Проходка автотраспортного уклона на руднике "Восход"

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Виды обнажения подземных выработок

1.1 Виды уклонов шахт

1.2 Оборудования, используемые при проходке наклонных стволов

1.3 Меры безопасности при проходке наклонных стволов

1.4 Борьба с горным давлением

2. Краткая характеристика района и площадки строительства автотранспортного уклона рудника «Восход»

2.1 Решения и показатели по генеральному плану

2.2 Основные планировочные решения, мероприятия по благоустройству и обслуживанию территории

3. Проходка автотранспортного уклона на руднике «Восход»

3.1 Паспорт буровзрывных работ

3.2 Расчет вентиляции

3.3 Уборка пород

3.4 Крепление

4. Техника безопасности

5. Охрана окружающей среды

6. Рекультивация нарушенных земель

7. Технико-экономические обоснования

8. Выявление актуальных проблем припроходки автотранспортного уклона и пути их решения (специальная часть)

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Хром и его соединения активно используются в промышленном производстве, особенно в металлургии, химической, огнеупорной промышленности [1].

Хромирование начали применять в промышленности с конца двадцатых годов нашего столетия. Этот процесс существенно отличается от большинства других катодных гальванических процессов в силу ряда химических, электрических и технологических особенностей. Несмотря на некоторую свою «необычность», хромирование получило очень широкое распространение. Вряд ли можно назвать другое гальваническое покрытие, обладающее более обширным ассортиментом технически полезных свойств и используемое в более разнообразных областях промышленности.

К хромовым рудам, используемым в различных отраслях народного хозяйства, предъявляются определённые требования. Наиболее ценные хромовые руды (сырьё для получения феррохрома) должны содержать не менее 40% Cr2О3. Для производства чугунов повышенной прочности, жаропрочности, кислотоупорности используются хромовые руды с содержанием Cr2О3 35-40%, для изготовления огнеупоров - не ниже 32%, для производства хромовых солей - не ниже 34-37%.

Актюбинская область обладает уникальной минерально-сырьевой базой [2]. На её территории сосредоточено около 10% разведанных и 30% прогнозных ресурсов углеводородного сырья (нефть, газ и газовый конденсат) Казахстана, все запасы отечественного хрома, 55% никеля, 40% титана, 34% фосфоритов, 4,7% цинка, 3,6% меди, 2% алюминия и 1,4% угля от общих запасов Республики. Поисково-разведочные работы ведутся на месторождениях: Жанажол, Кенкияк, Шубаркудук, Жаксымай, Алибек-Мола, Кожасай и др. Химически чистые хромовые соли, на базе местного сырья, производит Актюбинский завод хромовых соединений. АО "Ферросплав" производит металлический хром и безуглеродистый феррохром. Кроме основной продукции, выпускается карбид кальция, жидкое стекло и огнеупорные изделия. Около 90% продукции завод отгружает на экспорт в Европу, Америку, Японию, Южную Корею и страны СНГ. Продолжает расширять своё производство Актюбинский лакокрасочный завод, а также химический комбинат (г. Алга), производящий бор, серную и борную кислоту, большой ассортимент минеральных удобрений. В области развивается машиностроение и металлообработка, легкая и пищевая промышленность.



1. Виды обнажения подземных выработок

Существенными классификационными признаками средств труда, к которым относится горная выработка, могут быть её назначение, срок службы (время функционирования), пространственное расположение, размеры, форма и принцип работы [1].

Классификация горных выработок по назначению:

По назначению различают разведочные и эксплуатационные выработки (вскрывающие, подготовительные, очистные и специальные). Однако более правильное - деление их на классы (очистные и обслуживающие выработки), группы, подгруппы и виды. Так, обслуживающие состоят из трех групп (вскрывающие, подготовительные и специальные), вскрывающие из двух подгрупп (главные и вспомогательные), а вспомогательные - из многих видов (вентиляционные, людские, породные и т.д.).

Классификация горных выработок по времени функционирования:

По времени функционирования обслуживающие горные выработки можно классифицировать на долговременные или капитальные (действуют более десяти лет), кратковременные или участковые (срок службы до десяти лет) и временные (функционируют до года). К первым относятся все вскрывающие, ко вторым - большая часть подготовительных, к третьим - косовичники, печи и аналогичные выработки (очистные согласно рассмотренному признаку классифицировать нельзя, так как они постоянно обновляются, перемещаясь по месторождению полезного ископаемого).

По расположению:

Расположение горных выработок играет важную роль в конструировании схем вскрытия и подготовки шахтного поля, выборе способов разработки и проветривания, решении других производственных задач; он всегда привязывается к определенному ориентиру, в качестве которого могут быть:

земная поверхность (тогда по отношению к ней отличают открытые и подземные выработки);

горизонтальная плоскость (соответственно вертикальные, наклонные и горизонтальные выработки);

центр шахтного поля (центральные, фланговые, северные, южные, восстающие, диагональные и другие выработки);

месторождение полезного ископаемого (пластовые выработки, если они проходят по этому месторождению, или полевые, когда минуют его).

Ориентиром могут служить и соседние горные выработки, относительно к которым различают опережающие, отстающие, параллельные, верхние, нижние и т.д.

По размеру:

Общепринятой классификации выработок по размерам не существует. Обслуживающие, как правило, имеют значительную протяженность при сравнительно малом поперечном сечении; очистные условно делятся на длинные (лавы от 50 до 500 м), на выработки умеренной длины (полосы от 10 до 50 м) и короткие (камеры, заходки, уступы до 10 м).

По форме:

Строгой классификации обслуживающих горных выработок по внешней конфигурации также нет. Из всего многообразия их форм можно выделить два класса: с вытянутой простой трассой и криволинейной сложной (спиральной, закругленной, эллиптической). Последние встречаются реже в рудничной промышленности.

Существует общепринятая классификация выработок по формам поперечного сечения, то есть расположенного перпендикулярно трассе. Они бывают прямоугольные, квадратные, круглые, овальные, трапециевидные, полигональные, сводчатые [2].

Внешний вид очистных выработок определяется формой их забоя: плоской прямолинейной, ступенчатой, криволинейной. Форма поперечного сечения здесь чаще прямоугольная.

По принципам работы:

Сам по себе принцип работы для горных выработок не характерен. А вот способы их поддержания и охраны (в основном креплением) играют исключительно важную роль. Это довольно сложная и многогранная задача, требующая специального рассмотрения [3].

Устье выработки - место примыкания её к земной поверхности или другой выработке гораздо большего поперечного сечения.

Забой - поверхность горных пород или полезного ископаемого, на которую воздействуют орудиями труда с целью направленной выемки (отбойки), в результате чего он перемещается, а выработка удлиняется. Это основной процесс при подземной добыче руды.

Форма забоя зависит от размеров выработки, горно-геологических условий, физико-механических свойств пересекаемых пород, применяемых орудий труда и конкретных задач. Чаще он плоский, но может быть ступенчатым, уступным и т.д.

Когда выработка достигнет своей проектной длины, её забой закрепляют (консервируют), и он прекращает своё существование, преобразуясь в торец (стенку).

Забой и устье, следовательно, не могут быть постоянными элементами обслуживающих горных выработок.

Сопряжения - характерный элемент всех выработок, за исключением тех, которые имеют малый размер поперечного сечения (шпуры, скважины и др.) [2].

Постоянными элементами обслуживающих наклонных горных выработок являются бока (стенки - у вертикальных), почва и кровля, а действующих очистных - забой, рабочее и выработанное пространство, почва кровля и сопряжения. Бока имеют короткие очистные выработки и полосы.

Основными классификационными признаками подземных горных выработок считаются их пространственное расположение и назначение.

Эксплуатационные шахтные стволы бывают главные и вспомогательные. Первые служат для подъёма полезного ископаемого на поверхность, вторые подразделяются на вентиляционные (для проветривания), водоотливные (для откачки воды из шахты), закладочные (для спуска соответствующих материалов) и другие [1].

Главные стволы нередко выполняют одновременно несколько функций и различаются по основному назначению. Иногда их именуют по виду подъёмных сосудов - скиповые, клетевые или скипо-клетевые. Если ствол предназначен для выяснения структуры горных пород, то его называют разведочным. Обычно он имеет небольшое поперечное сечение прямоугольной формы.

1.1 Виды уклонов шахт

Шахта - производственный объект, осуществляющий добычу полезного ископаемого с помощью системы подземных горных выработок [3].

До середины 20 века под термином "Шахта" понималась вертикальная или наклонная горная выработка, пройденная с поверхности земли по полезным ископаемым для разведки или вскрытия месторождений.

Современная шахта представляет собой взаимосвязанную производственную систему подземного хозяйства и технологического комплекса поверхности шахты.

Наряду с сетью подземных горных выработок и комплексом зданий (помещений), сооружений и устройств на поверхности, составными элементами шахт служат: устройства, оборудование, а также средства механизации и автоматизации производственных процессов; оборудование и устройства энергоснабжения; средства и устройства, обеспечивающие безопасную и комфортную работу; средства связи и управления; сооружения и средства, обеспечивающие охрану окружающей среды [4].

Характер ведения горных работ на шахте связан с видом и условиями залегания полезных ископаемых, которые предопределяют средства и способы добычи, организацию работ, режим работы горного предприятия. В единой структуре шахт можно выделить взаимосвязанные в пространстве и во времени зоны ведения очистных работ, работ по воспроизводству фронта очистной выемки, работ, связанных с шахтным транспортом, вентиляцией шахты, дегазацией, водоотливом, энергообеспечением и др. Деятельность шахт в условиях разработки залежей, опасных по газу, внезапным выбросам и суфлярным выделениям, при выделении в шахтную атмосферу взрывоопасных или токсичных газов предопределяет особый режим работы подземного предприятия.

Современная шахта - предприятие, добыча полезных ископаемых на которых, как правило, ведётся на принципах комплексной механизации и автоматизации.

Очистные забои рудных шахт, выемка полезных ископаемых в которых осуществляется в процессе буровзрывных работ, оснащены самоходными буровыми, погрузочными, погрузочно-доставочными и другими машинами и оборудованием [3].

Подготовительно-нарезные работы и горнопроходческие работы характеризуются широким развитием комбайновой технологии на рудниках различных видов самоходного безрельсового оборудования, самоходных полков и другие. Все эти и другие основные и вспомогательные работы и производственные процессы, средства механизации и автоматизации, которыми они обеспечиваются, а также горные выработки, где они осуществляются, на современных шахтах взаимоувязаны в технологических схемах горнодобывающего предприятия. Наряду с шахтами, использующими традиционные технологии, на современном этапе организовано горнодобывающее производство на гидрошахтах, а также на шахтах, действующих на нефтяных месторождениях.

Срок существования шахт устанавливается технико-экономическим расчётом, который зависит от обеспеченности соответствующими запасами полезных ископаемых, вида добываемого сырья, производственной мощности предприятия и других факторов. Обычно этот срок составляет 15-40 лет. Минимальные сроки существования шахт 15-20 лет. Иногда золоторудные шахты, а при небольшой мощности также другие предприятия, эксплуатирующие богатые месторождения некоторых металлов, ценных видов неметаллического сырья, действуют 5-10 лет. Максимальные сроки 100 лет и более (в редких случаях), но обычно 40-50 лет у крупных угольных (сланцевых), а также рудных шахтах. При значительных запасах полезных ископаемых, определяющих длительную службу шахт, на предприятии производится реконструкция или техническое перевооружение. В случае изменения горно-геологических, гидрогеологических или технико-экономических условий разработки месторождения может производиться консервация шахт, а после полной отработки или списания балансовых запасов месторождения и при отсутствии перспектив их прироста - ликвидация шахт (порядок и условия их проведения регламентируются специальной инструкцией).

Штольня - горизонтальная или наклонная горная выработка, имеющая выход на земную поверхность и обычно предназначенная для добычи полезных ископаемых или обслуживания горных работ. Является основной вскрывающей выработкой при разработке месторождений в районах с гористым рельефом [4].

В зависимости от назначения штольни бывают вентиляционными, эксплуатационными, разведочными, водоотливными, очистными и др.

Штольни служат: 1) для разведки месторождения; 2) для отведения воды из рудника; 3) для проветривания его; 4) для уменьшения высоты подъема воды из выработок, лежащих ниже горизонта штольни; 5) для проведения воды к подземным машинам; 6) для доставки добытых ископаемых на поверхность и необходимых для производства материалов в рудниках; 7) для производства очистной добычи, когда штольня проводится по месторождению. Они разделяются так: разведочные штольни - исследуют детально более верхние горизонты месторождения, в отличие от глубоких штолен при глубоком залегании. Наследственный или главный - водоотливные штольни, при их проведении устанавливается известное право пользования ими. Окружные штольни - это длинные штольни, отводящие воду из целой системы рудников. Откаточные, вентиляционные штольни служат для откатки, для проветривания. Обводные штольни - проводятся вокруг шахт для удержания притока поверхностных вод.

Наклонный ствол - наклонная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и служащая для тех же целей, что и вертикальный ствол. Наклонный ствол в большинстве случаев проводят по пласту, реже - по породам [3].

Ствол оборудуется канатным подъёмом для выдачи полезного ископаемого в вагонетках или скипах либо конвейерами. Применение рельсового транспорта практикуется при углах наклона до 35°. При больших углах наклона применяют скиповой подъём. На крупных шахтах стволы с углом наклона до 18° оборудуют конвейерами.

Достоинства наклонных стволов для вскрытия шахтного поля: возможность полной конвейеризации для выдачи полезного ископаемого от очистного забоя до поверхности, большая производительность ствола, сокращение сроков строительства шахты и меньшие по сравнению с вертикальными стволами капитальные затраты. Недостатки: большая длина ствола по сравнению с вертикальными при вскрытии одного и того же пласта, большая стоимость поддержания и обслуживания.

При вскрытии месторождения наклонным стволом, пройденным в породах лежачего бока параллельно месторождению, от ствола шахты до рудного тела проводят квершлаги, длина которых значительно меньше, чем при вскрытии вертикальным стволом. Разница в длине квершлагов тем ощутимее, чем меньше угол падения месторождения и чем глубже оно расположено. Вспомогательные стволы на флангах месторождения в этом случае могут быть также наклонными или вертикальными.

При вскрытии наклонным стволом, пройденным по месторождению, квершлаги отсутствуют, и стоимость проходки ствола частично окупается попутно добываемой рудой. Однако, кроме недостатков, присущих любому наклонному стволу, в этом случае возникает необходимость оставления охранного целика с обеих сторон от ствола; ширина этого целика возрастает с глубиной разработки.

Вскрытие наклонным стволом (рисунок 1.1) по месторождению может оказаться целесообразным только для тонких, слаборазведанных пологопадающих и наклонных жил с небольшой глубиной распространения.

Недостатки, присущие наклонным стволам, ограничивают область их применения.

Рисунок 1.1 - Схема вскрытия наклонным стволом

1- главный подъемный ствол; 2 - вспомогательный наклонный ствол на фланге месторождения; 3 - границы зоны сдвижения.

Когда подъем руды осуществляется с помощью подъемной машины в скипах или вагонетках, наклонные стволы целесообразно применять для вскрытия рудных тел с углом падения от 10 до 30°. В этом случае недостатки наклонных стволов компенсируются резким уменьшением длины квершлагов по сравнению со вскрытием вертикальным стволом.



1.2 Оборудования, используемые при проходке наклонных стволов

Выбор комплекта оборудования для проведения наклонной подземной горной выработки зависит от горнотехнических условий, объёмов работ и объективных возможностей предприятия по приобретению требующихся машин и механизмов [4].

Расположение наклонного ствола по месторождению позволяет отказаться от проходки квершлагов, сократить время на подготовку. При этом снижается стоимость проходки ствола вследствие попутной добычи руды. Область применения такого заложения ствола ограничивается необходимостью оставления охранного целика. Наклонные стволы чаще применяются при вскрытии месторождений небольшой мощности и неглубокого залегания. Наклонный ствол в породах лежачего бока, параллельный к контакту месторождения или к линии сдвижения пород лежачего бока, закладывается в том случае, если угол контакта или сдвижения меньше угла напластования. При этом уменьшается или полностью исключается длина вскрывающих квершлагов по сравнению со вскрытием вертикальным стволом.

Сложность и большая стоимость проходки наклонного ствола, увеличение затрат времени на спуско-подъемные операции, трудность поддержания в процессе эксплуатации снижают эффективность этого способа вскрытия.

Вскрытие штольней применяют при отработке месторождений в гористой местности. Каждый горизонт вскрывают или отдельной штольней, или кроме штольни проходят слепые стволы и капитальные рудоспуски для отработки нескольких горизонтов. По капитальным рудоспускам перепускают руду на капитальную штольню. Штольню можно располагать со стороны лежачего или висячего бока, параллельно или диагонально относительно месторождения [3].

Устье штольни необходимо располагать в местах, не подверженных завалам, осыпям или снежным лавинам, затоплению паводками или ливневыми водами. Размеры площадок перед устьем штольни должны обеспечить удобное размещение поверхностных сооружений и подъездных путей.

При вскрытии месторождений штольней достигается более низкая стоимость проведения и поддержания главной вскрывающей выработки, транспортирования руды, отсутствуют перегрузочные сооружения (дозаторная, бункера, камеры опрокидывания), уменьшаются затраты на водоотлив, не требуются и подъемные машины.

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 [5].

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.

Проходческий комбайн - горная машина, предназначенная для разрушения массива горных пород, погрузки горной массы в транспортные средства (вагонетки, конвейер, перегружатель и др.). Применяется при проходке горных горизонтальных и наклонных выработок, стволов, строительстве тоннелей. Различают проходческие комбайны избирательного и сплошного разрушения [4].

Проходческие комбайны избирательного разрушения - машина со стреловидным исполнительным органом с фрезерной коронкой, снабжённой, как правило, резцовым режущим инструментом, обеспечивающим разработку забоя любой формы поперечного сечения (рисунок 1.2). Такой комбайн может выполнять раздельную выемку и транспортировку полезных ископаемых и вмещающих его пород. Современные проходческие комбайны избирательного разрушения характеризуются возможностью использования сменных фрезерных коронок в различных горно-геологических условиях, навесного оборудования для выполнения вспомогательных операций (подъёма верхних элементов крепи, анкерования кровли и боков выработки и т.д.), приспособлений для обеспечения устойчивости комбайна в наклонных выработках, средств автоматизации режима работы (лазерный контроль за направлением движения, программное управление и т.д.) и элементов диагностики.

Рисунок 1.2 - Проходческий комбайн

Проходческие комбайны избирательного разрушения подразделяют на машины: лёгкого типа (с массой до 20-25 т, мощностью двигателя исполнительного органа до 60-80 кВт), обеспечивающие разрушение горных пород с пределом прочности на одноосное сжатие cж до 70-80 МПа при сечении выработок до 20-25 м2; среднего типа (35-50 т, 100-160 кВт) для разрушения горных пород с cж до 100-110 МПа при сечениях до 35 м2; тяжёлого типа (до 100-110 т, до 300-400 кВт) для горных пород с cж до 140-150 МПа при сечениях до 40-45 м2. Все типы комбайнов оборудуются, как правило, гусеничным ходом. Средняя скорость проведения выработок такими комбайнами 140-160 м/месяц, максимальная - до 1500 м/месяц, производительность проходческого комбайна втрое выше, чем при буровзрывной проходке. Проходческие комбайны избирательного разрушения тяжёлого типа используются в горной промышленности и тоннелестроении.

Проходческие комбайны сплошного разрушения отличает наличие исполнительного органа роторного типа с буровой коронкой, снабжённой, как правило, шарошечным инструментом и специальными ковшами, одновременно разрушающей весь забой и обеспечивающей захват и погрузку горной массы. Диаметр буровой коронки проходческого комбайна от 4 до 10 м (наиболее распространённый - 5-6 м); комбайны могут быть оборудованы дополнительными фрезами для придания выработкам арочной формы. Проходческие комбайны сплошного разрушения проводят выработку в основном тоннельного (также шахтного) типа в крепких горных породах с cж до 180 МПа. Масса машин при диаметре 5-6 м - до 200 т, мощность двигателей исполнительного органа 500-700 кВт.

Рисунок 1.3 - Современные проходческие комбайны сплошного разрушения.

Современные проходческие комбайны сплошного разрушения (рисунок 1.3) характеризуются наличием средств автоматического управления и элементов диагностики. Ведутся работы по снижению массы комбайнов и их энерговооружённости путём совершенствования конструкций распорно-шагающих устройств и исполнительного органа [4].

Проходка стволов комбайнами имеет ряд преимуществ не только перед буровзрывным, но и перед роторным бурением, которое пока еще не позволяет бурить стволы большого диаметра на заданную глубину и обеспечивать при этом жесткие требования к их вертикальности. При комбайновом способе проходки осуществляется непрерывный технологический процесс благодаря совмещению во времени основных трудоемких операций: разрушения породы в забое, погрузки породы и крепления ствола. Комбайны превышают в 2 - 3 раза средние темпы проходки стволов по сравнению с обычными проходческими комплексами. При механическом разрушении пород не происходит нарушения породных стенок ствола взрывом, что позволяет уменьшить толщину постоянной крепи. Было сооружено пять стволов, при этом установлены мировые рекорды производительности труда проходчиков. Шарошечный инструмент комбайна СК-1у оказался работоспособным при проходке пород с коэффициентом крепости 15. Комбайн СК-1у был хорошо управляемым дистанционно с поверхности, что очень важно в период проходки по взрывоопасным пластам. Бригада, обслуживающая комбайн, состоит из трех человек (машиниста и двух помощников), которые выполняют в основном функции операторов. Основные трудозатраты возникают при выполнении проходческого цикла с креплением наклонного ствола, наращиванием става вентиляционных труб заменой режущего инструмента. Устройство стволопроходческого комбайна СК-1у, созданного на базе комбайна ПД-2. Исполнительный породоразрушающий орган планетарного типа состоит из двух дисков, на которых укреплено 20 резцов или шарошек. При напорном усилии на забой 900 кН обеспечивается рабочий ход исполнительного органа 1,3 м при диаметре ствола в проходке 7,7 м (в свету 7 м). Установленная мощность электродвигателей составляет 475 кВт, в том числе главного привода 400 кВт. Комбайн имеет массу 196 т. По сравнению с комбайном ПД-2 напорное усилие на забой увеличено на 300 кН. При оснащении комбайна вместо резцов штыревыми шарошками можно разрушать породы. Комбайн подвешивается в стволе через гидроусилительную систему и состоит из трехэтажного каркаса, на котором монтируются шарошечный или резцовый исполнительный орган с приводом. Для выдачи породы из забоя служит пневмоэлеватор, который подает пульпу в бункер. Скипо-клетевой установкой вместимостью 3 м. куб. пульпа выдается на поверхность и в специально переоборудованных автосамосвалах транспортируется в отвал. Комбайн распирают в стволе устройством (в виде трех лыж) в бетонную крепь ствола. Наращивание трубопроводов в стволе осуществляется с помощью телескопного механизма. Параллельно с выемкой породы возводят монолитную бетонную крепь с помощью металлической опалубки 4 высотой 3,9 м со спиральным поддоном, створки которой отрываются от бетона с помощью гидравлической системы. Для управления всеми механизмами и пневмо-гидросистемами имеется централизованный пульт, расположенный рядом с редуктором главного привода. Комбайн может управляться также дистанционно с поверхности и работать без присутствия людей в забое. При бурении ствола машинист находится на пульте комбайна и осуществляет следующие операции: включает и выключает двигатели исполнительного органа и привода насоса масло смазки, цилиндров распора и принудительной подачи; подает сигналы для работы скипового подъема и для управления четырьмя лебедками подвески комбайна. Также управляет загрузкой скипов и цилиндрами распора комбайна; регулирует усилие подачи. Конструкция комбайна предусматривала возможность перехода на буровзрывной способ проходки. Удельный расход энергии на разрушение 1м. куб. породы в целике составлял 4 - 25 кВт/ч при изменении коэффициента крепости пород от 3 до 10. Продолжительность проходки наклонного ствола была сокращена за счет осуществления безлюдной проходки по выбросоопасным пластам не менее чем на 5 - 6 мес.

Буровзрывные работы - совокупность производственных процессов по отделению скальных горных пород от массива с помощью взрыва. Термин буровзрывные работы возник с целью подчёркивания неразрывности, взаимосвязи и взаимозависимости процессов бурения, заряжания взрывчатых веществ и непосредственно взрыва. При проведении буровзрывных работ производится планирование буровых работ (виды скважин, их диаметр, расстояние между скважинами, глубина и т. д.), подготовка к взрыву (заряжание взрывчатых веществ, забойка скважин, монтирование взрывной сети и т. д.), инициирование и произведение взрыва [6].

С помощью буровзрывных работ разрушают горные породы в пределах проектного сечения ствола вчерне на заданную глубину заходки методом шпуровых зарядов. Буровзрывные работы проводят с соблюдением Правил безопасности шахт, Правил технической эксплуатации, Единых правил безопасности при взрывных работах. Для производства работ начальник участка (проходки) составляет по установленной форме паспорт, который проверяют опытным путем и доводят до необходимых требований, а затем утверждают главным инженером строительного управления. Для проходки ствола на всю глубину утверждают два-три паспорта буровзрывных работ - для пород средней крепости, крепких и очень крепких. Паспорт буровзрывных работ состоит из схемы расположения шпуров в трех проекциях с указанием их нумерации и расстояния между ними; схемы конструкции заряда; таблицы к схеме, которая содержит данные о длинах и углах наклона шпуров, массе заряда в каждом шпуре и очерёдности их взрывания; таблицы технико-экономических показателей с указанием сечения выработки, крепости породы; наименования и числа бурильных машин, типы и расхода взрывчатых веществ и другие. Разработку паспорта буровзрывных работ производят в следующей последовательности.

Обосновывают и выбирают тип взрывчатых веществ, средств инициирования и способ инициирования, принимают или рассчитывают удельный расход взрывчатых веществ, определяют число шпуров, выбирают тип вруба, длину шпуров в комплекте, определяют общий расход взрывчатых веществ, массу зарядов в каждом шпуре, фактический расход взрывчатых веществ и суммарную длину шпуров и другие. Рассчитывают интервалы замедления и взрывную сеть. Рассчитывают технико-экономические показатели буровзрывных работ. Составляют схему проветривания забоя и мероприятия безопасного ведения буровзрывных работ.

К паспорту прилагается акт его практической проверки с зарисовкой положения забоя после каждой серии взрывов и указанием расстояний от обнаженной плоскости до шпуров следующей очереди взрывания.

Акт проверки подписывают взрывник, начальник участка, начальник вентиляции и инженер по технике безопасности. После оформления паспорта по одному экземпляру он находится у начальника вентиляции, начальника участка, на складе взрывчатых веществ и у горного мастера (этот экземпляр передают по смене). С паспортом под расписку знакомят проходчиков, представителей технического и вентиляционного надзора горного участка, взрывников, заведующего складом взрывчатых материалов и их раздатчиков.

На схеме проветривания указывают место установки вентилятора, подающего свежий воздух в забой; направление движения воздуха; количество воздуха, проходящего мимо вентилятора и поступающего в забой; подачу вентилятора; места выставления постов, места замера газа и укрытия для взрывника [5].

В мероприятия безопасного ведения буровзрывных работ указывают способы защиты бурильщиков от поражений механизмами и кусками падающей породы и угля; профилактику заболевания силикозом; состояния забоя, когда разрешается заряжание шпуров; места, куда убирают механизмы, инструменты и материалы; местонахождение людей, не связанных с взрывными работами; лиц, учитывающих в заряжании и взрывании шпуров; способы проверки состояния забоя (наличие метана, осланцевание); результаты осмотра забоя после взрывных работ. Следует ориентироваться на глубину шпуров, Глубина врубовых шпуров должна быть на 10-20 % больше глубины остальных. Глубина шпуров приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Глубина шпуров

Коэффициент крепости пород по школе проф. М.М. Протодьяконова	Глубина шпуров, м
1	2
<1,5	2-3
1,5-9	2-3
10-20	1.5-2

Выбор взрывчатых материалов производят согласно Единым правилам безопасности при взрывных работах, перечню рекомендуемых взрывчатых материалов и журнальным постановлениям госгортехнадзоров с учетом пылегазового режима шахты, крепости и водообильности пород. В стволах, не опасных по пыли и газу, в крепких породах применяют скальный аммонит № 1, скальный аммонал № 3 и детонит М. Применение этих взрывчатых веществ повышает коэффициент использования шпуров и степень дробления горной массы, но эти взрывчатые вещества имеют высокую стоимость. В породах средней крепости применяют аммонит 6ЖВ. В стволах, опасных по газу или пыли, нашли применение углениты Э-6, 12 ЦБ, аммониты АП-5ЖВ, ПЖВ-20 и Т-19.

При электрическом способе взрывания допускаются к применению электродетонаторы мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия диаметром 7,2-7,7 мм и длиной 72 мм [6]. Электродетонаторы мгновенного действия применяют для взрывания врубовых шпуров, короткозамедленного действия - при взрывании отбойных и переферийных шпуров. Электродетонаторы короткозамедленного действия приведен в таблице 1.2.



Таблица 1.2 - Электродетонаторы короткозамедленного действия

Взрывчатые вещества	Гравиметрическая плотность г/см3
1	2
Аммонит скальный № 1	0,95-1,1
Аммонит 6ЖВ	1-1,2
Динафталит - 200	1-1,15
Аммонит АП-5ЖВ	1-1,15
Аммонит ПЖВ - 20	1-1,15

Коэффициент заполнения шпуров (отношение длины заряда к длине шпура) при взрывных работах в шахтах, не опасных по газу или пыли, в породах с f=2-9 и диаметре патронов взрывчатых веществ 32; 36, а также 45 мм, равен соответственно 0,6-0,7 и 0,35-0,45, а в породах с f=10-20 и тех же диаметрах патронов взрывчатых веществ соответственно 0,7-0,75 и 0,45-0,5. Масса заряда каждого врубового шпура Q должна быть на 20-25 % больше средней массы заряда на шпур. Число патронов взрывчатых веществ в заряде (шпуре) определяется делением массы заряда на массу одного патрона [7].

Это наиболее широко распространенный способ проходки горноразведочных выработок. Он пригоден для любых видов горных работ. Применение его наиболее целесообразно лишь в крепких скальных породах и отчасти в многолетнемерзлых породах. В настоящее время этим способом проходят около 98% подземных горизонтальных выработок и около 15% шурфов. При буровзрывном способе проходки горные породы разрушаются силой взрыва зарядов взрывчатого вещества, размещаемых в искусственных углублениях во взрываемом породном массиве. При этом выполняется два вида работ: создание искусственных углублений в массиве горных пород, то есть бурение, а затем взрывные работы. Отсюда и происходит название способа - буровзрывной. Углубления, в которых размещают заряды взрывчатые вещества называются шпурами. Они имеют круглое сечение диаметром от 30 до 60 мм и могут быть глубиной до 5 м. Углубления большего диаметра или большей длины называют скважинами. При буровзрывном способе проходки работа взрыва состоит не только в отрыве от забоя выработки определенного объема породы, но и в равномерном дроблении ее на куски, наиболее пригодные для погрузки и транспортировки. При этом взрыв необходимо рассчитать так, чтобы целенаправленно и сосредоточенно отбросить раздробленную породу от забоя к месту погрузки. Кроме того, необходимо обеспечить заданные размеры и форму поперечного сечения выработки. Эти задачи нелегкие, особенно если принять во внимание, что теория разрушения горных пород взрывом еще недостаточно разработана и некоторые параметры буровзрывных работ приходится определять опытным путем. Эффективность данного способа проходки во многом зависит от знаний, опыта и мастерства проходчиков и в первую очередь бурильщика и взрывника, что еще раз говорит об особом значении этих профессий.

1.3 Меры безопасности при проходке наклонных стволов

1. Устья наклонных выработок должны возвышаться над поверхностью земли на 0,5 м и ограждены на высоту не менее 1,1 м. С нерабочих сторон высота ограждения должна быть не менее 2,5 м [8].

2. Наклонные выработки, по которым происходит перемещение грузов и проход людей, должны иметь отделения для прохода людей, которые должны быть расположены выше габарита подвижного состава. Ширина прохода должна быть не менее 0,7 м, высота - 1,8 м.

Допускается устройство прохода ниже габарита подвижного состава при условии ограждения его от грузового отделения в соответствии с ППР.

При спуске породы по наклонной выработке под действием собственного веса проход для людей должен быть отгорожен сплошной обшивкой.

3. Наклонные выработки в зависимости от угла их наклона должны быть оборудованы:

а) от 7 до 15° - перилами;

б) от 15 до 30° - ступеньками и перилами;

в) от 30 до 45° - лестницами и перилами;

г) более 45° - лестничными отделениями.

4. Работающие в забое должны быть защищены от опасности обрыва скипа или падения предметов двумя заграждениями, выполняемыми в соответствии с ППР.

Одно из заграждений устанавливается в устье выработки, другое - не дальше 20 м от места работы.

Места остановки скипа должны оборудоваться стопорами.

5. Рельсовые пути должны быть оборудованы устройствами, препятствующими смещению рельсов вниз. Конструкция этих устройств должна быть разработана в ППР.

6. Стволовой на нулевой площадке должен быть обеспечен двусторонней связью с машинистом подъемной лебедки и с забоем.

7. При сооружении наклонной выработки со спуском породы по пилотной скважине в ППР должны быть предусмотрены меры, исключающие падение работающих в скважину (решетка с ячейкой размером не более 0,3 м или раструб высотой 1,1 м).

8. Забой следует разрабатывать сверху вниз с заходками на одно кольцо обделки. Плоскость забоя должна быть параллельной плоскости колец обделки.

9. Кронштейны под пути укладчика обделки должны ежесменно осматриваться лицом технического надзора.

Установка новых или замена дефектных кронштейнов должна производиться с применением средства механизации в присутствии лица технического надзора.

Эти работы, а также результаты осмотра кронштейнов должны заноситься в журнал.



1.4 Борьба с горным давлением

Горное давление - напряжения, возникающие в массиве горных пород, вблизи стенок выработок, скважин, в целиках, на поверхностях контакта порода - крепь в результате действия главным образом гравитационных сил, а также тектонических сил и изменения температуры верхних слоев земной коры. Наиболее общей формой проявления горного давления является деформирование горных пород, которое приводит к потере ими устойчивости, формированию нагрузки на крепь, динамическим явлениям (горным ударам, внезапным выбросам). Поэтому при проведении горных выработок предварительно рассчитывают горное давление для определения прочности несущих элементов подземных сооружений (стенок выработок, целиков и крепей) и выбора способов управления горным давлением [7].

При проведении капитальных и подготовительных выработок главные нормальные напряжения изменяются, а главные оси тензора напряжения поворачиваются по сравнению с начальными. В плоском сечении, перпендикулярном оси выработки (вдали от забоя), напряжённое состояние каждой точки можно охарактеризовать главными нормальными напряжениями s1 и s2 и линиями, указывающими направление главных осей в каждой точке, траекториями главных напряжений.

Горное давление в капитальных выработках (рисунок 1.4). При капитальной выемке длинными забоями (лавами) характер горного давления и его проявлений существенно иной, чем в подготовительных выработках и стволах. Это связано с обнажением пород на больших площадях и наличием постоянного перемещения забоя, играющего существенную роль в формировании проявлений горного давления [8].

При определенной величине подвигания забоя возможно разрушение слоев горных пород и обрушение их в выработку. Чтобы не допустить массового обрушения в призабойное пространство с разрушением крепи, применяют различные способы управления горным давлением (например, полное обрушение и закладку выработанного пространства). При полном обрушении индивидуальная крепь выбивается за задней границей призабойного пространства, вследствие чего нижний слой кровли (так называемая непосредственная кровля) обрушается по границе, которая обычно усиливается специальной посадочной крепью. Оставшаяся над призабойным пространством непосредственная кровля может быть надёжно поддержана призабойной крепью.

Рисунок 1.4 - Горное давление в капитальных выработках

Угольный пласт впереди забоя является опорой для кровли, поэтому в нём возникают повышенные нормальные напряжения (опорное давление), вызывающие частичное разрушение и выдавливание призабойной части пласта (отжим угля). В кровле очистной выработки основным видом смещений пород является послойный изгиб с образованием зазоров и щелей между отдельными слоями (расслоение и отслоение). Процесс обрушения в выработанном пространстве по мере подвигания забоя распространяется в висячий бок, захватывая вначале идущую вслед за непосредственной основную кровлю, а затем и вышележащие слои. По мере удаления от пласта беспорядочное обрушение сменяется упорядоченным обрушением и плавным опусканием слоев, уменьшающимся с увеличением степени разрыхления и мощности обрушающейся непосредственной кровли [9].

Горное давление в целиках. Напряжённое состояние достаточно высоких (по сравнению с характерным размером основания) междукамерных столбчатых и ленточных целиков является соответственно приближённо одноосным или двухосным. Расчёты и экспериментальные исследования показывают, что междукамерные целики, находящиеся вблизи массивных панельных или барьерных целиков, а также вблизи границ залежи, в известной степени разгружены от горного давления. В широких целиках распределение напряжений по сечению существенно неравномерно и зависит от механических свойств горных пород целика почвы и кровли. В целиках, сложенных крепкими, хрупкими породами и залегающими в таких же породах, значительные концентрации напряжений наблюдаются вблизи стенок. При существенно пластичных породах (уголь, некоторые руды) у стенок целика происходит спад напряжений. В средней части широкого целика может образоваться "ядро", находящееся в объёмном напряжённом состоянии, что повышает несущую способность целика. Для учёта этого повышения применяют эмпирические коэффициенты, а также используют закономерности, полученные на основе использования теории предельного равновесия.

Горное давление и его влияние на сечение горной выработки [8].

Горные породы внутри земной коры находятся в состоянии напряженного равновесия, вызываемого действием сил гравитационного и тектонического характера. Из-за отсутствия свободных пространств внутри массива без влияния внешних сил породы не могут перемещаться, изгибаться или изменять свою форму.

При проведении в толще пород горных выработок вокруг них происходит перераспределение напряжений, в процессе которого породы стремятся перейти в новое состояние равновесия и претерпевают те или иные деформации. Напряжения или силы, возникающие внутри массива горных пород вследствие проведения выработки и вызывающие деформации окружающих выработку горных пород, называются горным давлением.

Характер и величина горного давления зависят от физико-механических свойств горных пород, глубины заложения выработки от поверхности, формы и размеров ее поперечного сечения, положения выработки в пространстве и других факторов.

Под действием горного давления породы в кровле пройденной горизонтальной или наклонной выработки первоначально прогибаются. Затем, когда прогиб достигает известного предела (временного сопротивления на изгиб), в них образуются трещины, вначале незаметные, а затем все увеличивающиеся и разветвляющиеся. По мере расширения трещин происходят нарушение связи между частицами пород, выпадение отдельных ее кусков и обрушение кровли. После обрушения пород кровля выработки часто принимает форму свода. Наиболее правильная форма свода наблюдается в однородных породах, равномерно разбитых трещинами. Трещиноватые сланцы при обрушении образуют уступную форму свода, а пластичные и вязкие породы не обрушаются, а прогибаются.

Для сохранения заданной формы и размеров выработок в неустойчивых породах необходимо возведение крепи, которая, воспринимая горное давление, замедляет процесс прогиба и препятствует обрушению пород. Горное давление, воспринимаемое выработкой, достигает максимального значения не сразу после ее проведения. Вначале оно возрастает и называется первичным. Через некоторое время нарастание давления прекращается, оно остается по величине постоянным и называется вторичным или установившимся.

Управление горным давлением - совокупность мероприятий по ограничению интенсивности проявлений горного давления в целях обеспечения безопасности и необходимых производственных условий в горных выработках [7].

Управление горным давлением в капитальной или подготовительной выработке имеет своей целью ограничить смещения контура выработки и предотвратить вывалообразование в кровле. Оно осуществляется путём назначения адекватных конструктивных параметров крепей горных - несущей способности и податливости. Для блочных и тюбинговых крепей эти параметры регулируются моментом сопротивления, прочностными свойствами материала и деформационными свойствами податливых прокладок между элементами (если они имеются). У рамных крепей несущая способность регулируется, кроме того, расстоянием между рамами и конструкцией соединительных замков (узлов податливости). Управление горным давлением в подготовительных выработках, сохраняемых после прохода лавы, осуществляется также возведением охранных сооружений (полос, органной крепи и т.п.) за контуром выработки (см. Охрана горных выработок). Одним из способов в капитальных и подготовительных выработках является расположение их в разгруженных зонах, которые образуются при надработке очистными работами (подработка c этой целью практикуется редко). Управление горным давлением в очистных выработках сводится к недопущению больших зависаний пород кровли. Наиболее распространено полное Обрушение кровли и в значительно меньшем объёме полная закладка выработанного пространства. При первом из этих способов непосредственно кровля самопроизвольно обрушается за задним рядом стоек призабойной крепи (индивидуальной или механизированной). Основная кровля в благоприятных условиях подбучивается обрушенной породой и сохраняет свою целостность. Когда мощность непосредственно кровли мала, подбучивания не происходит и основная кровля обрушается со сравнительно большим шагом. Для уменьшения этого шага применяется разрушение основные кровли взрывами спец. зарядов - торпед (торпедирование) и др. подобные мероприятия. При полной закладке выработанное пространство заполняется закладочным материалом. Применяются также способы частичной закладки, частичного обрушения, плавного опускания кровли и удержания на кострах. Управление горным давлением при камерно-столбовой системе разработки рудных месторождений осуществляется путём оставления целиков, достаточных для поддержания вышележащих пород.

Устройство для проветривания наклонного ствола [8].

Компрессор ЭК-4,Эк-7. Отгрузка от 2-х дней

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для вентиляции горных выработок в виде наклонных конвейерных стволов циклично-поточной технологии доставки руд. Цель изобретения - повышение эффективности проветривания путем снижения потерь на аэродинамическое сопротивление при выходе воздуха из вентиляционного канала в зону расположения технического оборудования. Арочная перегородка круглого сечения размещена на подошве и имеет выпускные отверстия на сводовой ее части, площадь которых возрастает в направлении движения воздуха. Внутренняя поверхность арочной перегородки и подошва образуют зону технического оборудования. Возле устья размещается вентиляционная установка, соединенная с вентиляционным каналом. Последний образован внутренней поверхностью и наружной поверхностью арочной перегородки и в нем расположено коммуникационное оборудование. Воздух вентиляционной установкой нагнетается в канал и через отверстия подается сверху в рабочую зону технического оборудования. Подача чистого воздуха осуществляется направленными и рассредоточенными по всей длине поперечными струями.

В данном техническом решении обеспечивается более плавный выход воздуха непосредственно и вентиляционного канала, в то время как, в прототипе воздух поступает в зону расположения технологического оборудования через дополнительные вентиляционные каналы с повышенной турбулентностью, таким образом, устройство позволяет снизить потери на гидравлическое сопротивление и тем самым уменьшить энергетические затраты, подача свежего воздуха в верхнюю часть зоны технологического оборудования позволяет нормализовать санитарно-гигиенические условия труда обслуживавшего персонала.

Устройство для проветривания наклонного ствола, включающее вентиляционную установку, соединенную с вентиляционным каналом, размещенным между внутренней поверхностью ствола и арочной перегородкой с выпускными отверстиями, установленной на подошве ствола и соединенной с зоной расположения технологического оборудования, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности проветривания путем снижения потерь на аэродинамическое сопротивление при выходе воздуха из вентиляционного канала в зону расположения технологического оборудования, вентиляционный канал размещен над зоной расположения технологического оборудования с возможностью ее изоляции, а выпускные окна размещены на сводовой части перегородки.

Крепление. По форме сечения выработки различают: трапециевидную, арочную (замкнутую и незамкнутую), кольцевую, эллиптическую, полигональную. Это, как правило, рамная крепь, состоящая из отдельных крепежных рам, устанавливаемых в выработке на некотором расстоянии одна от другой. Кровля и бока выработки в промежутках между рамами закрепляются затяжками. От продольного смещения рамы удерживаются рошпанами, представляю.щими собой поперечину, соединяющую соседние рамы. Это придает конструкции жесткость и стабильность. Деревянную крепь в основном применяют в выработках небольшого сечения и с небольшим сроком службы [9].

Разновидностями бетонной крепи являются: торкрет (заполнитель цементного раствора имеет крупность 0-8 мм); набрызг-бетон (заполнитель цементного раствора имеет крупность от 10 мм до 25 мм) и тюбинговая - крепь из составных частей (бетонных или металлических), связанных между собой болтами или другим крепежом.

Анкерная крепь использует породу слоёв за контуром выработки для удержания породы по контуру выработки, поэтому её применение позволяет сократить металлоемкость крепления при повышении темпов проходки; однако возможно только при проходке тоннелей в скальных и полускальных породах, устойчивых и средней устойчивости; в более слабых породах анкерную крепь применяют совместно с набрызг-бетонной или металлической арочной крепью.

В зависимости от способа соединения элементов крепи подразделяются на жесткие, шарнирные, податливые и комбинированные.

Податливые крепи выполняются из специального профиля (например, СВП-профиля) и способны сокращать поперечное сечение выработки под действием горного давления без нарушения работоспособности конструкции. Податливость достигается за счёт скольжения элементов крепи в местах их соединения. Установка такой крепи выполняется обычно вручную. Использование специальной техники в настоящее время позволяет лишь ненамного повысить производительность труда, что не оправдывает стоимость устройства такой крепи.

Анкерная крепь - горная крепь, основной элемент которой металлический, железобетонный, полимерный или деревянный стержень (анкер), закреплённый в шпуре (скважине) [10].

Предназначена для упрочнения массива горных пород и повышения устойчивости его обнажений путём скрепления различных по прочности породных слоев.

...