Н - глубина замораживания, м;

q_ох - плотность теплового потока (5-7 Вт/м² или 16-24 кДж/м² час при начальной температуре пород 8-12^оС. 4,77 ккал/м³)

ккал

Теплопоглощающая способность замораживающих колонок определяется как произведение поверхности замораживающих колонок на удельный тепловой поток qf, притекающий к 1 м² поверхности колонок, при зональной схеме замораживания т.е.

Q_к =0,4q_j(h+1,5h_p);

Вт

Где =100 Вт/м принимаем из таблицы 1.3.Инструкции по курсовому проектированию.

- 0,114 м, диаметр замораживающей колонки

- количество замораживающих колонок, 36 шт.

Н- глубина замораживания 200 м.

h-высота замораживаемых пород, 100 м

Зная теплопоглощающую способность колонок Q_к, можно определить хладопроизводительность замораживающей станции:

ккал

=11931 ккал

Продолжительность работы замораживающей станции в активный период.

; сут.

суток

Продолжительность пассивного замораживания

, сут.

где Н - полная глубина замораживаниям;

Н_г - глубина готового участка ствола к концу периода активного замораживания, м;

V_пр - средняя скорость проходки на участке замораживания водоносных пород, м/мес,

мес.

4. Выбор оборудования замораживающей станции

Основным оборудованием замораживающей станции является компрессор. В качестве паровых холодильных машин применяют преимущественно поршневые компрессоры. Однако могут применяться ротационные и турбокомпрессоры. По ступеням сжатия различают компрессоры одноступенчатые, двухступенчатые и трехступенчатые. По направлению движения хладагента в цилиндре компрессоры бывают прямоточные, в которых хладагент движется в одном направлении по отношению к цилиндру от момента всасывания до момента выталкивания, и компрессоры непрямоточные, в которых хладагент меняет свое направление движения, следуя за поршнем. По рабочим полостям разделяются на компрессоры простогодействия, в которых хладагент сжимается только одной стороной поршня, и компрессоры двойного действия, в которых сжатие хладагента осуществляется поочередно обеими сторонами поршня. По числу цилиндров компрессоры делятся на одноцилиндровые и многоцилиндровые, по расположению осей цилиндров - на горизонтальные, вертикальные и с угловым расположением цилиндров (У-образные). По скорости вращения вала компрессоры делят на тихоходные и быстроходные.

Тип компрессора выбирают в зависимости от требуемой хладопроизводительности и основных параметров работы замораживающей станции: температуры и давления испарения, температуры и давления конденсации, температуры перед регулирующим вентилем, степени сжатия хладагента в цилиндрах компрессора.

Учитывая, что хладопроизводительность компрессора - величина переменная, зависящая от температур и давлений испарения и конденсации, в холодильной технике различают хладопроизводительность компрессора при нормальных и стандартных условиях работы компрессора. В первом случае хладопроизводительность компрессора выражают в Вт и определяют при следующих температурных условиях: температура конденсации

t_к = +25^оС; температура перед регулирующим вентилем t_в = +15^оС; температура испарения t_и = -10^оС.

Хладопроизводительность компрессора, развиваемую при действительных температурных условиях, т.е. отличных от нормальных или стандартных, называют рабочей. Для пересчета хладопроизводительности компрессора от нормальной к рабочей применяют формулу[3]

,

где Q_р - хладопроизводительность компрессора при рабочих условиях, Вт;

Q_нор - хладопроизводительность компрессора при нормальных условиях, Вт;

q_V - объемная хладопроизводительность 1 м³ холодильного агента, при рабочих условиях принимается по справочным таблицам, кДж/м³;

- объемная хладопроизводительность 1 м³ холодильного агента при нормальных условиях, например, для аммиака равна 2851 кДж/м³;

₀/_{0 нор} - отношение коэффициентов подачи компрессора при рабочих и нормальных условиях, определяемых по заводским графикам.

Рабочая хладопроизводительность компрессора Q_р (Вт) при цикле одноступенчатого сжатия хладагента может быть определена по формуле

Q_р = ₀ q_V v_п;

Зная основные параметры процесса замораживания пород, подбирают холодильное оборудование. Число и тип компрессоров подбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить требуемую хладопроизводительность станции при заданной проектом температуре рассола.

Выбираем компрессорАУ-150, который относится к горизонтальным одноцилиндровым машинам одноступенчатого сжатия. Этот компрессор надежен в работе и оснащен синхронным электродвигателем.

Холодопроизводительность компрессора рабочую находим по номограмме из справочника.

Выбираем компрессор АО-1200 хладопроизводительностью 1150000 ккал. Схема замораживающей станции представлена на Рис. 3

Принцип работы замораживающей станции следующий: сжатые в компрессоре 1 до 8-12 ат пары аммиака с температурой около +135⁰С по нагнетательному трубопроводу 11 поступают в конденсатор 2, где они сжижаются, отдавая тепло воде, беспрерывно омывающей трубы конденсатора. На пути от конденсатора к регулируйщей станции жидкий аммиак проходит через ресивер 3. Назначение ресивера заключается в разгрузке конденсатора от жидкого аммиака и аккумулироваии достаточного его количества для создания равномерного потока аммиака к регулирующей станции. Из ресивера аммиак поступает к регулирующей станции 8, где проходит процесс дросселирования от давления конденсации до давления испарения. Для получения температуры испарения -25⁰С давление жидкого аммиака должна быть понижено от 8-12 до 1,546 ат. Вследствие понижения давления при всасывающем действии компрессора, а также вследствие запаса тепла в хладоносителе происходит переход аммиака из жидкого состояния в газообразное. Этот переход осуществляется в испарителе 4 и сопровождается затратой 250-270 ккал на 1 кг аммиака. Тепло сообщается аммиаку рассолом, непрерывно омывающим змеевики. Температура рассола при этом понижается. Пары аммиака в змеевиках испарителя поднимаются вверх и снова засасываются компрессором по трубам. Рассол, охлажденный до температуры -20--22⁰С засасывается из испарителя центробежным насосом и нагнетается в колонки, откуда по трубам снова возвращаются в испаритель. При двжении в замораживающих колонках рассол отнимает у горных пород тепло. В испарителе тепло расходуется натиспарение аммиака. Затем цикл повторяется. Рис.3

Температуру испарения принимают на 5^оС ниже температуры хладоносителя, подаваемого в замораживающую колонку при одноступенчатом режиме работы станции.

Для каждого компрессора предусматривается установка отдельного испарителя и конденсатора с рабочей поверхностью, равной для испарителя F_и = 1,2 Q_ср/q_и, для конденсатора

F_к =1,2 Q_ср/q_к.

Q_р - рабочая хладопроизводительность компрессора, Вт;

q_к - удельная тепловая нагрузка на 1 м² поверхности конденсатора (3500-4500 ккал/м² ч) для кожухообразных горизонтальных и вертикальных, (3500-5000 ккал/м² ч) для оросительных.

м².

Принимаем конденсатор КТГ ( поверхность 90 м²).

Для испарителя

м²

Принимаем испаритель 100 ИА ( с поверхностью 100 м²)

Для трубопроводов применяют стальные бесшовные горячекатанные трубы по ГОСТ 8732-70 и хладнотянутые по ГОСТ 8734-58.

Толщину стенки выбранного трубопровода проверяют расчетом на внутреннее давление 40 кгс/см².

Диаметр трубопроводов хладоносителя определяют по формуле

,

где Q_р.с - рабочая хладопроизводительность замораживающей станции, 300000ккал/ч;

- плотность хладоносителя принятой концентрации; для водного раствора хлористого кальция (рассола) эта величина принимается по табличным данным,1240 кг/м³;

с - теплоемкость хладоносителя [Дж/(кг ^оС)] при его средней температуре в конце активного замораживания пород,2,74

t₁ - температура хладоносителя, подаваемого в колонку,25 ^оС;

t₂ - то же, выходящего из колонки, 21^оС;

(t₂ - t₁) - разность этих температур, принимаемая равной 2^оС при обычном и 3-4^оС при низкотемпературном замораживании;

_х - скорость движения хладоносителя в трубопроводе, принимаемая равной 1,5-2 м/с для магистральных труб.

d_x=м

Для магистральных трубопроодов хладоносителя, а также кольцевых, располагаемых в галерее вокруг устья проектируемого ствола, используют трубы диаметром 700 мм и выше с толщиной стенки 5-7 мм по ГОСТ 8732-70.

При эксплуатации рассольной сети в качестве хладоносителя для замораживания грунтов применяют охлажденный рассол, представляющий собой раствор технического хлористого кальция CaCl₂ ( по ГОСТ 45-70). Раствор хлористого кальция имеет желтоватый цвет, соленый вкус, запах хлора, испаряется плохо, в сильных концентрациях разъедает кожу и ткани. Основные свойства рассола, в том числе температура его замерзания, зависят от концентрации хлористого кальция в рассоле. Раствор хлористого кальция имеет большую теплоемкость и плотность, не разрушает материала труб, на стенках труб соли не выпадают в осадок.

При замораживании грунтов применяют раствор, имеющий концентрацию 27-30⁰Ве, при которой температура ее замерзания составляет 50⁰С. Концентрацию раствора определяют ареометром, деления на котором показывают градусы Боме. При повышении концентрации выше 30⁰Ве температура замерзания раствора повышается.

Рассол при заливке в испаритель замораживающей станции пропускают через сетку с отверстиями 0,5-1 мм, покрытую сверху тканью.

Рассольную сеть наполняют рассолом только после проведения всех испытаний, при этом во избежание возможных разрывов в сети вследствие сжатия охлаждаемого металла температуру рассола понижают не сразу. Первоначально, в течение суток, рассол пускают в сеть с температурой не более -5⁰С с доведением его до рабочей температуры - 25⁰С в течение последующих 5 суток.

Количество циркулирующего рассола во всех замораживающих колонках должно быть одинаковым, колебания количества рассола, циркулирующего по разным колонкам, допустимы в пределах 5%. Количество рассола, циркулирующего в одной колонке

где V- количество рассола, циркулирующего в сети( подача рассольного насоса), м³/час

n - число работающих замораживающих колонок.

л/час

Необходимое количество рассола рассчитывается по формуле

где К- коэффициент запаса, равный 1,15-1,20

V- объем рассольной сети, м³,

И q_c- количество хлористого кальция, требуемое для приготовления 1м³ рассола нужной концентрации 1,240 г/м³

V_p=(V_п+V_т)хN_k

V_п- объем рассола в питающей трубе d=0.05 м

V_т- объем рассола в замораживающей колонке d=0,114

м³

кг.

Расход хладогента для первоначального заполнения

где K-коэффициент потерь равный 1,1

q_х- расход хладогента в системе, равный 0,025-0,1

Q_i - хладопроизводительность компрессора, Вт

n_i - число компрессоров

кг

для восстановления

кг.

Расход охлаждающей воды.

При работе замораживающей станции вода расходуется на охлаждение фреона для превращения его из газообразного состояния в жидкое. Количество воды вычисляется по формуле

- разность температур воды, поступающей в конденсатор и выходящей из него = 3⁰С

м³/м

Потребление электроэнергии замораживающей станцией

где T- продолжительность работы электродвигателя 263 суток

N- мощность двигателя 100 кВт

кВТ.

5. Контроль за процессом замораживания

Наблюдения за процессом замораживания пород производится в основном за смыканием замороженных цилиндров между отдельными скважинами и образованием ледопородного цилиндра в целом.

При этом регистрируется

А) температура замороженных пород через контрольно-термические скважины и в забое выработки;

Б) уровни грунтовых вод по гидрогеологическим скважинам;

В) теплотехнические данные замораживающей станции и рассольной сети.

В соответствии с наблюдаемой температурой пород определяется положение нулевой изотермы в замороженном массиве. Распространение нулевой температуры для контрольной скважины, расположенной от кольца замораживающих скважин на расстоянии проектного радиуса замораживания пород, свидетельствует об окончании периода активного замораживания.

Определение полного смыкания кольца замораживающей стены производится по положению уровня воды в гидрогеологической скважине, пробуренной в центре шахты. В начале процесса замораживания уровень воды в гидрогеолгической скважине медленно опускается, а затем через некоторое время начинает подниматься и стабилизируется.

Дополнительную проверку смыкания ледопородного ограждения производят откачкой воды из гидрогеологической скважины. Если после откачки воды, последняя поднимается медленно, то смыкание кольца считалось законченным, если же вода в скважине быстро поднималась до исходного уровня, то в ледопородной стенке имелось «окно», то есть ледопородное ограждение еще не сомкнулось.

6. Выбор технологии проходки ствола и подбор оборудования

6.1 Технология проходки

Весь ствол проходят по совмещенной схемой проходки с использованием тюбинговой крепи.

Совмещенная схема проходки получила наибольшее распространение во всех горнодобывающих районах страны. Работы по выемке породы и возведению постоянной крепи производят непосредственно в призабойном пространстве вслед за подвиганием забоя без применения временной крепи. При применении этой схемы проходки обеспечивается комплексная механизация, высокая экономическая эффективность и безопасность работ. По сравнению с параллельной и параллельно-щитовой схемами улучшаются технология и организация работ, уменьшается число лебедок на поверхности. Временная крепь отсутствует. Последовательность работ заключается в следующем. Уборку породы начинают производят при помощи грейфера из центра забоя и двигаются периферии, промороженную породу разрабатывают отбойными, породу убирают на высоту заходки, которая зависит от номера тюбингов.

Возведение тюбинговой крепи предусматривается в направлении сверху вниз с подвесного проходческого полка.

Погрузка породы осуществляется комплексом КС-3М, Приложение 1. Для проходки ствола используется проходческий копер проходческие копры конструкции ВНИИОМШСа ІІІ с разносом ног 12х7, передвижная подъемная установка т. МПП-6,3 Приложение 2, лебедки типа лпэп-16у.

На поверхности у ствола монтируется полковая лебедка ЛП-25, четыре лебедки типа ЛП-10 для направляющих канатов, две лебедки ЛП5 для подвески кабеля, лебедка ЛПК4/500 для подвески спасательной лестницы, лебедка для подвесного насоса. Вентиляция ствола осуществляется вентилятором ВЦО-1 и ВМ-8М. В стволе монтируется двухэтажный полок, став вентиляционных труб диаметром 700 мм, став сжатого воздуха диаметром 150 мм и став для спуска бетона диаметром 150мм. Освещение ствола производится светильниками РП-100 и люстрой «Свет-600». Сигнализация принята ударная на каждый подъем с дублированием электрической сигнализацией.

Устье ствола проходится по последовательной схеме в подготовительный период.

6.2 Проходка ствола

Проходка стволов осуществляется после монтажа проходческого копра, нулевого перекрытия, подшкивной площадки и разгрузочного устройства.

Ниже устья ствол проходится по совмещенной схеме. Возведение тюбинговой крепи предусматривается сверху вниз с подвесного проходческого полка при помощи лебёдок и заполнением затюбингового пространства бетоном.

Расчет параметров проходческого цикла производится в соответствии с нормативной литературой[5].

При крепости породы менее 1.5 (по проф. Протодьяконову) применяется ручная разработка породы с помощью пневмоинструмента (пневмоломы, пневмолопаты и т.д.), при этом процесс погрузки и разрабоки породы совмещены во времени.

Где n - количество пневмоломов

D - диаметр ствола в проходке, м.

Проходческий цикл состоит из следующих операций: разработка породы, погрузка породы, крепление тюбинговой крепью, укладка бетона в затюбинговое пространство, спуск и подъем людей, вспомогательные операции. Породу разрушают пневматическими отбойными молотками легкого и тяжелого типов, пневмоломами. Погрузка породы производиться в две фазы. В первой фазе погрузка породы производится грейфером в проходческую бадью без применения ручного труда. В этой фазе производительность погрузки максимальна. Во второй фазе погрузка производится с применением ручного труда- подкидка породы, зачистка забоя и т.д. Объем погружаемой породы во II фазе составляет примерно 10-13 % всего объема погруженной породы, а время 30-35% от общего времени погрузки.

Продолжительность проходческого цикла:

Где:

продолжительность погрузки породы;

- продолжительность возведения крепи;

- продолжительность укладки бетона в затюбинговое пространство;

- продолжительность спуска и подъема смены;

T_всп - время вспомогательных операций.

Время разработки породы равно:

Где: V- объем породы;

,

R_ств=3,5 м - радиус ствола в проходке.

h= 1 м - величина заходки.

V= 3,14·3,5²·1=38,5 м³.

Где: n=7- число рабочих, занятых на разработке;

- производительность одного рабочего.

Время погрузки породы, учитывая две стадии:

- продолжительность погрузки первой фазы;

- продолжительность погрузки второй фазы.

Где: =1,2- коэффициент, учитывающий неравномерность работы, регламентируемый отдых, простои по организационным причинам и т.д.;

- время работы машины по погрузке породы в бадью.

б= 0,9 - доля породы в первой фазе;

Р = 15 м³/час- производительность машины (для КС-3);

=1- коэффициент одновременности работы;

- коэффициент, учитывающий просыпание породы при разгрузке грейфера в бадьи.

Где: d_б = 0,95 м - диаметр бадьи объемом 0,75м³;

d_гр = 1,67м - диаметр грейфера в раскрытом состоянии.

Отсюда получаем:

= часа

- технологические простои машины, связанные с маневрами бадьи в забое.

Где: =0,02 часа- время простоя машин по причине маневра бадьи;

- объем бадьи (БП-0,75);

=0,9- коэффициент заполнения бадьи;

час

В итоге получим:

Т_р= 1,2 (4,6+1)=5,6 часа

Время возведения кольца крепи:

Где:

N=16 шт - количество тюбингов в 1 кольце;

D_пр=7,64м - диаметр ствола в проходке;

L=1,5 м -высота тюбинга.

H_вр=1,4 чел/ч - норма времени на возведение 1 тюбинга;

n=3 - количество человек занятых монтажом тюбингов

Время укладки бетонной смеси:

- объем затюбингового пространства;

=5м³/час -производительность бетононасоса (БУК-3м).

где: t - 0.3м -толщина затюбингового пространства;

Время спуска и подъема принимаем равным:

Время вспомогательных операций:

Получаем продолжительность проходческого цикла равную:

Время проходки ствола равно:

мес

Где:

H=200м - глубина ствола;

h_зах= 1м - величина заходки; n= 26- число рабочих дней в месяц.

Рис. 4 Схема монтажа тюбингов сверху вниз при совмещенной схеме проходки

Проходку ствола ведут по совмещенной схеме. Последовательность выполнения проходческого цикла: после выравнивания очередной заходки и приведеня забоя в безопасное состояние убирают породу на такую высоту, чтобы с оставшейся породы было удобно монтировать очередное кольцо тюбингов. С поверхности прицепляют на траверсу 2 тюбинг 1 к канату лебедки 5 и в вертикальном положении спускают в забой ствола. Затем перецепляют тюбинг на другу траверсу 3, концы которой пропущены через отверстия в тюбинге предыдущего кольцаи преводят в горизонтальное положение 1 с помощью лебедки или тельферной установки и каната 4. В требуемое место установки тюбинг перемещают с помощью тельфера по кольцевому монорельсу 6. Лебедку 8 устанавливают на полке 7, а моорельс с тельфером подвешивают под ним. Далее устанавливают тюбинг сбалчивают с ранее смонтированным в верхнем кольце через свободные от траверсы отверстия. После уборки траверсы 3 болты закрепляют в освобожденных отверстиях. Рис. 4. В такой последовательности собирают все кольцо. Затем убирают часть породы на заходку, равную высоте тюбинга, и подвешивают новое кольцо тюбингов. При возведении постоянной крепи последним устанавливают нижнее пикотажное кольцо на месте удаленного монтажного кольца. После пикотажа соединительного шва между заходками пространство за нижним пикотажным кольцом заполняют цементным раствором, подаваемым через тампонажное отверстие тюбингов под

Разрабатывают промороженную породу при проходке ствола отбойными молотками.

Выдача бадей производится проходческим подъемом. Бадья применяются БП-0,75

Подвесной полок с породопогрузочной машиной монтируется после проходки технологического отхода до глубины 40 м.

Из ствола порода грузится породопогрузочной машиной КС-3М в бадьи и выдается на поверхность. [4]

Подача бетонной смеси по стволу осуществляется по трубам, за опалубку - по гибкому бетоноводу или бетоноукладчиком типа БУК-3м.

Работы по гидроизоляции крепи стволов и последующему тампонажу предусматривается производить во время проходки стволов и после их проходки до получения остаточного притока воды в ствол не более 5 м³/ч.

Список используемой литературы

1. Технология строительства подземных сооружений (Специальные способы строительства). Авторы: И.Д. Насонов, В.А. Федюкин, М.Н. Шуплик, В.И. Ресин.

2. Дорман Я.А. Специальные способы работ при строительстве метрополитенов. Москва «Транспорт» 1981.

3. Трупак Н.Г. Замораживание пород при сооружении вертикальных стволов шахт, Москва «Недра» 1983.

4. Шахтное и подземное строительство. Том I и П.Коллектив авторов: Картозия В.А. и др. Москва. Издательство Академии горных наук.1999г

5. ЕНиР Е36 Выпуск 1 Горнопроходческие работы. Строительство угольных шахт и карьеров.

6. Вяльцев М.М. Технология строительства горных предприятий в примерах и задачах: Учебное пособие для вузов, М., Недра, 1989, 240.

Размещено на Allbest.ru