Технология горных выработок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определение площади и формы поперечного сечения и вида крепи выработки

Размеры поперечного сечения выработки (ширина, высота, площадь) зависит от ее назначения, габаритов транспортного оборудования, способов проведения, передвижения людей и количества проходящего по выработке воздуха, другие зазоры, предусмотренные ПБ.

В данном проекте рассматривается технология проведения ярусного вентиляционного штрека (это выработка, не имеющая выхода на поверхность, предназначенная для транспортировки оборудования, передвижения людей и подачи свежей струи воздуха в очистной забой).

Площадь поперечного сечения выработки в свету определяется расчетом по факторам допустимой скорости воздушной струи (проветривания), габаритных размеров подвижного состава и оборудования с учетом минимальных допустимых зазоров, величины усадки крепи после воздействия горного давления и безремонтного их содержания в течении всего срока эксплуатации.

Определение ширины выработки

B=m+A₁+p+A₂+n, м

где m - зазор между крепью (бортом) и транспортным средством = 0,4 м A₁ и A₂ - ширина транспортных средств = 1,23 м и 1,0 м

n - ширина прохода для людей = 0,7 м

B=0,4+1,23+0,4+1,0+0,7=3,73 м

Расчетная площадь поперечного сечения выработки в свету должно обеспечивать пропуск расчетного количества воздуха с допустимой скоростью согласно ПБ.

S_св=, м²

где Q = 1794 м³/мин - расчетное количество воздуха,

V=8 м/с - допустимая скорость движения воздуха по ПБ,

S_св==3,73 м²

Определение S_св.тр

S_св.тр = 0,5 • В²_р • tan б + h • B_р

S_св.тр = 0,5 • 13,9 • 0,22 + 7,46 = 8,98 м²

S_св.мин = 6 м²

S_св.тр = 8,98 м²

S_св.в = 3,73 м²

Минимальное сечение выработки в свету для пропуска воздуха должно быть менее 6,9 м².

Руководствуясь «Прогрессивными схемами ведения подготовительных работ» для обеспечения участка необходимым количеством воздуха, а также для лучшего обслуживания транспортных средств, габаритами оборудования и минимальными допустимыми зазорами согласно ПБ в курсовом проекте принимаем сечение выработки в свету S_св=8,98м², принимаем ширину выработки в свету 3730 мм, высоту выработки в свету 2500 мм.

Сечение имеет прямоугольную форму с косой кровлей, соответствующая углу падения пласта.

2. Расчет анкерной крепи

выработка горный анкерный проходка

В настоящее время наиболее широкое применение для крепления подготовительных (пластовых) выработок получила анкерная сталеполимерная крепь. Она состоит из анкера (диаметром d_ан=20 или 24 мм), закрепляемого в скважине (диаметром d_c=28 мм) быстродействующими смолами и поддерживающих элементов (опорные шайбы, подхваты). В качестве затяжки широкое применение получила металлическая сетка.

Параметрами анкерной крепи является количество анкеров в ряду n_ан, длина анкера l_ан и расстояние между рядами анкеров a_ан.

Расчетное расстояние между рядами анкеров в кровле определяется по формуле

а_анк =, м; а_ak = = 2,14 м

Проверка расстояния между рядами анкеров в кровле

а_анк = , м; а_ak = = 1,07 м

Расчет произведен согласно «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи в угольных шахтах России». С-Петербург. 2000 г. Исходные данные из расчета

- Расчетная минимальная глубина заложения выработки - 138 м

- Ширина выработки - В=3,73 м

Расчет крепления кровли выработки

Расчетное сопротивление пород сжатию в кровле определяется для всех слоев, залегающих на расстоянии равном ширине выработки по формуле

R_с=, МПа

где - сопротивление сжатию различных слоев пород, МПа

m₁₂ - мощность слоя, м

k_c - коэффициент учитывающий нарушенность массива пород k_c = 0,9

В-ширина выработки, м

R_с==39 МПа

Непосредственная кровля пласта по устойчивости относится к I классу кровля неустойчивая 30< R_с<60 МПа I типа R_с< 90.

Ожидаемое смещение пород кровли 180 мм

При ожидаемых смещениях кровли 180 мм крепление и поддержание выработки можно производить одной анкерной крепью с сопротивлением крепи Р_а=45 кН/м² длиной анкеров l_a=1,8 м (определяемыми по табл. 1 «Инструкции.»)

Количество анкеров в рядах кровли принимается в зависимости от ширины выработки n_ak=4 при 3,73 м < В < 5 м

Расчет крепления боков выработки

Необходимость установки и расчета параметров анкерной крепи в боках выработки определяется по степени относительной напряженности пород и пласта, расположенных в боках.

Согласно п. 4.2. «Инструкции…» степень относительной напряженности пород расположенных в боках выработки определяется по формуле

у_б=К_в*К_вл*К₀гН/R_cб

где г - средний объемный вес пород, принимаемый равным 0,025МН/м³,

Н - глубина расположения от поверхности, принимаемый равным 138 м,

К_в - 1,5 - коэффициент концентрации в боках от проходки,

К_вл - 1 - коэффициент увеличения напряжений в боках от других выработок,

К₀ - коэффициент увеличения напряжений в боках выработки при расположении ее в зоне влияния опорного давления от очистных работ при l_ц?0,1Н равен 1

у_б=1,5•1•1,85•0,025•138 / 13=0,73

Согласно п. 4.3 «Инструкции.» при у_б<1 крепление боков выработки анкерной крепью не предусматривается.

3. Технология проведения горной выработки и организация проходческих работ

Принимаем комплекс оборудования:

- комбайн 1ГПКС

- ленточный конвейер КЛКТ-800 с перегружателем ПЛц-45

Техническая характеристика комбайна 1ГПКС

Производительность, т/мин

по углю…………………………………………………….…………. 2,0

по породе…………………………………………………….……….. 0,66

Скорость передвижения комбайна, м/с……………………………. 0,133

Мощность электродвигателей, кВт…………………………………..110

Площадь сечения, м²……………………………………………….….6-17

Масса комбайна базового, т…………………………………………. 21,0

Высота, м………………………………………………………2-4,05

Ширина, м…………………………………………….…….….. 2,6-4,7

Длина, м………………………………………………….…….…….. 10,5

Техническая характеристика перегружателя ПЛц-45

Производительность, т/ч……………………………………………215

Ширина и длина ленточного полотна, мм………………………450*8

Скорость движения ленты, м/с……………………………………. 1,86

Мощность двигателя, кВт…………………………………………..100

Масса, кг……………………………………………………………..224

Техническая характеристика ленточного конвейера КЛКТ-800

Скорость движения ленты, м, с…………………………….……2,0 2,5

Производительность, т/ч………………………………………….420; 520

Номинальная ширина ленты, мм……………………….…………..800

Максимально возможная длина конвейера…………….…………1000

Допустимый угол наклона выработки, град………………от -3 до +10

Мощность привода, кВт…………………………………………..2 х 75

Номинальный диаметр роликов, мм……………………………….108

Телескопичность, м…………………………………………………..50

Тип ленты………………………………………………..резинотканевая

Максимальная масса конвейера, т………………………………60

Технология проведения выработки это расстановка машин и механизмов, отделение горной массы от массива ее погрузка и транспортировка, а также по возведению крепи. Исходя из выше сказанного в курсовом проекте для проведения ярустного вентиляционного штрека принимаем технологическую схему с применением проходческого комбайна 1ГПКС, ленточного перегружателя ПЛц-45 с погрузкой и транспортировкой горной массы по выработки на ленточный конвейер типа КЛК-800.

После обработки забоя комбайном 1ГПКС до необходимого сечения, производится оборка кровли и бортов выработки от отслоившихся кусков породы и угля пикой l=2,5 м.

Проходчики, занятые обработкой кровли, должны находиться под защитой постоянной крепи

После сборки кровли, пространство между возводимым и ранее установленным верхняком крепи перетягивается решетчатой затяжкой. Из-под защиты постоянной крепи подвешивается металлическая решетчатая затяжка к ранее установленной решетке, которые соединяются между собой при помощи замка и металлического прутка.

На крепеподъемник комбайна 1ГПКС укладывается верхняк швеллер №8, и поднимается к кровле выработки.

- Верхняк проверяется по заданному маркшейдерскому направлению и с шагом установки крепи - 1,0 м поджимается к кровле выработки, при помощи крепеподъемника комбайна 1ГПКС, рабочий орган комбайна остается в верхнем положении и блокируется.

Рабочие при помощи пневмоустановки Ромбор, через отверстие в верхняке, бурят шпур длиной 1,9 м, при помощи анкера d=20 мм в шпур вставляют две химические ампулы и при помощи этого же анкера химические ампулы разрушаются. На конец штанги одевается шайба и закрепляется гайкой. Затяжка производится до обеспечения контакта кровли с элементом крепи.

После отхода забоя на 10-15 метров необходимо вторично подтянуть гайки анкеров, а в дальнейшем подтягивать по мере необходимости.

По окончании крепления приступают к вспомогательным работам (настилка рельсового пути, наращивание трубопроводов и т.п.).

Запрещается:

- оставлять забой не закрепленным на последующие смены,

- включать комбайн в работу без предварительной проверки наличия и целостности зубков рабочего органа

При замене зубков комбайн устанавливается так, чтобы рабочий орган комбайна находился в закрепленном пространстве не на расстоянии не ближе 1,5 м от забоя

Электроэнергия с комбайна снимается, а кнопка «стоп» фиксируется в отключенном положении.

Работы по наращиванию рельсового пути, наращиванию вентиляционного става и противопожарного става производится в 1ю смену.

4. Расчет проветривания выработки

Расчет проветривания тупиковой выработки включает в себя отделение необходимого количества воздуха, требуемой производительности и депрессии вентилятора местного проветривания (ВМП), а также минимального расхода воздуха в месте установки ВМП. На основе полученных значений выбирают оптимальный ВМП из выпускаемых промышленностью для угольных шахт.

Расчет необходимого количества воздуха (расхода) Q_зн для шахт Кузбасса определяется по следующим факторам метановыделению, разбавлению ядовитых газов после взрывных работ и минимальной скорости движения воздуха. На других месторождениях также производят расчет по тепловому фактору (глубокие шахты) и по числу одновременно находящихся в выработке людей.

При проведении пластовых выработок проходческим комбайном расход воздуха по метановыделению можно определить по формуле

Q_зн = 100 • I_n / C - C₀, м³/мин

где I_n - метанообильность подготовительной выработки 4,6 м³/мин,

С - допустимая концентрация СН₄ в исходящей вентиляционной струе,%,

С₀ - допустимая концентрация СН₄ в поступающей в забой струе,%

Q_зн = 100 • 4,6 / 1-0,5 = 920

Расход по минимальной скорости движения воздуха

Q_зн = 60•V_min•S_cв, м³/мин,

где V_min - минимально допустимая по ПБ скорость воздуха в выработке

0,25, м/мин

Q_зн = 60 *0,25*8,98 = 134,7 м³/мин

Из полученных расчетных значений Q_зн выбираем большее значение, на основе которого определяют требуемую производительность ВМП

Q_в = K_ym•Q_зн, м³/мин,

где Q_в - производительность ВМП, м³/мин,

K_ym - коэффициент утечек воздуха в вентиляционном трубопроводе 1,5,

Q_зн - максимальное значение расхода воздуха для проветривания выработки

920 м³/мин

Q_в = 1,5 • 920 = 1380 м³/мин

Согласно ПБ подача воздуха ВМП не должна превышать 70% расхода воздуха в выработке в месте его установки. Минимальный расход воздуха в выработке со сквозным проветриванием где будет установлен ВМП

Q_св = 1,43 • Q_в • 1,1, м^3/мин,

Q_св = 1,43 • 1380 • 1,1 = 2170 м³/мин,

По полученным значениям из специальных сводных графиков выбираем вентилятор ВМЭ-12А

Техническая характеристика вентилятора ВМЭ-12А

Длина проветриваемых выработок, м…………………………….500

Сечение проветриваемых выработок, м²…………………………24

Диаметр рабочего колеса номинальный………………………..1200

Подача номинальная, m³/s………………………………………….21

Подача в пределах рабочей области, m³/s……………………….10-30

Давление номинальное / полное, daPa…………………..260/80-300

КПД максимальный полный, не менее……………………….. 0,72

Мощность электропривода, кВт……………………………………..110

Напряжение, В……………………………………………………380/660

Габаритные размеры: длина / ширина / высота……….2280/1350/1750

Масса вентилятора, кг………………………………………………2200

5. Разработка графика цикличной организации проходки выработки

При проведении ярусного вентиляционного штрека проходческий цикл состоит из следующих рабочих процессов подготовительно-заключительные операции, выемка горной массы комбайном с одновременной ее погрузкой на ленточный конвейер, крепление, наращивание ленточного конвейера, наращивание вентиляционной трубы.

Для расчета графика организации работ нужно определить трудоемкость. Расчет производится в таблице

Определение продолжительности проходческого цикла

Наименование процесса	Ед. измерения	Объем на цикл	Норма выработки	Продолжительность, мин.
			по сборнику	поправочный коэффициент	установленная
Выемка комбайном	Мин.	1	14,23	0,769	10,95	40
Отборка	Мин.	1	37,3	1	37,3	10
Установка крепи	Мин.	4	16,8	0,94	15,79	25
Перенос датчика метана	Мин.	1	130	1	130	5
Зачистка почвы	Мин.	1	43,2	0,68	29,38	10
Наростка противопожарного става 1 раз в сутки	Мин.	2	-	-	-	-
Наростка конвейера 1 раз в сутки	Мин.	8	-	-	-	-
tц =	90

Определение скорости проведения выработки

Месячная скорость проведения выработки может составить:

V_m = n_д • l_ц • n_ц • n_c

где V_m - месячная скорость подвигания забоя, м/мес.;

n_д - число рабочих дней в месяце 30;

l_ц - подвигание забоя за цикл, 1 м;

n_ц - число циклов в смену, 4 шт.;

n_с - число смен по проведению выработки в сутки, 3.

Число циклов в смену определяют исходя из продолжительности одного цикла t_ц:

n_ц = = 4 цикла

V_m = 30 • 1 • 4 • 3 = 360 м/мес.

7. Определение себестоимости проходки 1 м выработки

Расчет себестоимости проведения горной выработки и других сложных технологических процессов на современном горном предприятии, является довольно трудоемким и выполняется специалистами с соответствующей подготовкой. Однако существуют затраты, которые составляют основу себестоимости проведения одного метра. В проекте используем формулу, учитывающею основные виды затрат

С=(С_з + С_м + С_а + С_з) / L_сут, руб.

где С - себестоимость проведения 1 м выработки, руб.,

С_з - затраты заработную трату, руб.,

С_м - затраты на материалы, руб.,

С_а - суточные амортизационные отчисления, руб.,

С_з - затраты на электроэнергию, руб.,

L_сут - подвигание забоя за сутки, L_сут=12 м

Суточные затраты по каждой позиции сводим в таблицы

Затраты на материалы С_м

№	Наименование материалов	Ед. измерения	Расход на сутки	Цена единицы, руб.	Стоимость материалов, руб.
1	Метал. Верхняк швеллер №8	шт.	12	200	2400
2	Сталеп. Анкер (АВ-20) 2000 мм	шт.	48	420	20160
3	Ампула	шт.	96	178	17088
4	Решетч. затяжка	шт.	12	150	1800
Итого за сутки:	41448

Расчет суточного фонда заработной платы С_з

Профессия	Разряд	Количество выходов в сутки	Тарифная ставка, руб.	Районный коэффициент	Заработная плата, руб.
МГВМ	V	4	311	1,3	1617,2
Проходчик	V	6	268	1,3	2090,4
Проходчик	IV	4	248	1,3	1289,6
Электрослесарь	V	2	268	1,3	696,8
Электрослесарь	IV	3	234	1,3	912,6
Горнорабочий	II	4	188	1,3	977,6
Горнорабочий	II	4	173	1,3	899,6
Итого		27			8483,8

Затраты на амортизацию С_а

Наименование оборудования	Кол-во	Стоимость единицы, руб.	Общая стоимость, руб.	Норма амортизации, %	Амортизационные отчисления, руб.
					За год	За сутки
Комбайн 1ГПКС	1	8000000	8000000	20	1600000	320000
Перегружатель ПЛц-45	1	200000	200000	20	40000	8000
Ленточный конвейер КЛК-1000	1	2500000	250000	20	50000	10000
Вентилятор ВМЭ-12А	2	440000	880000	20	176000	35200
Итого:	373200

Затраты на электроэнергию С_э

Наименование оборудования	Количество	Общая мощность, кВт.	Продолжительность работы, ч.	Расход кВт/ч	Стоимость 1 кВт/ч, руб	Сумма затрат
Комбайн 1ГПКС	1	110	18	1980	1,43	2831,4
Перегружатель ПЛц-45	1	120	18	2160	1,43	3088,8
Ленточный конвейер КЛКТ-800	1	75	18	1350	1,43	1930,5
Вентилятор ВМЭ-12А	1	110	24	2640	1,43	3775,2
Итого:	11625,9

Размещено на Allbest.ru

...