Проектирование горно-разведочной выработки

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК. В данной работе следовало выбрать сечение с минимально возможным его размером, так как выработка штрек не должна будет использована в дальнейшем. Так же следовало пройти ее в максимально короткие сроки. Отсюда величина сечения зависела только лишь от используемого проходческого оборудования, его габаритных размеров.Срок службы данной выработки ограничен, поэтому целесообразно было использовать трапециевидную форму в сечении и дерево в качестве крепежного материала.

Площадь поперечного сечения определяется по известным формулам S HBср Bср B1 B2 2 где S площадь поперечного сечения, м2 H высота выработки, зависит от вертикального размера породопогрузочной машины с поднятым ковшом H2450мм В1 и В2 ширина выработки соответственно по кровле и по подошве Вср и Вусл - средняя и условная ширина выработки, м зависти от ширины электропоезда, используемого для откатки породы и от величины зазоров от стенок выработки, необходимых по условиям соблюдения техники безопасности. х1 х2 х3 и х4 - вспомогательные размеры выработки, необходимые для расчетов х1 1000 х ctg 85 90 x2 650 x ctg 85 58,5 x3 1450 x ctg 85 130,5 x4 1800x ctg 85162 B1 1950 9058,5 1,8 м B2 1950 130,5162 2,2 м 1,8 2,2 Вср 2,022 м 2 Находим площадь сечения в свету Sвс 2,4 х 2,0 4,9 м Для определения размеров поперечного сечения в проходке необходимо сначала рассчитать поперечные размеры крепи, которые в свою очередь зависят от величины горного давления.

При выборе размеров поперечного сечения были учтены следующие правила безопасности 1. В выработках, по которым производится механизированная перевозка людей, откатка и доставка грузов расстояния между наиболее выступающей частью подвижного состава и стеной крепью должно быть с одной стороны не менее 0,7 м для свободного прохода людей, с другой стороны не менее 0,25 м. Свободный проход на всем протяжении выработки устраивается с одной стороны. 2. Высота от почвы выработки до головы рельсов для временного пути 0,2 м. 3. Минимальная высота свободного пространства под пешеходной дорожкой 1,800 м. Боковые стенки выработки наклонены под углом 850. Для уборки породы выбрана породопогрузочная машина ППН-1С. Техническая производительность 1 м3мин, фронт погрузки 2,2 м, высота в рабочем положении 2,250 м. Для откатки породы аккумуляторный электровоз АК2У-600. ширина 0,9 м высота 1,210 м и вагонетки типа ВО 0,2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА КРЕПЬ ВЫРАБОТКИ. Величина горного давления рассчитывается по формуле M.М.Протодьяконова Давление на 1м2 кровли горизонтальной выработки в Па г x B1 Р0.33 x f 2 Если породы VII категории, то 27000 НM3 , f3,4 , тогда 27000 x 1.8 Р0.33 x 3.4 4717 Па РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ВЫРАБОТОК. Наиболее нагруженная часть в горизонтальной выработке определяется по следующей формуле при крепления в разбежку аР х В1 2 d 1,3 Кизг 3 где а - расстояние между крепленными рамами, м, а1,5м В1-ширина выработки по кровле, В11,8м Кизг -допускаемое напряжение на изгиб для сосны, Кизг 7,5х106Па. 1,5х4717х1,82 d1,08 3 7,5х106 0,19м По конструктивным соображениям толщина стоек принимается равной толщине переклада.

Толщину затяжки в метрах при установке крепежных рам вразбежку можно рассчитывать по следующей формуле для затяжки из досок в hд 1,4 х 102 х а х f x Кизг 4 в - половина В1 0 9 hд 1,4 х 102 х 1,5 3,4х7,5х106 0,031 м Теперь можно рассчитывать площадь сечения выработки в проходке В1 1 В2 1 Sвч Н1 х 2 5 Н1 2,5 0,19 0,031 2,8 м В1 1 1,8 2 х0,19 0,031 2,3 м В2 1 2,2 2 х0,19 0,031 2,7 м 2,3 2,7 Sвч 2,8 х 2 7,00 м2 ПАСПОРТ КРЕПЛЕНИЯ. 1. Характеристика выработки а Форма трапецевидная. б Площадь поперечного сечения Sвс 4,9м2, Sвч7,00м2. в Глубина выработки-150м. г Колесно-рельсовый способ откатки электровозом АК2У-600. д Тип и емкость откаточного сосуда-ВО-0,8. 2. Характеристика пород а Категория пород по ЕНВ-7 б Характер и устойчивость трещиноватые,средней крепости f3,4, коэффициент разрыхления-1,35, удельный вес в массиве 2600кгм3, не устойчивые. 3. Характеристика крепи а Конструкция-крепежные рамы вразбежку а1,5м. б Материал крепи-сосна, Кизг7,5106Па. в Угол наклона стоек-850. г Глубина лунок, см-20, со стороны водосточной канавки-30. д Затяжка кровли и боков-доски hа0,031м. Соединение элементов крепи-встык,металлическими скобами. 4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И СОСТАВЛЕНИЕ ПАСПОРТА БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ. 1. Выбор бурового оборудования и инструмента Буровое оборудование выбирают в зависимости от типа проходимой выработки и свойств горных пород.

При проходке горизонтальных выработок целесообразны ручные быстроударные перфораторы на пневмоподдержках. Число перфораторов в забое зависит от принятой организации работ и размеров поперечного сечения выработки.

На каждую буровую машину должен приходиться участок не менее 80-100см, следовательно, в данном случае используются 2 перфоратора марки ПП36В и 2-е пневмоподдержки П-8. Для бурения шпуров следует применять крестовые для трещиноватых, армированные твердыми сплавами съемные буровые коронки.

Марка сплава -ВК-11. Диаметр буровой коронки-36мм диаметр патрона применяемого ВВ-32мм. Комплект буровых штанг БШ-25 из стали 55С2 шестигранного сечения.

Забурник имеет наибольший диаметр 46 буровой колонки, конечный -40мм. 2. Выбор способа взрывания, взрывчатых веществ и средств взрывания. Для повышения эффективности отбойки пород взрывом лучше применить короткозамедленное взрывание КЗВ. Способ взрывания - электрический, как наиболее доступный и не требующий Тип применяемого ВВ - аммонит N 6ЖВ длина250мм, m200г, 32 Зависит от крепости и обводняемости пород , по которым идет выработка. 3. Расчет параметров буровзрывных работ. Глубина отбойных шпуров в М выбирается исходя из принятой организации работ, ориентировочно.

Тц1 - Кn х Тпз lотб Nm x Nб n1 x Sвч x Nубn2 x x Nкрn3 7 проходческий цикл должен укладываться в целое число смен включая перерывы.

Формула 7 соответствует последовательному выполнению основных проходческих процессов в течении рабочей смены при условии проведения взрывных работ, проветривания забоя и геологического обслуживания в перерыве между рабочими сменами.

Число шпуров для расчетов по формуле 7 определяется по формуле М.М.Протодъяконова Nш 2,7 х f x Sвч 8 Nш 2,7 х 3,4 х 7,00 13 шт 0,9, Nб 0,051 справочник , Nуб 1,3 расчетная , Nкр 3,29 ЕНВ, тогда 6 - 3 х 0,5 lотб 13 х 0,051 0,9 х 7,00 х 1,3 0,9 х 3,29 2,00 м 2 2 2 Глубина врубовых шпуров должна превышать глубину отбойных на 20 , т. е . lвр 2.2 м При наклонных врубах эта величина проверяется по формуле Вл - 0,2 lвр 4 х tq если 750 , Вл 1,950 м Применяется клиновой вруб, углами наклона в горизонтальной плоскости 750. 4.4. Расчет заряда и числа шпуров.

Величина заряда на забой на один цикл . Qц q x Sвч х lотб х 9 где q удельный расход ВВ , кгм3, определяется по формуле f q Q х Sвч 10 Q- поправочный коэффициент ,учитывающий работоспособность применяемого ВВ 520 Q 360 1,4 3,4 q 1,4 х 7,00 0,97 Qц 0,97 x 7,00 х 2,00 х 0,9 12,2 кг Средняя величина заряда одного шпура Qц 12,2 Qср Nш 13 0,94 кг Окончательно принимаемая величина заряда ВВ в забое выработки , после уточнения величины заряда в каждом шпуре должна удовлетворять условию Q1ц Nвр х Qвр Nотб х Qотб Qц Q1ц 5 х 0,6 8 х 0,52 12,02 кг 12,00 кг lзаряда 0,25 х 2 К заполнения шпура lотб 2,00 0,6 4.5. Определение границ опасной зоны. При взрывании шпуровых зарядов в подземных условиях укрытия располагаются за поворотом выработки или в других естественных углублениях, например в разлиновке на расстоянии не менее 75м. 5. ПРОВЕТРИВАНИЕ ВЫРАБОТОК И ВЫБОР ВЕНТИЛЛЯЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ. 5.1. Общие положения.

Подземные горизонтальные выработки протяженностью более 10 м должны проветриваться с помощью вентиляторов.

Допуск людей в подземные выработки разрешается после установления в воздухе предельно допустимой концентрации вредных веществ ПДК пыль- 1 10 мгм3 NO2 0,00026 СO 0,0016 нормальный состав воздуха O2 20 CO2 0,5. Контроль за составом воздуха должен производиться кажды й раз перед допуском людей в выработку. 5.2. Выбор способа проветривания.

Допуск людей в подзеемные выработки разрешается после установления в воздухе предельно допустимой концентрации вредных веществ ПДК. Способ провввветпиввания - нагнетательныый.Проветривание нагнетанием в выработку свежего воздуха разрешается в вертикальных выработках любой протяженности, а также в горизонтальных и наклонных выработках длиной до 300 м. При нагнетанельном проветривании очистка воздуха в забое особенно интенсивна , воздух подается по удобным в эксплуатации гибким трубопроводам, конец трубопровода расположен на значительном расстоянии от забоя, что предотвращает его повреждения при взрывных работах.

Тогда производительность всасывающего вентилятора должна быть увеличена на 10-15 , т. е. выбранный вентилятор по производительности должен превосходить расчетную минимум на 15. 5.3. Определение необходимого количества воздуха при нагнетательном проветривании выработки.

Исходными данными являются требования правил безопасности.

Количество воздуха должно рассчитываться по выносу пыли, вредным и ядовитым газам, выделяющимся при взрывных работах и работе двигателей внутреннего сгорания.

При проектировании учитывается наибольшее количество воздуха, полученное по вышеуказанным факторам. Обычно количество воздуха определяется исходя 1. Из количества рабочих На 1 рабочего необходимо Ю6м3мин свежего воздуха Qзаб 6 х n, м3мин 11 где n- число рабочих Qзаб 6 х 2 12 м3мин 2. По расходу ВВ 21,4 Qзаб tn х v Q1ц x Sвч x Lв м3мин 12 21,4 Qзаб 30 х v 12,2 х х 750 85,6 м3мин 3. По выносу пыли скорость воздуха в выработке 0,35 мс Qзаб 0,35 х Sвч х 60, м3мин 13 Q3 заб 0,35 х 7,00 х 60 147 м3мин Принимаем значения Qзаб 136,5 м3мин. Ввиду наличия утечек в вентиляционном трубопроводе производительность вентилятора должна быть выше значений, определяемых формулой 13 . С учетом воздуха.

Qзаб Qв зт 14 зт коэффициент доставки воздуха, для текстовинитовых труб протяженностью 700м т 0,93 , тогда 147 Qв 0,93 158,1 м3мин Такова должна быть минимальная производительность всасывающего вентилятора.

Производительность нагнетающего вентилятора должна быть меньше 0,7 Qвс, для того чтобы исключить распространение загрязненного воздуха по всей выработке. 5.4. Определение потерь напора депрессии в вентиляционном трубопроводе.

При всасывании воздуха создается пониженное давление, разность которого с атмосферным является депрессией.Потери напора в Паскалях при транспортировании воздуха по трубам Ит Rт x Qв2 x зт 15 Lт Rт R100 x 100 16 где Qв расчетная пр-ть вентилятора м3с Qв - Qв 60 R100 сопротивление 100-метрового участка трубопровода Н х С2м3 при диаметре труб d 300 м R100 108 150 Rт 108x 100 162 Ит 162х 2,892 х 0,93 1258 Па По полученным значениям выбираем необходимый вентилятор ВМ-3 Нагнетательный вентилятор должен, как уже говорилось иметь меньшую производительност. Но скорее всего целесообразно использование такого же вентилятора, включая его же на полную мощность.

Необходимо проверить соответствия мощности выбранного вентилятора мощности расчетного Nв Nв1 1,1 х QВ х Нт Nв 1000 х в , кВт 17 где КПД вентиляционного агрегата 1,1 x 1,7 x 1258 Nв 1000 x 0,62 3.92 кВт Nв 3.92 кВт Nв 1 Всасывающий вентилятор должен устанавливаться на расстоянии, не менее 10 м от устья выработки, во избежании попадания туда загрязненного воздуха. Воздух должен выходить в направлении основного движения воздуха вне устья выработки.

Нагнетательный вентилятор ставится в 50-60 м от забоя. 6.Водоотлив при проходке выработки При проходке горизонтальных выработок вода самотеком поступает в водоотливные канавки.Для улавливания воды, поступающей из горизонтальных и других подземных выработок , создаются водосборники, емкость которых должна соответствовать четырехчасовому притоку воды. Из водосборников вода стационарными насосами откачивается на поверхность.При отсутствии специального оборудования воду можно удалять в подъемных сосудах, однако этот способ,как правило,значительно снижает темпы проходческих работ. 7.Уборка породы При проведении горизонтальных выработок породу убирают при помощи породопогрузочных машин.

В горизонтальных выработках с площадью сечения более 5 м 2 основное применение находят малогабаритные погрузочные машины ковшового кипа ППН-1,ППН-2. При выборе той или иной погрузочной машины учитывают ее габвритные размеры в рабочем положениивысоту подъема ковща. 8. ТРАНСПОРТ И ПОДЪЕМ ПОРОДЫ. При проходке горизонтальной выработки отбитая порода транспортируется с помощью электровозной откатки в вагонетках.

При проходке выработки такой протяженностью наиболее целесообразна электровозная откатка по рельсовому пути. Для того чтобы не увеличивать поперечного сечения выработки нужно использовать аккумуляторный электровоз АК2У-600 и сделать проходку однопутевой.

Для проходческих работ удобны малогабаритные вагонетки с опрокидным кузовом ВО-0,8. 9. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ И СОСТАВЛЕНИЕ ЦИКЛОГРАМЫ ПРОХОДКИ ВЫРАБОТКИ. Полный комплекс рабочих процессов уборка породы, бурение шпуров, крепление выработки, взрывание и заряжание, геологическое обслуживание и др, обеспечивающих продвигание выработки на одну заходку в нашем случае 1,3 - 1,4м в среднем , образуют проходческий цикл. Из-за небольшого размера сечение целесообразно выполнения проходческих процессов последовательно здесь большое влияние оказывает т. ж. геологическое обслуживание выработки, отнимающее львиную долю времени.

Для необходимости достижения максимальных темпов проходки работы должны вестись круглосуточно.Проходческий цикл должен укладываться в целое число смен, в данном случае - 3 смены, с перерывом по 3 часа между сменами.

Для проведения выработки организуется комплексная проходческая бригада из 6-и человек с учетом возможности их размещения в забое выработки и условий обслуживания соответствующих горных машин, их характеристик. Для ликвидации простоев при совмещении профессий состав звена рекомендуется сохранять постоянным в течении рабочей смены. Определяем затраты времени на отдельные процессы проходческого цикла, выполняемые последовательно.Для большинства рабочих процессов АNвр Т Тпзз n 18 где Тиз - время подготовительно-заключительных операций - 0,5 ч. А - объем работы Nвр - норма времени, с учетом поправочных коэффициентов n - число рабочих или число звеньев.

Нормы времени определяются из справочника ЕНВ на геолого-разведочные работы в единицах, соотносящихся с единицами объеме работ. 1. Определение времени необходимого на уборку породы Абур х Nвр Tбур Тnз n 19 Абур Nвр х lвр Nотб х lотб Nвр 0,051 ЕНВ Абур 5 х 2,2 8 х 2.0 24 24 х 0,051 Тбур 0,5 2 1,1 ч 2. Определение времени , необходимого на уборку породы Sвч х lзах х Nвр Туб Тnз n 20 Nвр 1,3 ЕНВ , lзах 2,0 м 7,0 х 2,0 х 1,3 Туб 0,5 2 2,5 ч 3. Определение времени, необходимого на крепление выработки lзах a х Nвр Ткр Тnз n 21 Nвр 3,29 ЕНВ 1,2 х 3,29 Ткр 0,5 2 2,5 ч В сумме они дают 6 часов - полный рабочий день и 3 часа на проветривание и заряжание и взрывание, а т. ж. на геологическое обслуживание . Цикл - 9 часов, в сутки - 3 цикла.

Работу следует начинать с уборки породы. 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОХОДКИ. Они включают трудовые затраты, расходы основных материалов и энергии.

Трудовые затраты определяются на основании расчетов, выполненных для составления циклограммы. При этом учитываются только затраты рабочей силы. Трудовые затраты управленцев и обслуживающего персонала не учитываются.Трудовые затраты в человеко-сменах на один цикл Тn Cц Тсм , где Т время 22 1. Бурильщики цикла, Тсм время смены. 1,1 х 2 Сц 6 0,36 чел смены 2. Крепильщики 2,5x2 Сц 6 0,83 чел. смены 1 Уборщики породы 2,5 х 2 Сц 6 0,83 чел. смены Расход материалов в кг на цикл 1 Буровой стали Абур х GБС1 1000 24 x 5 Сбс 1000 0,12 2. Коронок Cк Абур C -стойкость буровой коронки с С учетом возможных заточек Cк 24 0,24 С 100 м 100 3. Лесоматериалов vокл x lокл vкц а Vокл 0,785 x d2 x ln 2 lст0,785 x 0,042,32 x 2,8 0,2 Vгц hг ln 2lст x lзах 0,034 x 2,3 2 x 2,8 x 1,8 0,4 4. Затрраты труда Эц Nдв x Тмн Вентилятор Эц 2.2 x 9 19.8 Электровоз Эц 4,4 x 9 39.6 Погрузчик Эц 22,0 x 9 198 Перфоратор Эц 1,4 x 9 12.6 5. Сжатого воздуха Qсж 60 x Q сж x Тмн Qсж-расход сжатого воздуха пневматическим двигателем, м3мин. Qсж 60 x 5 x 9 850 Затраты на 1 м выработки C ц Сц lзах Сц lотб x п п0,9 C уб 0,83 2 x 0,9 0,46 C кр 0,83 2 x 0,9 0,46 C бур 0,36 2 x 0,9 0,2 C взр 0,167 2 x 0,9 0,09 V кц 0,24 2 x 0,9 0,13 V гц 0,4 2 x 0,9 0,72 Э ц 37,6 2 x 0,9 20,8 C бц 0,12 2 x 0,9 0,07 C кор 0,24 2 x 0,9 0,13 Затраты на 1 м3 C ц Сц Sвч x lзах С ц Sвч С уб 0,46 7 0,07 C кр 0,46 7 0,07 C бур 0,21 7 0,03 C взр 0,09 7 0,01 V кц 0,13 7 0,02 V гц 0,72 7 0,1 Э ц 20,8 7 2,9 C бц 0,06 7 0,008 C кор 0,13 7 0,02 Затраты на весь объем C C ц x Lв Lв - протяженность выработки,м. Cуб 0,46 x 150 75 Cкр 0,46 x 150 75 Cбур 0,21 x 150 30 Cвзр 0,09 x 150 13.5 Vкц 0,13 x 150 19.5 Vгц 0,72 x 150 108 Эц 20,8 x 150 3120 Cбц 0,06 x 150 9.0 Cкор 0,13 x 150 19.5 ра,.