Обоснование параметров геотехнологии проведения горной выработки №25

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт Недропользования

Кафедра «Разработка месторождений полезных ископаемых»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовой работе по дисциплине

«Строительная геотехнология»

Обоснование параметров геотехнологии проведения горной выработки №25

Иркутск 2017 г



Введение

Задание: штрекSсв = 12 м2, L = 290м, Н = 440 м, Q = 54м3, г = 2,74 т/м3, fk = 12, Тп = -6С, породы средней категории устойчивости, коэффициент разрыхления равен 1,5.

При выполнении курсовой работы необходимо обосновать параметры проходки откаточного штрека сечением 12 м2в свету, который проходит длиной 290 метров на глубине 440 метров.Штрек предназначен для обеспечения грузопотока и доставки материалов автосамосвалом RDH HAUL MASTER 600-10., передвижения и транспортировки персонала. По штреку перемещаются самоходная буровая установка SandvikDD210V, погрузочно-доставочная машина Атлас Копко LH203 и другое вспомогательное самоходное оборудование. Максимальные размеры по габаритам из всего, что передвигается по штреку, имеет погрузочно-доставочная машина. Габариты погрузочно-доставочной машины: ширина - 1480мм; высота - 1840мм; грузоподъемность - 3500кг; емкость ковша - 1.8м3.

В период эксплуатации намечена выдача воздуха в количестве 54 м3, а также подвес труб для подачи в шахту воды, сжатого воздуха, а также подвес электрических кабелей для обеспечения электроснабжения, освещения, коммуникаций связи. Необходимо также предусмотреть пространство для подвеса вентиляционных труб. Эксплуатация заезда будет проходить в условиях криолитозоны, поэтому сточная канавка не предусматривается.Уклон в сторону устья выработки не более 5‰.



1. Горно-геологическая характеристика

Штрек откаточный проходят в измененных, трещиноватых гранодиоритах, средней устойчивости, XII категории крепости. Возможно пересечение мягких тектонических нарушений, которые не повлияют на изменение категории устойчивости пород при отрицательных температурах. Трещины разнонаправлены.

Породы находятся в зоне многолетнемерзлых пород Тп=-60С. При поступлении в штольню воздуха с положительной температурой, породы перейдут в категорию не устойчивых. Объёмный вес пород равен 2.74 т/м3, коэффициент разрыхления Кр=1.5.

2. Обоснование параметров сечения выработки

Штрек относится к горно-капитальным выработкам с большим сроком существования, поэтому в условиях состояния вмещающих пород средней устойчивости выбирается сечение прямоугольно-сводчатой формы с анкерным креплением.

При обосновании размеров сечения заезда применяем требования Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности: «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». Исходя из требований вышеуказанных правил, в условиях эксплуатации самоходного транспорта ширина выработки будет равна

(2.1)

где Втр - наибольшая ширина эксплуатируемого транспорта по заезду, в нашем случае ширина автосамосвала; Втр = 1,835 м;

Всп - ширина свободного прохода для людей, при условии оборудования ниш для укрытия через 25 метров;Всп = 1,0 м;

Впсп - зазор между выступающей частью выработки со стороны противоположной свободному проходу и габаритами транспорта; Впсп =0,5 м.

Высота откаточного штрека равна

(2.2)

где hд - высота дорожного покрытия; hд = 0,1 м;

hс - высота автосамосвала; hс = м;

hтр - высота подвеса вентиляционной трубы; hтр = 1,0 м;

hр - зазор от кабины самосвала до трубы; hр = 0,5 м.

Площадь сечения в проходке (вчерне) равна

(2.3)

где h - высота борта выработки до начала свода; h = 2,697 м;

Сечение заезда в свету (см. рисунок 1) равна

(2.4)

Проверка по скорости прохождения воздушной струи:

(2.5)

что меньше допустимой 8 м/с.

Для данного сечения выбран комплекс проходческого оборудования, техническая характеристика которого представлена в таблице 1:

Буровая установка SandvikDD210V (см.рисунок 2);

Шахтный автосамосвал RDH HAULMASTER 600-10(см. рисунок 3);

Погрузочно-доставочная машина SandvikLH203(см. рисунок 4).

Таблица 1 - Характеристика комплекса самоходного оборудования

Наименование оборудования	Высота, мм	Ширина, мм	Мощность двигателя, л.с.	Ёмкость, м3
SandvikDD210V	2700	1350	40,7	-
RDHHAULMASTER600-10	1981	1835	92,4	4,2
SandvikLH203	1840	1480	96,5	1,8

Рисунок 1 - Сечение штрека

Рисунок 2 - Габаритные размеры SandvikDD210V

Рисунок 3 - Габаритные размеры RDHHAULMASTER600-10

Рисунок 4 - Габаритные размеры LH203

3. Расчет крепления горной выработки

В условиях криолитозоны кровля и борта могут находиться в устойчивом состоянии, и только в случае растепления возможны отслоения породы. Поскольку кровля выработки находится на высоте более 3,5 м и не контролируется визуально и исключена ее оборка вручную, то целесообразно для поддержания кровли применить анкерное крепление с использованием минеральных смесей. Этим исключаются неконтролируемые отслоения в случае растепления пород.

Определим длину шпура и анкера:

(3.1)

где hоб - высота свода обрушения пород при средней устойчивости; hоб = 1 м;

hц - высота неразрушаемой части; hц = 0,3 м.

(3.2)

где lкр - длина затяжки анкера; lкр = 0,1 м.

Определяем прочность закрепления анкера Рш как минимальную из 3 критериев, а именно:

Прочности Рс арматурного стержня на разрыв:

(3.3)

где с -предел текучести арматурного стержня на разрыв; с =350 МПа;

dст- диаметр арматурного стержня; dст = 0,02 м.

Прочности Рбет закрепления арматурного стержня, которую проверим для условий закрепления в бетоне:

(3.4)

где с =шп- минимальное удельное сопротивление арматурного стержня с бетоном из минеральной смеси и этого бетона со стенками шпура;с= 4,2 МПа.

Прочности Ршп закрепления бетона с породой в шпуре:

(3.5)

Расчет показывает, что даже для заведомо худших условий закрепления железобетонных анкеров минимальной оказывается прочность арматурного стержня на разрыв, которую и принимаем в качестве прочности закрепления анкера Рш= 0,11 МН.

По несущей способности отдельного анкера определяем максимально допустимое расстояние lк между анкерами:

где г - удельный вес пород в своде обрушения; г = 0,0274 МН/м3;

Кз - коэффициент запаса; Кз= 1,5.

Исходя из неровностей поверхности кровли и размеров структурных блоков породного массива (интенсивности трещиноватости) по условию недопущения отслоений между анкерами, а особенно в период растепления, окончательно принимаем сетку расположения анкеров 1,0 х 1,0м.

4. Расчет и обоснование параметров БВР

Определяем длину заходки, то есть насколько вглубь должен продвинуться забой после взрыва. Длина заходки определяется в зависимости от организации работ по проходческому циклу, которая выстраивается из месячного планового задания по проходке выработки, числа рабочих дней и смен, количества циклов в смену, исходя из применяемого оборудования. Взорванный объем породы должен быть убран в отведенное циклограммой время, для того, чтобы успеть выполнить за отведенное время последующие операции.

где Lм - месячный план для выбранного комплекса оборудования при вахтовом режиме работы; Lм = 120 м/мес;

nд - количество рабочих дней в месяце; nд = 29;

nсм - количество смен в сутки; nсм = 2;

nц - количество циклов в смену; nц = 1.

Объем взорванной массы за цикл:

(4.2)

Длина шпура:

где Кш - коэффициент использования шпура; Кш = 0,9.

При данной характеристике пород целесообразно применить клиновой вид вруба. Из известно принятого расположения шпуров определяем, что врубовые шпуры на 0,2-0,25м длиннее прямого шпура и имеют сужение в глубину забоя под углом 75-77 градусов.

Оконтуривающие шпуры, расположенные по контуру выработки с раскоской приблизительно 85 градусов, длиннее прямых на 0,05 м.

. (4.5)

Определяем удельный расход ВВ:



где е - коэффициент пересчета работоспособности ВВ, для аммонита №6ЖВ и игданита при совместном применении равен 1,05.

Находим массу ВВ:

. (4.7)

Количество шпуров рассчитываем по формуле (см. рисунок 5):

где qз - среднее количество ВВ заряда в шпуре:

где Кз - коэффициент заполнения шпура ВВ; Кз = 0,67.

Количество врубовых шпуров для клинового вруба:

. (4.10)

Количество вспомогательных шпуров:

. (4.11)

Количество оконтуривающих шпуров:

. (4.12)

Общая длина шпуров:

(4.13)

Рисунок 5 - Схема расположения шпуров в забое

Конструкция заряда шпура состоит из патрона - боевика и игданита (см. рисунок 6). Также в таблице 2 представлено распределение шпуров и время замедления.



Рисунок 6 - Конструкция заряда при обратном инициировании

Таблица 2 - Распределение шпуров по ступеням замедления

Номера комплектов шпуров	Количество шпуров	Время замедления СИНВ-Ш, мс
1, 2, 3, 4	4	25
5, 6, 7, 8	4	40
9, 10	2	80
11, 12, 13, 14	4	200
15, 16, 17	3	300
18,19, 20, 21,22,23	6	400
24, 25,26,27,28	5	500

Для изготовления патронов - боевиков используют УВТ длиной 5 метров. После заряжания шпуров в забое собирают концы УВТ в пучки, которые обвязываем ДШ, а ДШ подсоединяем КД. В качестве используемого источника тока для подачи во взрывную сеть используют взрывную машину КПМ-1У. Таким образом, для составления паспорта БВР есть все необходимые расчеты и определен порядок производства взрывных работ.

5. Расчет необходимого количества воздуха для проветривания забоя. Выбор вентилятора

Расход воздуха, необходимого для проветривания выработки по фактору «выхлопные газы ДВС», рассчитывается по формуле, м3/с:



где КО - коэффициент одновременности работы машин; КО для 2 машин = 0,9; горный выработка забой штрек

N- суммарная номинальная мощность ДВС самоходных машин, работающих в выработке; N = 234 л.с.;

Н - удельная норма расхода воздуха на проветривание выработки при работе машин с ДВС; Н = 5 м3/мин на 1 л.с.

В расчете воздуха, необходимого для проветривания выработки, могут не учитываться машины вспомогательного назначения при их работе в выработке со сквозной струей воздуха не более 10 минут в течение 2 часов, а также буровые машины и установки с ходовым дизельным приводом.

Расчет количества воздуха по минимально допустимой скорости движения воздушной струи, м3/с:

где Vmin - минимально допустимая по требованиям ЕПБ скорость движения воздуха в выработке; Vmin = 0,25 м/с.

Расчет воздуха по количеству людей, м3/с:

где q - норма расхода воздуха; q = 6 м3/мин;

n - наибольшее число одновременно занятых людей; n = 6чел.

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания тупиковых выработок по токсичным газам, образующимся при взрывании ВВ, при нагнетательном способе проветривания, м3/с:

где t - время проветривания; t = 1800 с;

А - масса одновременно взрываемого в забое ВВ, А = 53,3 кг;

В - удельное выделение токсичных газов при взрыве 1кг ВВ ( газовость ВВ); В = 40 л/кг;

L - длина подготовительной выработки; L = 110 м;

Кобв - коэффициент обводненности выработки; Кобвдля сухих выработок = 0,8;

Кут - коэффициент утечек воздуха в вентиляционном трубопроводе; Кут = 1,08.

Потребность воздуха для обеспыливающего проветривания, м3/с:

(5.5)

где Vопт - эффективная скорость воздушной струи; Vопт = 0,6 м/с.

Из расчетов видно, что для проветривания необходимо больше всего воздуха для работы дизельного оборудования - 15,7 м3/с.

Производительность вентилятора с учетом утечек воздуха в вентиляционном трубопроводе, м3/с:

(5.6)

где QЗ - расход воздуха, необходимый для проветривания забоя; QЗ = 14,16 м3/с.

По характеристикам подходят 2 вентилятора ВМ-8М с регулируемой производительностью от 3 до 13 м3/св каждой и применением вентиляционной трубы диаметром 800 мм для подачи воздуха в забой.

6. Организация горнопроходческих работ

Работы начинаются всегда с осмотра и подготовки забоя к работе:

Проверки атмосферы воздуха на наличие ядовитых газов;

Проверки наличия отказов;

Оборки заколов;

Орошение от пыли;

Восстановления крепления и целостности вентиляционных труб;

Подготовка оборудования и инструмента к работе.

Обычно на все эти работы уходит времени около одного часа с участием двоих проходчиков. Тподг = 1ч, если все идет без особых осложнений.

Затем начинается процесс уборки горной массы из забоя и транспортировки ее на поверхность в породный отвал. Объем отбитой породы в забое равен, м3:

(6.1)

Количество ковшей для уборки данной породы в автосамосвал или в камеру перегруза, а оттуда в самосвал:

где VK - емкость ковша; VK = 4,2 м3;

КЗК - коэффициент заполнения ковша; КЗК = 0,9.

Среднее плечо транспортировки 50 м от забоя до места погрузки. Среднее расстояние одной ходки ПДМ при доставке породы будет 100м.

На породный отвал потребуется вывести:

где Vсам - емкость кузова; Vсам = 4,2 м3;

Ксам - коэффициент заполнения кузова; Ксам = 0,9.

Общее время отгрузки породы из забоя и погрузки ее в автосамосвал с транспортировкой на поверхностный отвал промплощадки заезда будет равно около 3 часов. Состав рабочих: машинист ПДМ и водитель автосамосвала. По окончании уборки забоя производятся работы геолого-маркшейдерской службой. Геолог документирует забой и оценивает состояние устойчивости пород, производит опробование. Маркшейдер проверяет соответствие направления проходки выработки проектному направлению по отвесам, если необходимо, то задает новое; производит замеры по сечению выработки и длину проходки забоя. Производится проверка по соблюдению заданного уклона по реперам. Также размечают забой для производства буровых работ. Продолжительность данных работ занимает полчаса.

Далее в обеденный перерыв персонал отдыхает и обсуждает текущее состояние работ и дальнейшее направление производства проходческих работ. Продолжительность перерыва один час.

Затем буровая установка заезжает в забой для производства буровых работ. Установку ставят на домкраты, подключают к электросети, к воздушной и водяной магистралям трубопроводов. Машинист СБУ готовит буровой инструмент: штанги, коронки, хвостовик к работе, производится настройка СБУ. Бурение шпуров в забое производится согласно паспорту БВР. После окончания бурения шпуров по забою и их продувки от шлама, даются подбурки под крепление кабеля, вентиляционных труб, трубопроводов и для маркточек. Затем бурятся шпуры под анкерное крепление. Буровые работы производятся с перестановкой СБУ. Полное время на осуществление буровых работ с подготовительно-заключительными операциями 3 часа.

После буровых работ производится установка анкеров для крепления выработки и наращивание труб. Время производства этих работ - один час. Состав звена состоит из 2 проходчиков.

Затем ВМ доставляется в забой и производится заряжание шпуров, монтаж взрывной сети. После вывода всех людей из забоя на безопасное расстояние взрывник производит взрыв, выходит и включает вентиляцию. Время на взрывные работы в составе 2 человек - один час.В междусменный перерыв осуществляется проветривание забоя (таблица 3).

Таблица 3 - Циклограмма работ

Наименование работы	Объем	Время,мин	N	Продолжительность смены,ч
				1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Подготовительные		60	2
Уборка породы	30,8	180	2
Геолого-маркшейдерские		30	1
Перерыв		60
Бурение шпуров	54,7	180	1
Крепление		60	2
Взрывные		60	2
Проветривание		90

Проходческая бригада состоит из 4 человек, два в смену:

Проходчик - взрывник с правом работы на ПДМ;

Проходчик с правом работы на автосамосвале и СБУ.

При вахтовом режиме работы за месяц проходится 120 м с объемом горной массы 1476 м3 за 116 смен. Производительность труда на одного рабочего в смену будет 12,7 м3/см.

7. Требования к промышленной безопасности при проходке горной выработки

Перед началом работ проходчики должны под роспись ознакомиться с проектом проходки. Все работы производятся по письменному наряду, выдаваемому под роспись. При выдаче наряда назначается старший (звеньевой), ответственный за состояние ТБ в звене и периодическое приведение забоя в безопасное состояние.

Перед производством работ проходчики должны быть одеты в спецодежду, получить головной светильник и изолирующий самоспасатель.

При работе пользоваться исправным инструментом и оборудованием. Передвижение по заезду производить по свободному проходу и. при проезде мимо автотранспорта, уходить в нишу - укрытие. В первую очередь производится отбор проб на наличие ядовитых газов в рудничной атмосфере после проветривания, и проходит проверка на наличие отказов, а затем, с навала породы, с помощью кровлеоборочного ломика обираются заколы с кровли и бортов выработки. Если есть отказы, то все работы в забое останавливаются до их ликвидации. Длина оборонного ломика должна быть такой, чтобы обеспечить безопасное расстояние в случае падения закола. При невозможности уронить закол вручную производится его разбуривание с последующим взрыванием. При оборке заколов ведение других работ в забое запрещается.

Затем забой орошается водой от пыли. Производится восстановление целостности вентиляционной трубы, крепления. При производстве работ по отгрузки транспортировки породы в зоне маневровых работ людей не должно быть.

К управлению машинами и механизмами допускаются лица, имеющие соответствующие удостоверения.

Бурение забоя производить с промывкой водой. Запрещается забуривание в «стаканы» независимо от наличия в них остатков ВВ. В зоне работы СБУ людей не должно быть.

Перед началом взрывных работ люди выводятся из опасной зоны, вывешиваются предупредительные аншлаги и выставляются посты.

Запрещается устранение любых неисправностей машин и механизмов во время их работы.

Необходимо постоянно содержать в чистоте свободные проходы. Материалы складировать в специально отведенных местах, с соблюдением необходимых зазоров н габаритов. Укладка материалов должна исключать их падение или раскатывание.

Запрещается эксплуатация машины, если несправен: двигатель, трансмиссия, тормозная система, гидросистема, световые приборы, сигнал и прочее оборудование, влияющее на безопасность эксплуатации техники.

При обнаружении неисправности машинист обязан остановить машину и принять меры к устранению причин неисправности. Ремонт и обслуживание машины должны производиться с принятием мер безопасности против несанкционированного пуска двигателя и произвольного скатывания машины.

Водителю самоходной техники запрещается:

обгонять другую самоходную технику:

управлять машиной вне кабины;

заезд в выработки с углом наклона превышающий максимально расчетный:

движение по проходу, предназначенному для передвижения людей;

остановка и стоянка машины в проходе для людей.

Машина должна быть загружена так, чтобы при движении;

исключалось выпадение из кузова кусков горной массы или транспортируемых материалов и оборудования, а также смещение перевозимых материалов и оборудования при торможении машины;

не нарушалась устойчивость машины:

перевозимый груз не закрывал световых приборов и не ограничивал обзор пути машинисту.

Все рабочие места должны быть обеспечены средствами пожаротушения.



Заключение

В данной работе произведено обоснование параметров проходки штрека сечением 12м2. На основе расчетов и нормативных требований определена форма и размеры выработки, выбраны комплексы проходческого и эксплуатационного оборудования. Обоснован выбор крепления и рассчитаны его параметры. Исходя из сечения заезда и бурового оборудования, рассчитаны параметры буровзрывных работ. Определено необходимое количество воздуха для проветривания выработки и выбран вентилятор с вентиляционной трубой.

Рассчитано время выполнения процессов проходческих работ при вахтовом режиме. Построена циклограмма горнопроходческих работ при проведении заезда. В результате данной организации работ достигается производительность труда на проходчика 12,7м3/см, что соответствует нормативным достижениям.Намечены резервы повышения производительности труда.



Список использованных источников

А.М. Павлов. Методические указания по выполнению курсовой работы по курсу «Строительная геотехнология». Иркутск, 2017. 30 с.

А.К. Порцевский. Технологии проведения горизонтальных, вертикальных горных и горно-разведочных выработок. - М, 2004. 200с.

П.Я. Таранов. Буровзрывные работы. - М, 2006. 162 с.

Каталог оборудования для подземных горных работ Sandvik, 2006.

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». Приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 11.12.2013 N599.

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах» Приказ Ростехнадзора от 16.122013 № 605 (зарегистрирован Минюстом России 01.042014, рег. №31796)



Приложение А



Приложение В

Размещено на Allbest.ru