Расчет технологической схемы проведения откаточного штрека

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ ИМ. И.И. ПОЛЗУНОВА

Расчет технологической схемы проведения откаточного штрека

Расчетно-пояснительная записка

Проверил: Выполнил:

__________/Е.В. Шевляков/ ________/С.В Маренцев /

Екатеринбург 2015

СОДЕРЖАНИЕ

штрек забой сечение поперечный

Введение

1. Выбор формы и определение размеров поперечного сечения штрека

2. Выбор и описание технологической схемы проведения штрека откаточного

2.1 Цикл проходки штрека

2.2 Сущность способа строительства горизонтальной выработки

3. Выбор проходческого оборудования и его техническая характеристика

4. Расчет паспорта буровзрывных работ

4.1 Глубина оконтуривающих и вспомогательных шпуров

4.2 Глубина врубовых шпуров

5. Расчёт паспорта проветривания забоя

6. Расчёт уборки породы из забоя

7. Расчет паспорта крепления

8. Расчёт паспорта организации труда

9. Мероприятия по безопасному производству проходческих работ в забое

10. Экономический расчет

Выводы и предложения по проекту

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Раздел техники, который охватывает комплекс процессов, необходимых для извлечения из недр полезного ископаемых и их предварительной обработки, называется горным делом, а извлечение полезных ископаемых из недр - их добычей.

Горное дело изучает методы и технику ведения горных работ при эксплуатации месторождений полезных ископаемых.

Горные работы для добычи руд велись на территории Европы и Азии ещё в глубокой древности.

Горнорудная промышленность ведёт разработку разнообразных видов полезных ископаемых, которые предназначены для удовлетворения растущих потребностей народного хозяйства. Полезные ископаемые, добываемые из недр, являются минеральным сырьём. Различают следующие виды минерального сырья: рудное - горные породы или минеральные агрегаты, содержащие какие-либо металлы; неметаллическое (нерудное) - горные породы или минералы, используемые непосредственно в промышленности или служащие сырьём для того или иного производства, но не являющиеся источником получения металла; горючее - уголь, нефть, газ, торф, сланцы (горючие), используемые как энергетическое сырьё.

Металлы и их сплавы используются в разных отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, в быту и т.д. Алюминий и магний применяются в самолётостроении, машиностроении, электротехнике и других отраслях промышленности. Никель необходим в качестве примеси в сплавах железа и цветных металлов. Олово идёт в оловянные сплавы, на покрытие жести, для пайки, на химические реактивы и т.п. Ртуть используется в медицине, химии, электротехнике и т.д. Вольфрам употребляется в электротехнике, химии, при выплавке специальных сортов стали и в производстве твёрдых сплавов. Молибден и кобальт - это необходимая добавка при выплавке особых сортов стали и твёрдых сплавов.

Платина применяется в электротехнической, химической и других отраслях промышленности. Висмутовые руды необходимы для производства лёгких сплавов. Редкие металлы, такие как германий, ниобий, тантал, титан, индий, теллур, торий, цирконий, селен и другие элементы таблицы Менделеева - применяются в электротехнике, радиотехнике, реактивной и атомной технике. Особое значение приобретает германий, полупроводниковый металл. Индий употребляется для покрытия отражателей прожекторов. Селен идёт для изготовления фотоэлементов. Титан необходим для жаропрочных сплавов, реактивных самолётов и др. Применение железа, золота, свинца и цинка широко известны в народном хозяйстве.

Для увеличения добычи полезных ископаемых необходимо: на действующих и на рабочих шахтах, и рудниках широко внедрять современные достижения горной науки и технике в области механизации горных работ (бурения, взрывные работы, погрузка и крепление) , и новых форм организации труда.

Для автоматизации и контроля отдельных технологических процессов горного дела (вентиляция, откатка и выпуск руды, контроль устойчивости горных пород и т.п.) внедряются радиоактивные установки с использованием радиоактивных изотопов.

Роль механизации в горнорудном деле за последние годы сильно возросла и на многих рудниках достигает 90-99 %.

Буро-взрывные работы, уборка породы и другие процессы ведутся совершенными методами с применением бурильных машин с повышенным числом ударом, буровых тележек с мощными перфораторами, высокопроизводительных погрузочных механизмов, а также с использованием комплексного оборудования для отбойки о погрузки породы.

Новаторы горнорудной промышленности цветной металлургии за последние годы добились высоких показателей проходки выработок в весьма крепких породах.

Добыча твердых полезных ископаемых включает следующие стадии: вскрытие и подготовку месторождения, очистную выемку. Они предполагают выполнения ряда технологических процессов, необходимых при добыче полезных ископаемых: проведение и крепление горных выработок, очистные работы, транспортирование и подъём полезных ископаемых, проветривание горных выработок и водоотлив и т. д. Знание стадий и процессов и их взаимоувязки является необходимым условием эффективной разработки месторождений полезных ископаемых.

Полости в земной коре, образованные в результате выемки горных пород при разведке или разработке месторождения полезных ископаемых, называются горными выработками. Все горные выработки классифицируются по следующим признакам:

1. Назначение:

· Разведочные;

· Эксплуатационные;

· Хозяйственные;

2. Расположение относительно дневной поверхности:

· Открытые (выработки, не имеющие замкнутого контура в поперечном сечении, вследствие примыкания их к земной поверхности);

· Подземные (выработки, ограниченные по всему контуру поперечного сечения горными породами);

3. Положение в пространстве:

a. Вертикальные;

b. Горизонтальные;

c. Наклонные

4. Протяжённость:

a. Протяжённые (их длина во много раз больше поперечного сечения);

b. Камерные (их длина не значительно отличается от размеров поперечного сечения);

Поверхности, ограничивающие выработку, носят различные наименования. Поверхность, ограничивающая выработку снизу, называется подошвой или почвой выработки, сверху - кровлей, а с боков - стенками или боками выработки.

Начало подземной выработки, примыкающее к дневной поверхности или к другой выработке, называется устьем, а противоположный перемещающийся в результате горных работ конец её, забоем.

По направлению оси выработки измеряется её длина или протяжение. В зависимости от угла, составляемого осью выработки с горизонтом. Так и классифицируют выработки на вертикальные, горизонтальные и наклонные.

Очерёдность проведения выработок:

1. Разведочные выработки проводятся с целью обнаружения месторождений, выяснения характера залегания и определение запасов полезного ископаемого в месторождении.

2. Эксплуатационные выработки проводятся с целью добычи полезного ископаемого из месторождения подземным или открытым способом. Эксплуатационные выработки подразделяются на капитальные, подготовительные и очистные.

Капитальными называются выработки, которые имеют целью соединить месторождение с земной поверхностью, также служащие для размещения стационарного горного оборудования и машин.

Подготовительными выработками, называются выработки рассекающие месторождение полезного ископаемого на выемочные участки и блоки и таким образом подготавливающие его для очистной выемки.

Очистными называются выработки, предназначенные для добычи полезного ископаемого из месторождения.

Горизонтальные выработки подразделяются на камерообразные и штольнеобразные. Камерообразной называется горизонтальная выработка, имеющая сравнительно большое поперечное сечение и небольшую длину. Штольнеобразные называется любая горизонтальная выработка, имеющая сравнительно малые поперечные размеры по отношению к длине.

Горизонтальные штольнеобразные выработки проходятся обычно не строго горизонтально, а с незначительным подъёмом в сторону границ шахтного поля для облегчения откатки руды и сток подземных вод.

К штольнеобразным горизонтальным выработкам относятся штреки, штольни, туннели, квершлаги, орты и др.

Штреком или продольной выработкой называется горизонтальная подземная выработка, не имеющая выхода на земную поверхность и проводимая по простиранию рудного тела, а при горизонтальном его залегании в любом направлении.

Штреки (продольные выработки) подразделяются на:

1. Главные, проводимые на всю длину шахтного поля;

2. Групповые, предназначенные для обслуживания разработки группы пластов, жил и других видов залежей;

3. Промежуточные или подэтажные, ограничивающие подэтаж блока, ярус или столб залежи.

Штрек, пройденный по пустой породе, параллельно простиранию залежи, называется полевым, а по руде - рудным. Штрек предназначен для транспортирования полезного ископаемого, пустых пород, материалов, оборудования, передвижения людей, стока воды, проветривания, прокладывания шахтных коммуникаций.

1.ВЫБОР ФОРМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ШТРЕКА

При проведении выработок различают два вида горнопроходческих операций: основные и вспомогательные.

Основными горнопроходческими операциями называются такие, которые выполняются в забое выработки и относятся непосредственно к проходке и креплению выработки.

Вспомогательными называют операции, которые обеспечивают нормальные условия для выполнения основных проходческих операций.

Форма поперечного сечения горизонтальных выработок чаще всего бывает трапециевидная и сводчатая и реже - прямоугольная. На выбор формы поперечного сечения влияют физико-механические свойства горных пород, в том числе и величина горного давления и его направление, сроки службы, род крепёжных материалов.

Площадь поперечного сечения выработки зависит от назначения и габаритов располагаемого в ней оборудования. Различают площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету, вчерне и после проходки. Площадь в свету определяют по размерам выработки до крепи за вычетом площадей, занимаемых балластным слоем и трапом в сечении выработки. Площадь вчерне является проектной площадью в проходке. При определении этой площади, к площади в свету прибавляют площади, которые занимают крепь, балластный слой, трап и затяжка (при рамных крепях установленных в разбежку). Действительная площадь, которая получается в результате проведения выработки, обычно 3-5% и более превышает проектную площадь.

Размеры поперечного сечения (ширина и высоте) откаточных выработок зависит от габаритных размеров откаточных вагонеток и электровозов, от рельсовых путей способа передвижения рабочих по выработкам и количества подаваемого воздуха для проветривания.

Для заданных условий: однопутевая путевая выработка, средней устойчивости породы, крепость 10.

14. Выбираю выработку прямостенную со сводчатым перекрытием, тип трехцентровой, сплошная набрызг-бетонная крепь.

1. Расчёт размеров выработки по высоте:

Высота верхнего строения рельсов пути выработки вычисляется по следующей формуле:

h_o = h₆ + h_m+ h_n+ h_p, мм; (1)

Где: ho- высота верхнего строения пути выработки, выбирается с нормами предусматривающими ЕПБ, мм;

h₆ - высота балластового слоя, 100 мм;

п_ш - высота шпального бруса, 140 мм;

h_n - высота подкладки под рельс, 20 мм;

h_p- высота рельсового пути, 135 мм;

h₀ = 100 + 140 + 20 + 135 = 395 (мм).

Высота выработки от уровня головок рельс до верхняка (высота подвижного состава):

h=1600, мм;

Высота прямо стенного участка выработки вчерне вычисляется по следующей формуле:

h₂ = h₁ + (l/3*h_б + h_n + h_p), мм; (2)

Где: h₁ - высота прямо стенного участка выработки, 1600(мм);

h_б-высота балластного слоя, выбирается с нормами ЕПБ, 100(мм);

h_n - высота подкладки под рельс, 20(мм);

h_p- высота рельсового пути, 135(мм);

h₂ = 1600 + (1/3 * 100 + 20 + 135) = 1755(мм).

Высота сводчатого перекрытия в свету находится по следующей формуле:

h₃ = l/3 * B, мм (3)

Где: В - ширина выработки в свету;

h₃ = 1/3 * 2000 = 667(мм).

Высота свода в проходке вычисляется по следующей формуле:

h_ч= h_з + Т_кр ,(мм); (4)

Где: Т_кр - толщина крепления набрызгбетоном,

h₃ - высота сводчатого перекрытия в свету, 1200 (мм);

h_ч = 667 + 40 =707 (мм).

2. Расчёт ширины одно путевой откаточной выработки сводчатой формы:

1) ширина выработки в свету:

В = п + А + т (мм); (5)

Где: В - ширина выработки в свету, (мм);

n - зазор между крепью и подвижным составом, 200 (мм);

А - ширина подвижного состава, 1350(мм);

m-свободный проход для людей, 700(мм);

c-зазор между составами 200(мм).

В = 200+1350+ 700+200 = 2450(мм).

2) В₁-ширина выработки в проходке:

В₁ = В + 2 * Т_кр., (мм); (6)

Где: В- ширина выработки в свету, 2450 (мм);

Т_кр - толщина крепления набрызгбетоном.

В₁= 2450 + 40= 2490 (мм).

Площадь сечения выработки в свету:

S_св= B * (h₂ + 0,26* B), м²; (7)

Где: В- ширина выработки в свету, 2490(мм);

h₂ - высота стены в свету от балласта, 1795 (мм);

S_св= 2450 * (1795+ 0,26* 2450) = 5.9м².

Площадь выработки вчерне:

S_чep. = B₁ * (h₃ + 0,26* B₁), м²; (8)

S_чep.= 2490* (667 + 0,26 * 2490) = 6.0(м²).

Где: Bi - ширина выработки в свету, 2490 (мм);

h₃ - высота стены в черне, 1200 (мм).

Площадь сечения в проходке:

S_пр= 1,03*S_чep, (м²); (9)

S_пр= 1,03* 6.0= 6.2(м²).

Где: S_чep- площадь выработки вчерне 6.2(м)

4. Полученная площадь поперечного сечения выработки в свету проверяется на скорость движения воздушного потока:

V= Q_возд/S_св, (м/с); (10)

V= 20/5.9 =3.4(м/с).

Где: V - регламентируемая правилами безопасности скорость движения вентиляционной струи по выработке, м/с;

0,25 <V> 8,0

Q_возд- количество воздуха проходящего по выработке, 20 (м³/с);

S_св-поперечного сечения выработки в свету, 9.8(м²);

Так как V =3.4 м/с, то 0,25 < V > 8,0 удовлетворяет требованиям ЕПБ, следовательно, данное сечение рассчитано, верно.

4. Радиус малой дуги свода, мм.

r = 1,050 (мм).

Радиус большой дуги свода, (мм).

R=2,550 (мм).

Рассчитываем площадь сечения водоотливной канавки

1. Принимаем высоту и ширину канавки

b= 350 (мм);

h_K = 500 (мм);

2.Площадь сечения водоотливной канавки

S_K = 0,2 (м²).

2. ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОВЕДЕНИЯ ШТРЕКА (ОТКАТОЧНОГО)

При поведении горизонтальных выработок могут применяться различные способы производства работ, определяемые свойствами горных пород, размерами поперечного сечения и назначением этих выработок. Проведение выработок в обычных условиях, в зависимости от свойств пересекаемых пород, может быть подразделено на:

1. Проведение выработок в однородных породах, когда забой выработки всем своим сечением проходит по однородной массе.

2. Проведение выработок в неоднородных породах, по своим физико-механическим свойствам горных пород.

В первом случае характерно проведение штрека по пустым породам. Все проходческие операции производятся последовательно по всей поверхности забоя, и выработка продвигается по всему сечению полной плоскостью забоя.

Во втором случае наиболее характерно проведение штреков по жиле или пласту полезного ископаемого с подрывкой боковых пород и с учётом физико-механических свойств в данном случае: плотность пород = 2,3 т/м³, устойчивость пород - средняя.

При проведении выработок различают два вида горнопроходческих операций: основные и вспомогательные.

Основными горнопроходческими операциями называются те, которые выполняются в забое выработки и относятся непосредственно к проходке и креплению выработки.

Вспомогательными называются операции, которые обеспечивают нормальные условия для выполнения основных проходческих работ.

2.1 ЦИКЛ ПРОХОДКИ ШТРЕКА

Основными процессами проходческого цикла является бурение шпуров, заряжание их и взрывание, проветривание и приведение забоя в безопасное состояние, погрузка породы, возведение постоянной крепи. Одновременно с основными процессами выполняются и вспомогательные. После взрывания шпуров и проветривания забоя, проходчики обирают и обстукивают бока выработки с помощью специальных оборников до необходимого поперечного сечения выработки. Погрузка породы осуществляется при помощи погрузочной машины в вагонетки. Откатка гружёных вагонеток производится при помощи контактного электровоза. Вентиляция выработки осуществляется при помощи вентиляторов местного проветривания. При проходке горизонтальных применяются временные и постоянные рельсовые пути. Временные рельсы стелются только на время проведения выработки, затем бригада слесарей укладывает постоянные рельсовые пути. Для стока руды сооружают водоотливные канавки, отставание канавки от забоя по ЕПБ не более 80 м. Канавку проводят со стороны прохода людей, сверху (над ней) сооружают трапы. Для подвода сжатого воздуха, воды и электроэнергии применяются трубы и кабели. Их стараются проводить с противоположной стороны прохода людей, или таким образом, чтобы они не мешали передвижению по выработке ни рабочим, ни рудничным локомотивам. Способы проведения горных выработок зависят от устойчивости пересекаемых горных пород и их обводнённости. Различают обычные и специальные способы их проведения. Способ, который применяется при проведении выработок в породах достаточно устойчивых и средней устойчивости, допускающих обнажения кровли и стенок выработки на относительно длительный срок, без применения специальных видов крепи и специальных средств по борьбе с поступающей водой, называются обычными.

К специальному способу относится проведение горной выработки в сложных горно-геологических условиях (плывуны, сильно обводнённые неуст. породы).

Под технологической схемой проведения горной выработки подразумеваются способы и последовательность работ по выемке породы и возведению временной или постоянной крепи.

На выбор той или иной технологической схемы проведения горной выработки оказывают влияние многие факторы. Основными из них являются: физико-механические свойства пересекаемых выработкой пород, способ выемки пород или полезного ископаемого, форма забоя выработки (сплошной, уступный), схема расположения подрывки пород и схема расположения раскопки, последовательность по выемке породы и возведению временной крепи и др. Свойства пересекаемых пород, также как и размеры поперечного сечения, определяют тот или иной вид горных работ для проведения выработки, а следовательно, и схему организации работ, выбор механизмов и машин. В данном курсовом проекте применён обычный способ строительства горизонтальной выработки (откаточного штрека). В однородных породах с коэффициентом крепости 16 применяется следующая схема строительства, - выемка породы производится сплошным забоем при помощи буро - взрывных работ и механизированной погрузки породы.

2.2 СУЩНОСТЬ СПОСОБА СТРОИТЕЛЬСТВА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ

По забою бурятся шпуры в определённом порядке (согласно паспорту БВР, в зависимости от крепости и вязкости породы). Затем производится заряжание шпуров и их инициирование (согласно паспорту БВР). После проветривания забой приводят в безопасное состояние, производят настилку рельсовых путей. Следующим этапом: отбитую горную массу убирают их забоя, и цикл работ повторяется заново.

Бурение шпуров является самым трудоёмким процессом цикла, поэтому при проведении выработок этот процесс определяет продолжительность всего цикла. Продолжительность бурения шпуров зависит от крепости пород, типа бурильной машины и способа её установки в забое, применяемого вида энергии и других факторов. Для бурения шпуров наибольшее распространение получила машина ударно-поворотного действия УБШ - 207. Электродетонатор: ЭДКЗ, взрывчатое вещество - аммонит №6ЖВ.

Для проветривания забоя, длиной 200 метров будет использоваться нагнетающий метод проветривания, будем использовать вентилятор нагнетающего действия ВМ - 6м.

Погрузка породы будет производиться машиной типа ППН-3 в вагонетки ВГ-8.0 и откатываться электровозом K-25.

Крепление набрызбетонное.

3. ВЫБОР ПРОХОДЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ЕГО ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Технологическая схема проведения выработки выбирается в зависимости от горно-геологических и горнотехнических факторов.

Проектируемая выработка проводится по породе с коэффициентом крепости 16. При этих условиях предпочтителен буровзрывной способ проходки.

Горнотехнические факторы включают в себя: площадь поперечного сечения выработки, её протяжённость, срок службы, скорость проведения, способ доставки горной массы, материалов и оборудования, конструкцию крепи, и, при необходимости способ охраны выработки.

Исходя из заданных условий, выбираем арочную сводчатую форму выработки с комбинированной крепью.

Для бурения шпуров берётся буровая машина УБШ - 207. Отделение породы от массива производится с помощью взрывных работ. Для взрывных работ выбираем тип взрывчатого вещества - аммонит №6ЖВ, тип электродетонаторов - ЭДКЗ и тип взрывного прибора - КВП - 1/100М. способ взрывания электрический.

Погрузка породы осуществляется при помощи погрузочной машины типа ППН-3 в вагонетки ВГ - 8,0. откатка гружёных вагонеток производится при помощи контактного электровоза К-25. Вентиляция в выработке осуществляется при помощи вентилятора местного проветривания ВМ - 6М.

Таблица 1. Техническая характеристика - аммонит № 6ЖВ.

1	Объем газов взрыва	°С	2620
2	Плотность	г/см3	1Д
3	Бризантность	мм	14-16
4	Работоспособность	см3	360
5	Скорость детонации	м/сек	390
6	Чувствительность к удару	см	60
7	Передача детонации	мм	5-10
8	Срок хранения	мес.	6

Таблица 2. Техническая характеристика погрузочной машины ППН-3.

1	Техническая производительность	м3/час	90-150
2	Фронт погрузки	м	3,2
3	Коэффициент крепости пород	-	-
4	Длина	м	3,2
5	Ширина	М	1,4
6	Высота	м	1,8/2,8
7	Вместимость ковша	м3	0,5
8	Общая установленная мощность	кВт	17,6
9	Масса	т	6,7

Таблица 3. Техническая характеристика вентилятора ВМ - 6М.

1	Диаметр колеса	Мм	600
2	Скорость вращения	мин-1	3000
3	Производительность:	м3/мин
	Оптимальная		340
	Максимальная		480
4	Давление:	Па
	Оптимальное		2600
	Максимальное		3400
	Минимальное		750
5	КПД вентилятора		0,76
6	КПД всей установки		0,67
7	Мощность двигателя	кВт	24
8	Масса	Кг	350
9	Длина проветривания	М	150
10	S сечения выработки	м3	11,8

Таблица 4. Техническая характеристика КВП - 1/100М.

1	Напряжение, стабилизируемое на конденсаторе - накопителе	В	600 -650
2	Емкость конденсатора - накопителя	мкФ	10
3	Время заряжания конденсатора - накопителя	сек	не более 8
4	Максимальное сопротивление последовательной взрывной сети ЭД с нихромовым мостиком	Ом	320
5	Минимальное напряжение устойчивого зажигания неоновой лампы ССУ	В	590-620
6	Время подачи импульса	м/с	2-4
7	Величина воспламеняющего импульса	А2.с	не менее 3*103
8	Размеры	мм	152*122*100
9	Масса	кг	2,0

Таблица 5. Техническая характеристика вагонетки ВГ - 8.0.

1	Вместимость кузова	м3	8.0
2	Ширина колеи	мм	900
3	Длина по буферам	мм	6300
4	Жёсткая база	мм	1950
5	Ширина кузова	мм	1500
6	Высота от головки рельсы	мм	1550
7	Диаметр колеса	мм	450
8	Высота сцепки	мм	365

Таблица 6. Техническая характеристика электровоза К-25.

1	Масса	т	14
2	Ширина колеи	мм	900
3	Радиус кривой вписывания	м	--
4	Тяговое усилие	кг	4500
5	Длина	м	8,08
6	Ширина	м	1,36
7	Высота с токоприемником	м	1600
8	Сцепной вес	кН	--

Таблица 7. Техническая характеристика УБШ - 207.

№ п.п.	Показатели	Единица измерения	Количество
1	Диаметр буровой колонки	мм	40
2	Глубина бурения	м	2,5
3	Число бурильных машин	шт	2
4	Скорость передвижения	км/ч	2
5	Преодолеваемый уклон	градус	2
6	Высота	м	1,3
7	Ширина	м	1,3
8	Длина	м	6
9	Мощность привода	кВат	14
10	Масса	т	5,7

Таблица 8. Техническая характеристика ЭД-КЗ.

1	Материал мостика накаливания и его диаметр	мм	Нихром d=0,03
2	Наружный диаметр	мм	7,2
3	Длина электродетонатора	мм	72
4	Время замедления	м/с	25; 50; 75; 100; 150; 250
5	Номера серий замедления		1-6
6	Время срабатывания	м/с	2-4,2
7	Импульс воспламенения	м/с А2	0,6-2,5

Таблица 9. Техническая характеристика БМ-60.

1	Производительность по сухой смеси при набрызге	кб.м/ч	4
2	Размер фракции заполнения	Мм	20
3	Внутренний размер материального шланга	Мм	50
4	Расход сжатого воздуха	кб.м/мин	8-14
5	Давление сжатого воздуха	Кгс/см2	1,5-6,0
6	Дальность транспортирования по горизонтали	М	200
7	Дальность транспортирования по вертикали	М	100
8	Мощность электропривода	кВт	4,5
9	Мощность пневмопривода	л.с.	3,0
10	Длина	Мм	1500
11	Высота	Мм	1550
12	Ширина	Мм	1000
13	Конструктивное исполнение		Камерная
14	Масса	Т	0,85

4.РАСЧЕТ ПАСПОРТА БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ

В породе с коэффициентом крепости 10, выработка будет проводиться обычным способом с применением буровзрывных работ.

Взрывание будет проводиться электрическим способом с применением ЭД-КЗ и взрывной машинки ПИВ - 1/1ООМ, что позволит обеспечить приемлемое дробление породы и высокий коэффициент использования шпуров. Взрывание пород производим, используя Аммонит №6ЖВ. (диаметр патрона: 36 мм, длина патрона: 0,3 м, масса патрона: 0,3кг).

1. Определение количества шпуров:

В данном случае коэффициент крепости горных пород > 10, воспользуемся формулой профессора М. М. Протодьяконова.

N= (q * S_прох)/г_ВВ

Где: N - количество шпуров, шт.;

S_прох - площадь поперечного сечения выработки в проходке, (м²);

N=(2,2 * 6.2)/0,6=23 (шт)

2. Определение глубины (длины) шпуров:

Глубина шпуров является основным параметром проходческих работ, определяющим при прочих равных условиях продолжительность цикла и скорость проведения выработки. ной забой проходческий

Глубина шпуров зависит от физико-механических свойств горных пород, оборудования и ширины забоя, типа буровых установок и общей организации работ в забое. При последовательной организации работ, когда работы по бурению, уборке и креплению не совмещаются, глубину шпуров можно определить по следующей формуле:

4.1 Глубина оконтуривающих и вспомогательных шпуров

L_шп=(T_ц-t_всп)/((N/(H_б*n_б))+((?*S)/H_уб)+((1,33*B*?)/(S_шп*H_кр*n_кр))???

Где: l_ш - глубина шпура, м;

L - длина выработки, 200 м;

T_ц - 7;

t_всп- 0,5;

N - количество шпуров, 23 шп;

H_б - норма на бурение;

n_б - количество человек на бурение;

S - площадь поперечного сечения выработки в проходке, 6.2м³;

H_уб-норма на уборку;

B - ширина выработки в чернее, 2450мм;

S_шп - площадь штанг;

H_кр - норма на крепление;

n_кр - количество человек на крепление;

? - коэффициент использования шпуров 0,9;

L_шп=(7-0,5)/((23/(15*2))+((?*6.2)/20)+((1,33*3,600*?)/(1*4*2))=2.7м

4.2 Глубина врубовых шпуров

l_вр=l_ш +l_n, м

Где: l_вр - глубина врубовых шпуров, м;

l_ш - глубина оконтуривающих и вспомогательных шпуров 2.7 м;

l_n - длина патрона ВВ, 0,3м;

l_вр = 2.7 + 0,3 = 3 м.

3. Определение расхода ВВ на цикл:

Q_bb=q * S_пр* l_ш* n, кг

Где: Q_bb- расход ВВ на цикл, кг;

q - удельный расход ВВ, кг/м³;

q = q_н* f_c* V_з* е, кг/м³

Где: q_н- нормальный расход ВВ (q_н= 0,1 * f = 1);

f_c - коэффициент структуры горных пород - 1,5;

k_з - коэффициент зажима горных пород в забое;

k_з= 6.5/vS_пр = 1.0

е - коэффициент работоспособности (e=380/360 = 1)

е = 1 * 1.5 * 1.0 * 1.0 = 1.5 (кг/м³)

S_прох- площадь сечения забоя выработки в проходке, м²

l_ш - глубина шпура 2,4м;

? - КИШ 0.9;

Q_вв= 2.2 * 6.2 * 2.4 * 0.9 = 33.1(кг)

Расход ВВ на один шпур

Q_шп = Q_вв/N, кг;

Где: Q_шп,- величина заряда на один шпур, кг;

Q_bb- расход ВВ на цикл, 54.5 кг;

N- количество шпуров, 23 шт;

Q_шп = 33.1 /23 = 1.4 (кг)

Расчёт количества патронов ВВ на шпур:

n= Q_шп/m, шт.;

Где: n - количество патронов ВВ на шпур, шт;

Q_шп - величина заряда на один шпур, 1.4кг;

m- масса патрона, 0.3кг

n = 1.4/0.3 =4 (шт.)

Количество патронов во врубовые шпуры следует увеличить на один патрон, следовательно, n_вр= 5.

Расчёт фактической массы заряда на забой:

Q_факт⁼N_вр * n_вр * m_п + N_всп * n * m_п + N_ок * n * m_п, кг

Где: Q_факт-фактическая масса заряда на забой, кг;

N_вр, N_всп, N_ок - количество шпуров на забой выработки соответственно врубовых: 4, вспомогательных:6 , оконтуривающих: 13,

n_вр, n - количество патронов ВВ соответственно на шпур врубовый шт., а на остальные 5 шт.- масса патрона ВВ, 0,3 кг;

Q_факт⁼4 * 5 * 0.3 + 6* 4 * 0.3 + 13 * 4 * 0.3 = 29.1 (кг)

Расход ВВ на один метр выработки:

Q_ввм= Q_факт/ l_ш* ?, кг

Где: Q_ввм - расход ВВ на один метр выработки, кг;

Q_факт- фактическая масса заряда на забой, 29.1кг;

l_ш - глубина шпура, 2.4 м;

? - КИШ 0.9;

Q_ввм= 29.1/2.4* 0,9 = 10.9(кг)

6. Расход ВВ на 1 м³ выработки:

q_факт= Q_факт/S_прох* l_ш* ?, кг

Где: q_факт - расход ВВ на 1 м³ выработки, кг;

Q_факт - фактическая масса заряда на забой, 29.1кг;

S_прох- площадь сечения забоя выработки в проходке, 6.2 м²;

l_ш - глубина шпура, 2.4 м;

? - КИШ 0.9;

q_факт= 29.1/6.2* 2.4* 0.9 = 10.14(кг)

Расчёт электровзрывной сети:

Способ взрывания зарядов принимаем электрический. Расход электродетонаторов составляет 23 штуки на один взрыв. Принимаем электродетонатор ЭДКЗ - 30, соединённые последовательно.

Параметры электродетонатор:

Сопротивление - 4 Ом;

Безопасный ток - 0,18 А;

Стомилисекундный ток - 0,375 А;

Минимальное время передачи - 0,6 ^м/_с;

Материал жилы - медь, диаметр - 0,5 мм, площадь сечения жилы- S = 0,2 мм², удельное сопротивление меди - р= 0,0175 Ом * мм²/м.

Выбираем конденсаторный взрывной прибор ПИВ 1/100М:

Напряжение на конденсаторе накопителе, В - 600;

Ёмкость конденсатора накопителя, мкФ - 10;

Максимальное сопротивление при использовании ЭД, Ом - 320;

Длительность подключения конденсатора к сети, м/с - 2;

Первичный источник тока - 3 сухих элемента 373;

Основные размеры машинки 152 мм, 122 мм, 100 мм;

Масса прибора, кг - 2,0.

Длина концевых проводов электродетонаторов на 1 метр при сопротивлении 0,09 Ом.

1 Расчёт взрывной цепи:

I_об = U/R_об,,А

Где: I_об - сила тока, А;

U - напряжение взрывного прибора, В;R_об - сопротивление, Ом;

R_об = R_мп+ r_д* n_дб, Ом

Где: R_мп - сопротивление магистральных проводов, Ом;

R_мп= 2 * p * L/S, Ом;

Где: р - удельное сопротивление, Ом * мм²/ м;

L - длина магистрального провода, м;

S - Сечение магистральных проводов, мм²;

R_мп= 2 * 0,0175 * 350/0,2 = 61,25 (Ом);

r_д - сопротивление одного детонатора = 3, Ом;

n_д - количество детонаторов, шт;

R_об = 61,25 + 3 * 28 = 145,25 (Ом);

I_об= 600/145,25 = 4,1 (А).

Полученное значение силы тока сравнивается с гарантийным током, по обязательному условию I_об>I_гар, где I_гар = 1А. Следовательно: 4,1 > 1, что удовлетворяет условию гарантийности тока.

5. РАСЧЕТ ПАСПОРТА ПРОВЕТРИВАНИЯ ЗАБОЯ

В атмосферу горной выработки, которая находится в состоянии проходки, поступают различные вредные газы, особенно при буровзрывном способе. Для обеспечения нормальных санитарно - гигиенических условий труда проходчиков в каждом случае составляется проект проветривания выработки на период её проведения.

Перед допуском людей в выработку после производства буро взрывных работ содержание вредных газов необходимо снизить путём её проветривания не менее, чем до 0,008 % по объёму при пересчёте на условный оксид углерода.

Содержание кислорода в выработке, где находятся люди, должно быть не менее 20%.

Путём проветривания выработок из них удаляется, кроме того, пыль, которая может явиться причиной профессионального заболевания или быть взрывоопасной (пыль угольная, серная, колчеданная и др.).

Подавая в выработку подогретый или, наоборот, охлаждённый воздух, можно поддерживать температуру в горной выработке на требуемом уровне.

Выработки при их проведении проветривают благодаря обще шахтной депрессии или вентиляторами местного проветривания в сочетании с вентиляционными трубами.

Для хорошего проветривания выбираем нагнетающий способ. Вся выработка, за исключением её призабойной части, свободна от вредных газов и пыли. Однако эффективное проветривание возможно лишь в том случае, если трубопровод находится на удалении от забоя всего на 2 - 3 метра. Но с учётом возможного повреждения при взрывных работах практически его можно располагать не ближе 6 - 8 метров. Таким образом, непосредственно у забоя могут образовываться плохо проветриваемые (застойные) зоны.

На участке от забоя до вентилятора при нагнетательном способе использования гибких труб, поскольку трубопровод на этом участке работает поднаружном давлением, меньшим атмосферного.

Нагнетательная вентиляция необходима также для борьбы с рудничной пылью, опасной по силикозу.

1. Расчёт потребного количества воздуха для проветривания тупикового забоя производится по следующим формулам:

по количеству работающих людей в забое:

Q_л = Z * n * q_л, м³/мин;

Где: Q_л - количество потребного воздуха в забой, м³/мин;

Z - коэффициент резерва 1,3;

n - количество работающих людей в забое;q_л - норма подачи воздуха на одного человека по ЕПБ, 6 м³/мин;

Q_л = 1,3 * 2 * 6 = 31,2 (м³/мин).

2) Определение количества воздуха поступающего в забой при нагнетающем способе проветривания:

Q_наг= 21,4/t * А * V, м3/мин;

Где: Q _наг - требуемое количество воздуха, м³/мин;

t - время проветривания забоя по ЕПБ, мин;

А - расход ВВ за цикл, кг;

V- объем проветриваемой выработки, м³;

Q_наг = 21,4/30* 54.5* 1770= 68.8 (м³/мин).

) По выносу пыли:

Q_п = 60 * V_min * S_св, м³/мин;

Где: Q_п - потребное количество воздуха по выносу пыли, м³/мин;

V_min- установленная скорость воздуха по выработке (ЕПБ) 0.25 м/с;

S_св- площадь поперечного сечения выработки в свету, 9.7мм²;

Q_n = 60 * 0,25 * 5.9 = 88.5 (м³/мин).

2. Производительность вентилятора:

Q_вент = Р * Q_вс, м³/мин

Где: Q_вент - производительность вентилятора, м³/мин;

Р - коэффициент утечки воздуха;

Q_вс - требуемое количество воздуха в забой, м³/мин;

Q_вент = 1,3 * 266,8 = 346,84 (м³/мин).

3. Подсчёт депрессии трубопровода:

R_тр= (? * L_ТР * Р_ТР * (Q_вент /60)²) / S_tp³, Па;

Где: R_tp - депрессия трубопровода, Па;

? - коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода;

L_ТР - длина трубопровода, м; Р_ТР - периметр трубопровода, м.

Р_ТР= р * d, м;

Где: d - диаметр трубопровода, м;

Ртр = 3,14 * 0,6 = 1,9 (м).

_вент - производительность вентилятора, м³/мин;

S_tp- сечение трубопровода, м;

S_tp=0,6 (м).

R_тр = (0,003 * 150 * 1,5 * 33,64) / 0,2³ = 119 (Па).

6. РАСЧЕТ УБОРКИ ПОРОДЫ ИЗ ЗАБОЯ

Погрузка породы является одной из самых трудоёмких операций в горнопроходческом цикле работ. На уборку породы в механизированных проходках при проведении горизонтальных выработок затрачивается около 35 - 40% от общего времени цикла.

В состав уборки породы входят операции: погрузка породы машинами непосредственно в рудничные вагонетки, откатка гружёных вагонов до обменного пункта или к пунктам разгрузки, обмен гружёных вагонеток на порожние, а также подготовительно-заключительные работы.

Для уборки породы из забоя при наличие рельсовых путей в выработке применяем погрузочные машины типа ППН3 в сочетании с рудничными вагонетками ВГ - 8

* Определим объем взорванной породы

V_п = S_пр*l_шп* ?, м³

Где :S_пp - площадь поперечного сечения в проходке, м²;

l_шп - глубина шпура, м;

? - коэффициент использования шпура;

V_п= 6.2*2.4*0,9 = 13.4; м³

Производительность в час:

Р_ч= 3600/t_ц* V_л* П_л * К_нл * K_ив , м³/ч

Где: Р_ч - производительность погрузочной машины в цикле, м³/час;

t_ц - продолжительность одного цикла черпания, сек;

V_л - объем лап, м³;

К_нл - коэффициент наполнения лапы;

K_ив - коэффициент использования времени;

П_л- количество лап;

Р_ч= 3600/3* 0,03* 2 *0,5 * 0,7 = 25 (м³/ч)

Производительность в смену:

Р_см = Т_см* Р_ч, м3/час

Где: Р_см - производительность в смену, м³/час;

Т_см - продолжительность смены, час;

Р_ч - производительность погрузочной машины в цикле, м³/час;

Р_см = 7 * 25 = 150 (м³/час).

7. РАСЧЕТ ПАСПОРТА КРЕПЛЕНИЯ

Горные породы внутри земной коры находятся в состоянии напряжённого равновесия, которое называется сжатием каждой частицы породы под действием веса вышележащих толщ. При проведении выработок такое напряжённое равновесие пород нарушается. Вокруг выработок начинается деформация пород, проявляющаяся в пригибании и растрескивании их и в обрушении. Чтобы не допустить развития значительных деформаций и обрушения пород, в проводимой выработке будет возводиться комбинированная крепь, штанги и набрызг-бетон. Крепь будет препятствовать обрушению пород, испытывая давление горных пород.

Величина горного давления зависит главным образом от физико-механических свойств горных пород, формы и размеров поперечного сечения выработки, а также от глубины расположения выработки от поверхности.

Вопрос определения прочных размеров крепи является весьма важным вопросом горнопроходческого дела.

Паспорт крепления должен обеспечивать максимальную безопасность и наибольшую устойчивость выработки при наименьшем расходе материалов и рабочей силы.

Крепь горных выработок при их проведении должна возводиться в соответствии с паспортом крепления, который составляется начальником участка и главным инженером шахты и утверждается главным инженером треста.

Паспорт крепления:

1. S_kp= S_ч- S_cb=5.9 - 6.0= 0.1 м³

2. V_бетон= S_кр * L = 0.1 * 150 = 15 м³

Для нанесения набрызг-бетонной крепи используем машину БМ-60.

8. РАСЧЕТ ПАСПОРТА ОРГАНИЗАЦИИ ТРУДА

Продолжительность цикла - 1 смена. Расчету с составлением графика цикличности предшествует выбор целесообразного способа проведения выработки и средств механизации, определения поперечного сечения выработки, составление паспорта БВР и паспорта крепления.

Основными процессами цикла являются:

Бурение шпуров;

Заряжание и взрывание;

Проветривание;

Уборка породы;

Возведение крепи;

Дополнительные работы.

Проектирование цикличной организации работ в забое:

1. Определение объёма работ по каждому рабочему процессу:

1) Бурение шпуров:

V_бур = N *l_шп ,шп.м;

Где: V_бур - объём работ на бурение шпуров, шп.м;

N - количество шпуров, шт;

l_шп- длина шпура, м;

V_6yp = 23*2.4 = 55.2(шп.м).

2) Уборка породы:

V_уб⁼S_пр*l_шп*?, м³;

Где: V_уб- объём работ на уборку породы, м3;

Snp - площадь поперечного сечения выработки в проходке, м²;

l_шп- длина шпура 2.4м;

? - коэффициент использования шпуров 0,9;

V_уб=6.2* 2.4* 0.9 = 13.4 (м³).

3) Крепление:

V_kp= (l_шп * ? * В*1,33)/S, шт;

Где: V_кр- объём работ на крепление, шт;

l_шп - длина шпура 2.4 м; ? - коэффициент использования шпуров 0,9;

В -ширина выроботки, м;

V_кр= (2.4 * 0,9 * 2450*1,33)/1 = шт

4) На проходку водоотливной канавки:

V_вк= l_шп*?, м³

V_bk= 3.4* 0,9 = 3.06 (m³)

5) По настилу рельсовых путей:

V_рп=l_шп*?, м³

V_рп= 2,6 * 0,9 = 2,34 (m³)

2. Определение трудоёмкости работ по каждому рабочему процессу:

1) Бурение шпуров:

Qбур = V_бур/Н_бур, чел. смен;

Где: q_6yp - трудоёмкость работ на бурение, чел. смен;

V_6yp - объём работ на бурение шпуров, 85 шп.м;

Н_бур - часовая норма выработки на бурение, смен;

q_6yp = 112/195 = 0,6 чел. смен;

2) Уборка породы:

q_уб=V_уб/Н_уб, чел. смен;

Где: q_уб - трудоёмкость работ на уборку породы, чел. смен;

H_уб - объём работ на уборку породы, м³;

Н_бур- часовая норма выработки на бурение, смен;

q_y6 = 28/130 = 0.2 (чел. Смен)

3) Крепление:

q_кр = V_кр/Н_кр, чел. смен;

Где: q_кр- трудоёмкость работ на крепление выработки, чел. смен;H_кр - объём работ на крепление, рам;

Н_кр- часовая норма выработки на крепление выработки, смен;

q_кр= 8/26 = 1.28 (чел. смен).

3. Определение суммарной трудоёмкости работ на один цикл:

У_q= q_бур + q_уб+q_кр, чел. смен;

Где: У_q - суммарная трудоёмкость работ на один цикл, чел. смен;q_6yp - трудоёмкость работ на бурение, чел. смен;

q_уб - трудоёмкость работ на уборку породы, чел. смен;q_кр - трудоёмкость работ на крепление выработки, чел. смен;

Уq = 0.6 + 0.2 + 1.28 = 2.08 (чел. смен).

4. Определение количества рабочих на одну смену:

n₁ = n/T_ц, чел.;

Где: n₁- количество рабочих на смену, чел;

n- количество рабочих на цикл, чел;

Т_ц - продолжительность цикла в сменах;

n₁ =2 /1 = 2 (чел).

5. Определение продолжительности выполнения отдельных рабочих процессов:

1) Бурение шпуров:

t_бyp = (Т_см * q_6yp) / (n * К), час;

Где: t_бyp - продолжительность бурения шпуров, час;

Т_см - продолжительность смены, час;

q_бур - трудоёмкость работ на бурение, чел. смен;

n - количество рабочих на бурение шпуров, чел;

К - процент выполнения нормы выработки;

_бур=(7 * 0,5) / (1 * 1) = 4 (час).

2) Уборка породы:

t_y6 = (Т_см * q_yб) / (n * К), час

Где: t_уб - продолжительность уборки породы, час;

Т_см - продолжительность смены, час;

q_уб - трудоёмкость работ на уборку породы, чел. смен;

n - количество рабочих на уборку породы, чел;

К - процент выполнения нормы выработки;

t_y6 = (7 * 0,2) / (1 * 1) = 1,5 (час).

3) Крепление:

_kp = (Т_cм * q_кр) / (n * К), час;

Где: t_kp- продолжительность возведения крепления, час;

Т_см - продолжительность смены, час;

q_кр - трудоёмкость работ на крепление выработки, чел. смен;- количество рабочих на крепление выработки, чел;

К - процент выполнения нормы выработки;

t_kp = (7 * 0,28)/(2 * 1) =1 (час).

4) Дополнительные работы:

t_доп=0,5 (час)

6. Определение фактической продолжительности цикла:

Т_ц' = t_6yp + t_y6 + t_кр+t_доп, час;

Где: Т_ц' - фактическая продолжительность цикла, час; t_бур - продолжительность бурения шпуров, час;t_y6 - продолжительность уборки породы, час; t_kp - продолжительность возведения крепления, час;

Т_ц' = 4 + 1,5 + 1 + 0,5 = 7 (час).

Время на заряжание и взрывание составляет 0,5 часа.

Время на проветривание забоя по ЕПБ рекомендуется проветривать не менее 0,5 часа. По полученным данным составляем график цикличности организации работ.

9. МЕРОПРИЯТИЯ ПО БЕЗОПАСНОМУ ПРОИЗВОДСТВУ ПРОХОДЧЕСКИХ РАБОТ В ЗАБОЕ

При проведении горизонтальных выработок площадь обнажения пород обычно ограничена, поэтому работы в них относительно безопасны.

Основными причинами травматизма при выполнении проходческих операций могут быть:

1) образование заколов и вследствие этого обрушение отдельных кусков породы из кровли незакреплённого забоя, если он недостаточно обобран от ослабленной и отслоившейся породы;

2) невыполнение требований нормальной эксплуатации бурового оборудования горнопроходческих машин, водно-воздушной и электрической сети;

3) неисправности вследствие отсутствия надлежащего надзора и ухода за транспортными устройствами, рельсовыми путями и оборудованием;

4) работа в забое с неисправными или затупленными инструментами (кайла, лопаты, отбойные молотки, буры, режущие инструменты и др.);

5) работа без защитных средств (рукавиц, касок, очков наколенников и др.).

Во избежание травматизма при выполнении проходческих работ необходимо строго руководствоваться утвержденным проектом и правилами безопасности.

Перед началом работы каждой смены техник или инженер, осуществляющие горный надзор, должны проверить, устойчива ли кровля, надёжна ли крепь, нет ли трещин и заколов, по которым может произойти обрушение породы. При наличии отслоений и трещин ослабленную породу отбивают ломиком; если этого сделать нельзя, то слабые места подкрепляют крепью.

В начале бурения рабочий продувает сжатым воздухом шланг и присоединяет его к перфоратору, затем производится его проверка на пригодность к работе; в случае неисправности шланг и перфоратор заменяются запасными. Во избежание выпадения бура из держателя, забуривание на глубину первых 2-3 см. углубки шпура производится при слабых и редких ударах поршня. Для этого в начале бурения воздушный кран открывают не полностью. При смене буров нужно остерегаться произвольного и внезапного включения крана сжатого воздуха у перфоратора. При внезапном включении перфоратор может вырваться из рук бурильщика и ударить его или кого-либо из находящихся поблизости рабочих.