Главная Учебники - Геология Лекции (геология) - часть 1
|
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову, f=15 Объемная масса пород, т/м3
, г=2,65 Коэффициент Пуассона, м=0,23 Коэффициент длительной прочности пород массива. о=0,80 Коэффициент структуры породы, f1
=1,35 Степень трещиноватости пород IV Обводненность пород – породы обводнены Глубина заложения выработки, м, Н=375 Длина выработки, м, L=380 Планируемый срок выполнения проходческих работ, мес, Т=2,0 Выработка не опасна по взрыву газа и пыли На предприятии имеется следующие оборудования: породопогрузочная машина ППН-2 рудничные вагонетки ВГ-1,2 электровоз 4,5АРП-2 Обоснование выбора комплекса основного проходческого оборудования
Проведением горной выработки называют выполнение комплекса работ по отделению породы от массива, ее погрузке и транспортированию, возведению крепи, а также выполнению ряда вспомогательных процессов. Этот комплекс обеспечивает периодическое или непрерывное перемещение забоя выработки (подвигание) с запланированной скоростью. В зависимости от горно-геологических условий (физико-механических свойств пород, устойчивости массива, величины водопритоков) применяют обычные или специальные способы проведения выработок. Если выработки проводят в условиях, когда породы позволяют обнажать забой и бока (стенки) и при этом не наблюдается больших водопритоков, то такие условия и соответствующие способы проведения выработок называют обычными. Если же, наоборот, выработки проводят по неустойчивым породам, не допускающим обнажения (пески, плывуны и др.) или в условиях сильного водопритока, то применяют специальные способы проведения (предварительное искусственное водопонижение, замораживание, тампонаж и т.д.). В практике геологоразведочных работ специальные способы могут применяться лишь в исключительных случаях. Это обусловлено, в первую очередь, технической сложностью специальных способов и их высокой стоимостью. Обычными способами проводят выработки в однородной крепкой или мерзлой породе, в неоднородных породах и однородных мягких породах. Под неоднородными породами понимают такие, когда на забое выработки имеются породы, различные по своим физико-механическим свойствам. Проходческие процессы проведения горных выработок делят на основные и вспомогательные. Основными технологическими процессами являются разрушение и отбойка породы или полезного ископаемого от массива в забое, погрузка и транспортировка породы (полезного ископаемого) и возведение постоянной крепи. Они выполняются непосредственно в забое или вблизи него. Основные средства повышения производительности горнопроходческих работ – оснащение организации высокоэффективной техникой и обеспечение условий для её нормальной эксплуатации. Практика показывает, что для проходки геологоразведочных выработок, относительно небольшого сечения, целесообразно применять лёгкое, мобильное горнопроходческое оборудование. Выбор комплекта оборудования для проведения горизонтальной подземной горной выработки зависит от горнотехнических условий, объёмов работ и объективных возможностей предприятия по приобретению требующихся машин и механизмов. Технологические схемы проведения выработок представляют собой схемы расстановки забойного оборудования в выработках в соответствии с графиком организации работ и отражают порядок выполнения основных процессов в забое выработки. Характер технологических схем, их содержание выражается путем описания и графического изображения технологии проведения выработки. Основой технологической схемы, как это следует из определения, является тот или иной комплекс основного проходческого оборудования. Состав комплекса оборудования, его выбор определяются рядом факторов, в том числе назначением выработки, объемами работ, горно-геологическими условиями, размерами выработки, сроком ее службы, географо-экономическими условиями работШтреком называется горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и проводимая по простиранию полезного ископаемого. Штреки, пройденные не по полезному ископаемому, а по простиранию пустых пород, называются полевыми. Длина штреков колеблется в пределах от 50 до 1000м, а площадь поперечного сечения от 5,1м2
и более. Рекомендуемый способ отбойки пород по СНиП при коэффициенте крепости по шкале М.М. Протодьяконова f=10ч20 – взрывание. Взрывная отбойка – отделение руды от массива с помощью зарядов расположенных в шпуре. Бурение шпуров будем производить пневматическими переносными перфораторами типа ПП-54В1 с пневмоподдержкой П-2. Пуск перфоратора в работу производится рукояткой воздушного крана. Для снижения воздействия вибрации, работающий перфоратор снабжён виброгасящим устройством и глушителем шума. Перфораторы типа ПП серийно изготавливаются Ленинградским заводом «Пневматика». Техническая характеристика перфоратора ПП-54В1
Глубина бурения, м – 4 Диаметр шпуров, мм - 40-46 Энергия удара поршня ударника, Дж - 55,5 Номинальное давление сжатого воздуха, МПа - 0,5 Число ударов в мин 2350 Удельный расход воздуха, (м3
/мин)/кВт 0,029 Масса с виброгасящим устройством и глушителем, кг 31,5 Крутящий момент, Н*м 29,43 Размеры хвостовика инструмента, мм 25х108 Длина перфоратора, мм 775 Пневматическая поддержка 1 типа П-2 предназначена для создания усилия подачи при бурении шпуров ручными пневматическими перфораторами и поддержки их на определённой высоте. Основные параметры и размеры пневмоподдержки П-2
Ход подачи мм 1100 Длина в сжатом состоянии мм 1500 Раздвижное усилие Н 1500 Номинальное давление воздуха МПа 0,5 Масса поддержки кг 23 Погрузочные машины предназначены для механизации погрузки горной массы в вагонетки при проведении горных выработок. Для погрузки разрыхлённой взрывом породы, мы будем применять погрузочные машины ковшового типа, на колёсно-рельсовам ходу, и имеющие сравнительно небольшие размеры и специально приспособленные для работы в стеснённых условиях подземной выработки. Машины на колёсно-рельсовом ходу имеют хорошую маневренность, но требуют непрерывного наращивания рельсовых путей. Погрузка породы будет производится породопогрузочной машиной ковшового типа ППН-2 Техническая характеристика породопогрузочной машины ППН – 2
Техническая производительность м3
/мин 1,2 Вместимость ковша м3
0,32 Мощность двигателя кВт 26,5 Фронт погрузки м 2,5 Колея мм 600 Габариты: мм ширина с подножкой 1320 высота рабочая 2350 высота в транспортном положении 1600 длина с опущенным ковшом 2550 длина с поднятым ковшом 1730 Скорость м/с 1,8 Масса машины тонн 4,7 Отбитая горная масса грузится в вагонетки типа ВГ-1,2. Учитывая длину выработки и количество рельсовых путей, для обмена гружёных вагонеток на порожние будем использовать накладную разминовку. Техническая характеристика рудничной вагонетки ВГ – 1,2
Вместимость кузова, м3
1,2 Колея , мм 600 Жёсткая база, мм 600 Габариты: мм · длина 1850 · ширина 1000 · высота 1300 Тип сцепки Крюковая вращающаяся подрессоренная Диаметр колеса, мм 350 Масса порожней вагонетки, кг 531 Для откатки породы принимаем аккумуляторный электровоз 4,5АРП-2М Техническая характеристика электровоза 4,5АРП-2М
Масса т 4,5 Сцепной вес кН 45 Ширина колеи мм 600 Двигатель: тип ЭДР-6 число шт 2 мощность кВт 2х6 напряжение В 80 ток А 45; 105 Тяговое усилие при часовом режиме кН 2,1; 7,1 Скорость движения км/час 10,2; 6,4 Жёсткая база м 0,8 Размеры: мм длина по буферам 3300 ширина 1000 высота 1300 Тип аккумуляторной батареи 66ТНЖ-500 Тип рельса определяется округлённой до целого значения массой 1м рельса. Промышленностью выпускаются рельсы с массой от 8 до 75кг. Для откатки вагонеток вместимостью до 2 м3
применяются рельсы типа Р24. Техническая характеристика рельсов Р24
Высота мм 107 Ширина подошвы мм 92 Ширина головки мм 51 Толщина шейки мм 10,5 Теоретическая масса 1 метра кг 24,14 Площадь поперечного сечения см2
30,75 Длина рельса м 6; 8; 12 Масса 1 метра кг 24,10 Друг с другом рельсы соединяют накладками с болтами или сваркой. Сваривают рельсы на путях со сроком службы не менее 5 лет. Рельсы укладывают на шпалы через прокладки, чем обеспечивается увеличение опорной поверхности рельсов. В нашем случае мы будем применять деревянные шпалы, сосновые, пропитанные антисептиком – фтористым натрием или хлористым цинком. Расстояние между осями шпал при электровозной откатке должно быть не более 0,7м. Балластный слой обеспечивает равномерную передачу нагрузки на нижнее основание, сглаживает неровности почвы выработки, динамические нагрузки на колёса и рельсы. Материалом для балласта служит щебень крепких и средней крепости пород с крупностью кусков 20 – 70мм. Толщина балластного слоя под шпалой – не менее 100мм, пространство между шпалами засыпают балластом на 2/3 толщины шпалы. Размеры шпал
Толщина мм 130 Ширина по верхней постели мм 110 Ширина по нижней постели мм 210 Длина мм 1200 Над дренажной канавкой настилается пешеходный трап для передвижения людей. Размеры поперечного сечения канавки зависят от величины суммарного водопритока в выработку. Оценка устойчивости пород на контуре сечения выработки, обоснование формы сечения и конструкции крепи, расчёт сечения выработки в свету
Форму поперечного сечения выработки выбирают в зависимости от свойств горных пород, величины горного давления и его проявления, типа и конструкции крепи, назначения и срока службы выработки, а также способа её проведения. При выборе формы поперечного сечения горной выработки необходимо руководствоваться следующими основными технико-экономическими требованиями: высокая устойчивость формы при воздействии на неё горного давления, максимум полезной площади сечения, экономичность и удобство эксплуатации. Необходимыми исходными данными для оценки устойчивости контура поперечного сечения являются: f=15- коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову; р=2650 кг/куб.м- плотность вышележащей толщи пород; Н=375- глубина заложения выработки; m=0,23- коэффициент Пуассона. До проведения выработки породный массив находится в равновесном силовом состоянии. При проведении выработки равновесное состояние массива горных пород нарушается, поэтому необходимо рассчитать, прочностную характеристику горной породы. Ориентировочно определяется прочностная характеристика горной породы – предел прочности на одноосное сжатие горных пород по которым производится выработка:
sСЖ
= f*107
= 15*107
Вычисляется показатель устойчивости контура горной выработки: ПУ
= (р*g*Н)/ sСЖ
=(2650*9,81*375)/(15*107
) = 0,065 По значению показателя устойчивости выбирается материал для крепления: Рекомендации по выбору крепи на основании параметра устойчивости Пу
Тип (материал) крепи в зависимости от величины Пу
³ 0,2 0,15 – 0,2 < 0,15 £ 0,05 I, II категории трещиноватости III – V категории трещиноватости бетон, железобетон, комбинированные крепи деревянная крепь Набрызгбетон анкерная крепь без крепи (на основании проверочного расчета) Для боков проектируемой горизонтальной выработки запас прочности рассчитаем по формуле: nб
= (sСЖ
* КС
*К∞
)/ (с*g*Н*К1
) = (15*107
*1,0*0,8)/(2650*9,81*375*2,9) = 4,2 sСЖ
- предел прочности горных пород на одноосное сжатие; КС
- коэффициент структурного ослабления пород, зависящий от степени трещиноватости; К∞
- коэффициент длительной прочности, учитывающий уменьшение прочности пород во времени. К1
- коэффициент концентрации напряжений в боках выработки. Оценка запаса прочности пород в кровле выработки (причём на этом этапе оценок кровля выработки принимается плоской): nб
= (sСЖ
* Кр
*КС
*К∞
)/ (р*g*Н*К2
*л) = (15*107
*0,1*1,0*0,8)/(2650*9,81*375*1,0*0,29) = 4,2 Кр
- коэффициент, учитывающий соотношение между пределами прочности породы на растяжение и сжатие; К2
- коэффициент концентрации напряжений в плоской кровле; л = м/ (1 – м) = 0,23/(1-0,23) = 0,29 м – коэффициент Пуассона По расчётной оценке запаса прочности Вывод:
проектируемая выработка проходится с анкерной крепью прямоугольно-сводчатой формой поперечного сечения. Расчёт сечения выработки и составление паспорта крепления
Размеры поперечного сечения горизонтальных горных выработок в свету зависят от её назначения и определяются, исходя из габаритов подвижного состава и располагаемого в выработке оборудования, обеспечение пропуска требуемого количества воздуха, зазоров между выступающими частями подвижного состава и крепью, предусмотренные Правилами безопасности, числа прокладываемых в выработке рельсовых путей и способа передвижения людей. В нашем случае мы проектируем двухпутную горизонтальную выработку с рельсовым видом транспорта, поэтому в соответствии с Правилами безопасности при геологоразведочных работах, минимальная величина прохода для людей 0,7м, минимальная величина зазора тех. стороны 0,25м и зазор между единицами оборудования 0,2м Указанная ширина свободного прохода для людей и зазоров должна быть выдержана по высоте выработки не менее 1,8м от почвы (тротуара). Проходы для людей на всём протяжении выработок должны устраиваться с одной и той же стороны. Прямоугольно-сводчатые сечения используются при проходке выработок без крепи или с возведением облегчённых конструкций крепи. Высота свода в сечениях от 8,3 до 12,1м2
(двухпутные выработки) составляет Площадь поперечного сечения в свету – это площадь по внутреннему контуру установленной в выработке крепи и верху балластного слоя (проезжей части). В наше случае сечение в свету равно сечению вчерне. Расчёты размеров и площади сечения горизонтальной выработки с использованием рельсового вида транспорта при прямоугольно-сводчатой форме сечения выполняются по следующей схеме: Рассчитаем расстояние от почвы до головки рельса:
Рассчитаем ширину выработки b = 2bо
+ m + n + св
=2*1,0 + 0,7 + 0,35 +0,2= 3,25м bn
= 1,0м – ширина подвижного состава m- ширина свободного прохода для людей; n = 0,25+0,1=0,35м- зазор между оборудованием и боком выработки, с учетом противопожарного става. Определим необходимую высоту выработки по боку (до пяты свода) Определим полную высоту выработки в свету
: где hс
– высота свода. Проверяется, будет ли при рассчитанном значении высоты h
обеспечена возможность работы у забоя погрузочной машины ковшового типа. Минимальная высота выработки в свету hmin
: hmin
=
hм
+
hк
+
hвр.р.
= 2,35 + 0,2 + 0,1 = 2,65м
где hм
– максимальная высота машины с поднятым ковшом; hк
– зазор между кровлей и ковшом в верхнем его положении; hвр.р
.
– высота временного рельсового пути, оборудуемого для работы машины у забоя; принимается равным 0,1м. Рассчитанное ранее значение высоты выработки h
должно быть не менее hmin
. В противном случае высота h
принимается равной hmin
. Сечение выработки в свету
Sсв
=
b(
hб
+ 0,175
b) = 3,25(2,0 + 0,175*3,25) = 8,32м2
Принимаем ближайшее из стандартных сечений ПС-8,3 Ширина – 3450мм Полная высота – 2650мм Высота по боку – 1800мм Радиус осевой дуги – 3120мм Радиус боковой дуги – 590мм Сечение выработки в свету – 8,3м2
Площадь поперечного сечения вчерне – это площадь по наружному контуру крепи и почве выработки. Ширина выработки вчерне:
bвч
= bсв
= 3,45м, где Высота выработки вчерне: hвч
= hсв
+ hк
= 2,65 + 0,05 = 2,7м где hк
– толщина анкерной крепи по кровле, 0,05м Площадь сечения вчерне:
Расчет прочных размеров крепи
С учетом горно-геологических условий и имеющихся материалов применяем металлическую распорную анкерную крепь АР-1. Анкерная крепь АР-1 состоит из штанги со вставленным в прорезь и заваренным в ней клином , двух полумуфт, опорной плиты и натяжной гайки. Применяется в породах с крепостью более f=12. Все расчеты прочности закрепления в шпуре анкерной крепи произведены по формулам из справочника «Теория и практика применения анкерной крепи» Автор А.П. Широков. Москва «Недра» 1981г. где, ц – угол трения пород, 30град D – диаметр распорной муфты, 32см h – высота распорной муфты, 30см усж
– предел прочности породы на сжатие б – половина угла симметричного клина, 2град р1
– угол трения стали по стали,0,2град Необходимая длина анкер Lа
в кровле и высота возможного вывала пород выработки находится из выражений: Lа
= b+ L2
+ L3
=0,1+0,35+0,05=0,5м; где L2
– величина заглубления анкеров за контур возможного вывала пород (принимается равной 0,35м); L3
- длина анкера, выступающего за контур выработки, Lк
= 0,05м; аn
= полупролет выработки в проходке, м; h – высота выработки в проходке, м. - коэффициент, характеризующий устойчивость боков выработки; Принимаем длину анкера в кровле Lк
= 0,5м. В связи с тем, что ш
<
0, анкерование боков выработки не производится
Площадь кровли, поддерживаемая одним анкером, где Fк
– площадь кровли, поддерживаемая одним анкером, м2
; Рк
– прочность закрепления анкера в шпуре, пробуренном в кровле; Расстояние между анкерами в ряду: где Ln
– шаг установки анкеров по ширине выработки, м; Lу
– расстояние между рядами анкеров, м, принимается 1,5м Число анкеров в ряду: где Lb
=1,33×b=1,33×3,25=4,32м – часть периметра выработки, которая подлежит анкерованию по кровле, м. Где b – ширина выработки вчерне. Принимается 3 анкера в ряду. На основании полученных данных составляется паспорт крепления разведочной выработки, который наряду с другими важнейшими документами, является документом в соответствии с которым осуществляется проходка выработки. Он содержит все необходимые сведения о конструкции крепи и материалах, из которых она изготавливается, способе её возведения и оборудовании, которое при этом применяется. Составление паспорта крепления
I. Характеристика выработки 1. Форма поперечного сечения – прямоугольно-сводчатая 2. Сечение выработки Sвч
= 8,5м2
; Sсв
=8,3м2
3. Размеры сечения вчерне: ширина – 3450мм, высота – 2700мм, радиус осевой дуги – 3120мм, радиус боковой дуги – 590мм 4. Протяженность выработки – 380м 5. Периметр поперечного сечения вчерне P=2hб
+1,33×b = 2×1,85 + 1,33×3,45 = 8,3м II. Характеристика горных пород 1. Категория по буримости – XVIII 2. Коэффициент крепости – 15 3. Характеристика устойчивости – устойчивые III. Характеристика крепи 1. Крепление – анкерная крепь по кровле 2. Конструкция – распорная анкерная крепь АР-1 3. Материал крепи – металл 4. Расстояние между анкерами в ряду –1,45м 5. Расстояние между рядами анкеров – 1,5м 6. Диаметр анкера – 32мм, диаметр шпура – 40мм 7. Длина анкера – 0,5м, глубина шпура – 0,5м 8. Расход крепи на 1пм – 2шт Разработка паспорта буровзрывных работ
Взрывчатыми веществами (ВВ) называются взрывчатые химические соединения или механические смеси ряда химических компонентов, которые в своём составе содержат все необходимые химические элементы для реакции взрывного окисления без притока кислорода извне. Взрывание – процесс детонирования зарядов ВВ в заданной последовательности и в заданный момент времени способами, обеспечивающими безопасность взрыва. Для этой цели используют средства взрывания, с помощью которых начальный импульс передаётся заряду ВВ и, таким образом, возбуждается его детонация. Взрывные работы при проведении горных выработок выполняются в соответствии с паспортом буровзрывных работ, который состоит из схемы расположения шпуров в забое, табличных показателей по шпурам, технико-экономических показателей взрыва и мероприятий по технике безопасности. Исходными параметрами для составления паспорта БВР является площадь поперечного сечения выработки и глубина шпуров в комплекте. Одним из критериев эффективности БВР является величина коэффициента использования шпуров (КИШ). Удовлетворительными значениями КИШ можно считать для пород ХV-ХХ категорий – 0,75-0,9. При реализации паспорта БВР, совершенствуя схему расположения шпуров и некоторые другие параметры, добиваются, чтобы фактическое значение КИШ было бы не ниже принятого при проектировании. Современный ассортимент выпускаемых взрывчатых веществ по своей номенклатуре и качеству соответствуют самым разнообразным горнотехническим условиям при проведении горноразведочных выработок. На выбор ВВ особое влияние оказывают крепость пород и их обводненность, способ заряжания шпуров. Выбор средств инициирования зависит от принятого способа взрывания зарядов. Для нашего случая мы выбираем взрывчатые вещества Nobelit 216Z, который производится Навоийским горно-металлургическим комбинатом Nobelit 216Z –
предназначен для ведения взрывных работ на земной поверхности, а также на подземных работах, кроме шахт опасных по взрыву угольной пыли или горному удару. Состав Nobelit 216Z:
№
Наименование компонентов
Массовая доля, %
1. Аммиачная селитра, жидкая 82% 44,6 2. Аммиачная селитра (гранулированная) пористая 38,6 3. Нитрат натрия NaNO3
(SN pril) 9,5 4. Масло индустриальное 1,2 5. Тиомечевина 0,2 6. Воск 2 7. Парафин 2 8. Нитрат натрия (раствор) 0,3 9. Уксусная кислота (раствор) 0,18 10. Натриевый щелок NaOН (раствор) 0,14 11. Эмульгатор марки DN 2000 1,2 12. Вода 0 Техническая характеристика
Nobelit 216Z
Показатель
Ед. изм
Значение
Теплота взрыва кДж/кг 3191 Объем газообразных продуктов взрыва л/кг 929 Кислородный баланс % -0,92 Удельная энергия кДж/кг 792 Работоспособность См3
360 Плотность г/см3
1,15 Водоустойчивость Не ограничена Чувствительность к удару и трению Не чувствителен Скорость детонации км/с 3,5 Материал оболочки патрона Полиэтилен Диаметр мм 36 Масса Грамм 600 Длина мм 500 Технология ORICA Изготовитель г.Зарафшан. завод ЭВВ НГМК Определим глубину шпуров исходя из заданной скорости проходки: l
=
L
/(
T
*к*
m
*з)
=380/(61*1*3*0,85) » 2,45м, где L=380м- проектная длина штрека; T= 2мес = 61дней- время, отводимое на проходку выработки; з
- коэффициент использования шпуров. Для патронов диаметром 36мм следует применять в качестве породоразрушающего инструмента съёмные коронки КДП-40-25. Марка твёрдого сплава ВК – 15 или ВК – 11В. Основные параметры буровой коронки КДП 40-25
Типоразмер коронки
КДП-40-25 Диаметр, мм
40 Размеры посадочного конуса, мм
25 Высота коронки, мм
75 Масса коронки, кг
0,45 Буровые коронки КДП-40-25 предназначены для бурения шпуров в горных породах с коэффициентом крепости f=6ч20 по шкале проф. Протодъяконова. Тип соединения со штангой – конусное. Рекомендуемая область применения: бурение вязких, трещиноватых и абразивных пород. Буровые штанги предназначены для передачи буровой коронке энергию удара, крутящего момента и осевого усилия подачи. Буровая штанга для перфораторов с боковой промывкой отличается тем, что её хвостовик удлинён для монтажа муфты боковой промывки. Буровую штангу для перфораторов изготавливают из шестигранной стали марки 55С2 по ТУ 14-1-681-73 с конусным соединением с коронкой. Диаметр вписанной в шестигранник окружности составляет 25мм. Максимальная длина штанги в комплекте должна быть не менее, максимальной глубины шпуров. Для переносных перфораторов применяются шестигранные штанги с осевым отверстием для промывки. Буровой комплект состоит из 2-4 штанг. Мы выбираем буровой комплект, состоящий из 4-х штанг БШ25-700, БШ25-1600, БШ25-2500, БШ25-3400 длиной 700, 1600, 2500, 3400мм массой соответственно 2,8; 6,3; 9,9; 13,1кг. Рассчитаем продвигания забоя за цикл (длина уходки): Проверочный расчёт:
l
=
l
ух
*к*Т *
m
=
2,1*1*61*3 = 384,3м Длина наклонных шпуров в комплекте: Длина врубовых шпуров длинее остальных на 20%: Определим коэффициент крепости горных пород с поправкой профессора Л.И. Барона на их разрушаемость взрывом f
Б
=
f
/3 +
Рассчитаем коэффициенты относительной работоспособности ВВ определим влияние зажима пород Удельный расход эталонного ВВ по формуле М.М. Протодьяконова: q0
= 1,6 e e - коэффициент работоспособности ВВ. Определяется удельный расчётный расход ВВ: f1
- коэффициент структуры породы По формуле Н.М. Покровского определяется количество шпуров в забое: В связи с большой шириной выработки (двухпутка) один ряд клинового вруба увеличит выход негабаритов, а при увеличении массы зарядов во врубах про-изойдет большой разлет породы. В связи с тем, что бурение шпуров осуществ-ляется в крепких породах и согласно рекомендациям, эффективнее всего применить двойной клиновой вруб который состоит из 10 шпуров [4. стр292]. При этом длина первого ряда врубовых шпуров короче второго ряда на 1м. Итак, первый ряд врубов состоит из 4-х шпуров длиной по 2,0м, второй – из 6 шпуров по 3,0м. Принимаем следующее число шпуров в комплекте: врубовых – 10; отбойных – 8; оконтуривающих – 28. У почвы выработки расстояние между шпурами несколько уменьшаем. Один оконтуривающий шпур пробуривается под углом 700
для проходки канавы. Расход ВВ Nobelit 216 Z на один цикл: Средняя масса одного шпурового заряда будет равна: Расчётная масса заряда врубового шпура должна быть не менее: Масса зарядов всех врубовых шпуров: Общая масса зарядов отбойных и оконтуривающих шпуров: Средняя масса отбойного и оконтуривающего шпуров: Из условия размещения в шпуре целого числа патронов, количество патронов в каждом шпуре принимаем: Во врубовом шпуре: длиной 3м Во врубовом шпуре: длиной 2,0м принимаем 3патрона В отбойном шпуре: В оконтуривающем: Фактическая масса заряда каждого шпура будет равна: Длина шпурового заряда: врубовых l
з.вр
= к*
l
п
=
4*0,5 = 2,0м; l
з.вр
= к*
l
п
=
3*0,5 = 1,5м отбойных и оконтур. l
з.от
=
l
з.ок
= к*
l
п
=
3*0,5 = 1,5м Найдём фактический коэффициент заполнения шпуров взрывчатым веществом: Для врубовых шпуров: Для отбойных шпуров: Для оконтуривающих: Длина забойки в каждом шпуре составит: Фактический расход ВВ на цикл составит: Объём отбиваемой породы за взрыв составит: Фактический удельный расход ВВ будет равен: Расход ВВ на 1 п.м. выработки: Объём бурения в цикле составит: При выборе схемы расположения шпуров необходимо придерживаться следующих основных положений. В забоях с одной плоскостью обнажения должны предусматриваться врубовые, отбойные и оконтуривающие шпуры. Врубовые шпуры располагаются под углом 800
-850
к плоскости забоя, отбойные под углом 900
и оконтуривающие – под углом 800
-870
с наклоном в сторону проектного контура поперечного сечения выработки. Чем крепче порода, тем ближе друг к другу должны быть расположены врубовые шпуры и тем меньше относительный объём врубовой полости. Расстояние между парами врубовых шпуров при диаметре патрона 36мм и работоспособности 360 см3
40ч45 см. Расстояние между отбойными шпурами, оконтуривающими и врубовыми, должны быть, не более, преодолеваемой взрывом ЛНС (линии наименьшего сопротивления W – кратчайшего расстояния от заряда до свободной поверхности, образованной взрывом предыдущих зарядов) 0,5м. У почвы выработки расстояние между шпурами может быть несколько уменьшено, а у кровли, соответственно, несколько увеличено. Расстояние от контура выработки до устьев оконтуривающих шпуров принимается равным 15ч20 см. Расчёт взрывной сети
Для производства взрывных работ принимаем электрический способ взрывания с последовательным соединением электродетонаторов с семью степенями замедления. Принятый способ взрывания максимально безопасен для взрывного персонала, а принятая схема взрывания не только проста, но и надёжна т.к. легко позволяет проверить правильность коммутации взрывной сети. В качестве средств взрывания будем применять электродетонаторы
марки ЭД-8-Э
с жёстким креплением мостика, нормальной мощности, предназначенные для мгновенного взрывания и электродетонаторы короткозамедленного действия марки ЭДКЗ
Шпуры в комплекте взрываются в определённой последовательности: первый ряд врубов; второй ряд врубов; отбойные; оконтуривающие справа; оконтуривающие слева; оконтуривающие по кровле выработки и нижние оконтуривающие. Число ступеней замедления оптимальное – 7. Техническая характеристика электродетонаторов
ЭД-8-Э
ЭДКЗ
Безопасный ток, А
0,18 0,18 Сопротивление, Ом.
3,5 3,5 Наружный диаметр, мм
7,2 7,7 Длина, мм
60 72 Длина провода ЭД, м
2,0 2,0 - 6 Интервал, мс.
0 25;50;75;100;150;250. В качестве источника тока для инициирования электродетонатора применяем конденсаторный взрывной прибор ПИВ-100м
, который предназначен для инициирования до 100 последовательно соединённых и одиночных электродетонаторов с нихромовым мостиком накаливания нормальной чувствительности при внешнем сопротивлении взрывной сети до 320 Ом. ПИВ-100м имеет омметр и пакетный переключатель Техническая характеристика ПИВ-100м [4]
Показатель
Ед изм
Значение
Исполнение РВ Источник питания сухие элементы Напряжение на конденсаторе В 600 Максимальное сопротивление взрывной сети Ом 320 Емкость конденсатора-накопителя мкФ 9 Время заряжения конденсатора мс не более 8 Размеры мм 195х126х95 Масса кг 2,7 Расчет электровзрывной сети
Независимо от способа соединения электродетонаторов в цепь (последовательное, параллельное и параллельно-последовательное) для безотказного взрывания необходимо, чтобы в каждый из них поступал ток величиной не менее гарантийного, значение которого приводятся в характеристике электродетонатора. Сечение жилы магистральных проводов должно быть не менее 0,75мм2
, а участковых и соединительных проводов–0,5мм2
. В качестве соединительных проводов применяем провод ВМП.
В качестве магистральных проводов применяем провод марки ВМВЖ:
Параметр
ВМП
ВМВЖ
Диаметр жил 0,8 1,2 Площадь поперечного сечения, мм2
0,5 1,13 Число проволочек: - медных, стальных 1 1 Сопротивление, Ом/м 0,04 0,14 Материал изоляции жилы полиэтилен полиэтилен Наружный диаметр провода, мм 2,3 2,7 Длину магистрального провода (с учётом запаса на катушке) принимаем равной 0,15км. Сопротивление магистрального провода мы можем найти по следующей формуле: Длину соединительных проводов принимаем равной 20метров. Сопротивление соединительного провода мы можем найти по следующей формуле: Принимая последовательное соединение 46 электродетонаторов, определим ток, проходящий через каждый электродетонатор: По правилам безопасности, при последовательном соединении до 300 электродетонаторов, гарантийный ток должен быть не менее 1,3 А. Условие безотказности взрыва: и магистральных соответственно. следовательно, условие безотказности взрыва соблюдено.
Из расчёта видно, что принятая схема электровзрывания удовлетворяет всем требованиям безотказности взрывания. Основные показатели буровзрывных работ
1. Подвигание забоя за цикл: Lух = 2,1 м 2. Выход породы за цикл: V = LухSвч V = 2,1*8,5 = 17,85 м3. 3. Наименование ВВ– Nobelit 216Z; наименование СВ – ЭД-8Э, ЭДКЗ 4. Способ инициирования – прямой 5. Способ взрывания – электрический 6. Способ заряжания – ручной 7. Наименование вруба – вертикальный двойной клиновой 8. Материал забойки – глина 9. Радиус опасной зоны – 150м 10. Диаметр шпуров – 40 мм 11. Глубина шпуров: врубовых 2,0м; 3,0м; 12. отбойных 2,45 м; оконтуривающих 2,45м. 13. КИШ – 0,85 14. Количество шпурометров на цикл 114,2пм 15. Количество шпурометров на 1п.м. – 54,4м/м. 16. Количество шпурометров на 1м3 – 6,4м/м3. 17. Число шпуров на цикл – 46 шт. 18. Расход ВВ на цикл: QВВ = 86,4кг. 19. Расход ВВ на 1м3 – 4,84кг/м3. 20. Расход ЭД на цикл – 46шт 21. Расход соединительных проводов на цикл – 20м 22. Время проветривания – 0,5ч Параметры БВР
Номер шпуров Наименование шпуров Угол наклона, град Глубина шпура, м Масса шпурового заряда, кг Длина заряда, м Очередность взрывания Тип ЭД, интервал замедления, мс 1-4 Врубовые 80 2,0 1,8 1,5 1 ЭД-8-Э 5-10 Врубовые 80 3,0 2,4 2,0 2 ЭДКЗ-25 11-18 Отбойные 90 2,45 1,8 1,5 3 ЭДКЗ-50 19-24 Оконтур 85 2,45 1,8 1,5 4 ЭДКЗ-75 33-38 Оконтур 85 2,45 1,8 1,5 5 ЭДКЗ-100 25-32 Оконтур 85 2,45 1,8 1,5 6 ЭДКЗ-125 39-46 Оконтур 85 2,45 1,8 1,5 7 ЭДКЗ-150 Разработка паспорта проветривания
Выбор схемы проветривания: Основной задачей проветривания тупиковых выработок является поддерживание установленных Правилами безопасности параметров рудничной атмосферы. Исходя из горнотехнических и горно-геологических условий данной выработки, наиболее приемлемым будет является комбинированный способ проветривания (выработка не опасна по газу и пыли). Комбинированный способ проветривания рекомендуется Правилами безопасности как основной. Его используют в выработках протяжённостью более 300м. Комбинированный способ проветривания тупиковых выработок представляет собой сочетание нагнетательного и всасывающего способов. Он позволяет до максимума сократить время удаления газов и особенно целесообразен для проветривания протяжённых выработок большой площадью сечения, а также при скоростных проходках. Основным недостатком этого способа в обычных условиях является наличие двух вентиляторных установок. Необходимость регулирования режимов их работы и увеличение эксплуатационных затрат. Учитывая то, что данная горная выработка имеет большую протяжённость 380м, площадь поперечного сечения – 8,5м2
, и неопасна по газу и пыли, принимаем комбинированный способ проветривания. При его использовании по всей длине трубопровода прокладывается только всасывающий трубопровод, а в призабойной части выработки – трубопровод, по которому в рабочую зону подается воздух из незагрязненной части выработки. Нагнетательный вентилятор устанавливаемый в выработке должен располагаться от забоя на расстоянии не менее длины зоны отброса газов L
з.о
.
. Найдём длину зоны отброса газов по формуле: Где По Правилам безопасности отставание трубопровода от забоя допускается в горизонтальной выработке не более чем на 10м. Исходя из этого, длина нагнетательного трубопровода будет равна. L
Т
= 110 – 10 = 100м Принимаем длину всасывающего трубопровода 380м, так как всасывающий трубопровод устанавливается на расстоянии не менее 18ч20 м от забоя, а всасывающий вентилятор должен располагаться не ближе чем в 20м от устья штрека во избежание подсасывания загрязнённого воздуха. Расчёт подачи свежего воздуха для разжижения вредных газов от взрывных работ при комбинированном способе проветривания:
Количество воздуха необходимого для проветривания (подаваемое в забой), исходя из разбавления газов после взрывных работ по обводненным породам, по формуле В.И. Воронина для нагнетательного вентилятора: А - масса ВВ, взрываемого в одном цикле проходки; Количество воздуха, удаляемого из забоя всасывающим вентилятором при отсутствие перемычки на границе зоны отброса газов: QЗ.ВС
= 1,3* QЗ
= 1,3*220,6 = 286,8 м3
/мин = 4,78м3
/сек Проверяем полученное значение Для эффективного выноса пыли из проектируемой выработки, скорость движения воздушной струи по штреку лежит в допустимых пределах Определим количество воздуха исходя из минимальной скорости движения воздуха. Количество воздуха по числу людей одновременно работающих в забое. Если в выработке не ведутся работы, связанные с пылеобразованием и отсутствуют другие вредные вещества, подача воздуха должна составлять не менее 6 м3
/мин на каждого человека, считая по наибольшему числу людей в выработке: Таким образом, для дальнейших расчётов принимаем количество воздуха на забой, исходя из разбавления газов после взрывных работ Количество воздуха, удаляемого из забоя всасывающим вентилятором: Выбор типа и диаметра вентиляционного трубопровода. Тип вентиляционных труб должен соответствовать площади поперечного сечения и длине выработки. Диаметр вентиляционных труб выбирается из расчёта, чтобы скорость движения воздушной струи по трубопроводу не превышала 20м/с. Для нагнетательного вентилятора принимаем текстовинитовые гибкие вентиляционные трубы. Их главное достоинство – небольшая масса и невысокое аэродинамическое сопротивление. Принимаем для нагнетательного вентилятора трубы из прорезиненной ткани (тип МУ) диаметром 500мм. У гибкого трубопровода в один из швов вмонтированы специальные крючки, с помощью которых он подвешивается к анкерной крепи Скорость движения воздуха по трубопроводам удовлетворяет требованиям безопасности Техническая характеристика гибких труб
Диаметр, м
0,5 Тип
МУ Тканевая основа
Чефер Покрытие двустороннее
негорючей резиной Масса 1 м, кг
1,6 Длина, м
20 Коэффициент аэродинамического сопротивления, Нс2
/м4
0,0030 Для стыковки гибких труб друг с другом в их концы вмонтированы стальные разрезные пружинящие кольца. Для соединения соседних звеньев пружинное кольцо одного звена сжимают и вводят внутрь другого. При включении вентилятора стык самоуплотняется. Для всасывающего вентилятора принимаем металлические вентиляционные трубы. Учитывая длину всасывающего трубопровода, для приведения аэродинамического сопротивления в оптимальный предел значений принимаем диаметр всасывающего трубопровода равным 0,6м. Скорость движения воздуха по трубопроводам удовлетворяет требованиям безопасности Расстояние от конца всасывающего трубопровода принимаем: Техническая характеристика металлических труб
Диаметр, м
0,6 Материал
металл Длина звена, м
4 Масса 1 м трубы, кг
35,7 Коэффициент аэродинамического сопротивления, Н*с2
/м4
0,0030 Расчёт аэродинамических параметров трубопроводов
Проветривание проектируемой горной выработки при её проведении осуществляется с помощью вентиляторов местного проветривания. Аэродинамическими параметрами трубопровода являются аэродинамическое сопротивление, воздухопроницаемость и депрессия. По трубам воздух движется за счет разности давлений у их концов, которая затрачивается на преодоление сопротивлений, оказываемых ими. Аэродинамическое сопротивление трубопровода при любой форме его сечения определяется по формуле: где Найдём аэродинамическое сопротивление трубопровода:
- для всасывающего вентилятора: где - для нагнетательного вентилятора: Найдём воздухопроницаемость трубопроводов:
- коэффициент подсосов для всасывающего трубопровода: LТ
=380м- длина всасывающего трубопровода, м; R1
=95 - аэродинамическое сопротивление всасывающего трубопровода; - коэффициент утечек для нагнетательного трубопровода 1,08 Депрессия вентиляционных трубопроводов:
Общая депрессия, которую должен преодолеть вентилятор: где Под депрессией вентиляционного трубопровода понимаются потери напора.
Статическая депрессия трубопровода (статистический напор вентиляторов): Депрессия вентилятора, необходимая для преодоления сопротивления трубопровода определяется по формуле: - для всасывающего трубопровода hвс
ст
= 1,25*4,782
*95 = 2713 Па - для нагнетательного трубопровода hН
ст
= 1,07*3,72
*62 = 908 Па В действительности, в трубопроводе из-за утечек расход воздуха по длине трубопровода непостоянен, поэтому при расчёте мы пользовались среднегеометрическим значением. Депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе – зависит от степени турбулентности воздушного потока и количества стыков между отдельными звеньями: где Приближённо депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе может приниматься равной 20% от статической депрессии: hМ
= 0,2* hН
ст
= 0,2*908 = 182 Па В металлическом трубопроводе депрессия на преодоление сопротивлений на стыках невелика, и ею можно пренебречь. Динамическая депрессия гибких трубопроводов: - для всасывающего трубопровода: hд
= 16,92
* 1,222/2 = 175 Па - для нагнетательного трубопровода: hд
= 18,82
* 1,222/2 = 216 Па Теперь подсчитаем общую депрессию для всасывающего и нагнетательного трубопровода:
- для всасывающего трубопровода: hвс
= 2713 + 175 = 2888 Па - для нагнетательного трубопровода: hн
= 908 + 182 + 216 = 1306 Па Необходимая производительность вентиляторов:
- для всасывающего трубопровода
QВС
= КУ
*QЗ.ВС
= 1,25*4,78 = 6,0 м3
/сек = 360 м3
/мин КУ
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||