Маркшейдерское обеспечение горно-подготовительных работ в условиях шахты "Ново-Кальинская" АО "Севуралбокситруда" горизонт-1220

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ

СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ имени И.И. ПОЛЗУНОВА

(ГАПОУ СО «УГК им. И.И. Ползунова»)

Пояснительная записка

Маркшейдерское обеспечение горно-подготовительных работ в условиях шахты «Ново-Кальинская» АО «Севуралбокситруда» горизонт -1220

Разработал А.Е. Ефимовских

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Местоположение

1.2 Краткая геология, гидрогеология и тектоника

1.3 Схема вскрытия, вентиляция шахты

1.4 Действующие горизонты

1.5 Характеристика рудничного подъёма, транспорта, водоотлива, энергоснабжения

1.6 Характеристика системы разработки

1.7 Перспектива шахты

1.8 Структура шахты

2. Горная часть

2.1 Расчет технологической схемы проведения откаточного штрека гор. -1220

3. Технологическая часть

3.1 Опорные и съёмочные сети на поверхности и на горизонте

3.2 Способы передачи x, y, z на горизонт

3.3 Задание направления горным выработкам

3.4 Контроль за проходкой горных выработок

3.5 Маркшейдерский замер

4. Экономическая часть

4.1 Расчет стоимости проведения штрека

4.2 Технико-экономические показатели

5 Маркшейдерская часть

5.1 Предрасчет погрешности положения наиболее удаленного пункта висячего полигонометрического хода на горизонте -1220

Техника безопасности при производстве маркшейдерских работ

Заключение

Список используемых источников

Введение

Маркшейдерское дело является отраслью горной науки и техники, занимающейся геометрическими измерениями и вычислениями с целью:

а) графического изображения на планах и разрезах горных выработок, проводимых при разведке и разработке месторождений, формы залегания полезного ископаемого и распределения его качественных свойств;

б) решения различных геометрических задач, возникающих при разведке, строительстве горных предприятий и разработке месторождений.

Маркшейдерские работы производятся на всех этапах освоения месторождения полезных ископаемых, вплоть до его ликвидации.

Открытое акционерное общество «Севуралбокситруда» - горнодобывающее градообразующее предприятие. Оно является основным поставщиком бокситов для производства алюминия в Российской Федерации. Главными потребителями бокситовой руды являются Богословский (БАЗ г. Краснотурьинск) и Уральский (УАЗ г. Каменск-Уральский) алюминиевые заводы.

В настоящее время в лицензионный фонд ОАО "Севуралбокситруда" входит три крупнейших по запасам месторождения бокситов Североуральского района: Кальинское, Ново-Кальинское и Черемуховское.

Отработка данных месторождений производится подземным способом тремя самостоятельными производственными единицами (шахтами): шахта "Кальинская"; шахта «Ново-Кальинская»; шахта "Черемуховская".

В данном дипломном проекте рассмотрена геология месторождения шахты «Ново-Кальинская», рассчитана технологическая проведения откаточного штрека, рассмотрены опорные и съемочные сети, способы передачи координат и задание направления горным выработкам, рассчитана стоимость проведения штрека и выполнен предрасчёт точности наиболее удаленного пункта.

1. Общая часть

1.1 Местоположение

Ново-Кальинское месторождение расположено на территории, административно относящейся к городу Североуральску Свердловской области, который располагается в 500 км от областного центра Ї города Екатеринбурга.

Ближайшим к месторождениям населенными пунктами являются город Североуральск и поселки Третий Северный, Калья, Черемухово. Шахты «Черемуховская» «Ново-Кальинская», «Кальинская» имеют выезды на автодорогу Серов-Ивдель, также они связаны железной дорогой, находящейся в собственности АО "Севуралбокситруда", со станцией Бокситы.

Месторождение бокситов Ново-Кальинское расположено в 11,3 км к северу от г. Североуральска; с западной стороны месторождения проложена автомобильная дорога, соединяющая районные центры г. Серов, г. Североуральск и г. Ивдель. Ближайший поселок Калья находится в 3,5 км юго-западнее шахты «Ново-Кальинская».

В пределах бокситоносного района выделяется семь месторождений из которых эксплуатируемыми являются Кальинское, Ново-Кальинское и Черемуховское. В недрах перечисленных месторождений сосредоточены основные запасы бокситов. Границы месторождений, в основном, совпадают с зонами крупных тектонических нарушений.

Рельеф месторождения представляет собой слаборасчлененную, чуть всхолмленную равнину с абсолютными отметками метками 190-220 м.

Протяженность месторождения в меридиональном направлении с юга на север составляет 6,5 км, разведанная площадь равна примерно 14 км².

1.2 Краткая геология, гидрогеология и тектоника

Район находится в увалистой полосе восточного склона Северного Урала, где с севера на юг тянется слабоволнистая узкая депрессия, ограниченная с запада грядой отрогов Уральского хребта (сопки Сарайная, Белая, Высотинская и др.), а с востока - рядом невысоких сопок (Денежкин камень, Воронцовская, Крутоловская, Коноваловская и др.). Значительная площадь депрессии заболочена.

Рельеф имеет общий наклон в направлении с запада на восток. Речная сеть района относится к бассейну реки Сосьвы, которая берет начало в восточных отрогах Центрального Уральского хребта и пересекает район Северо-Уральских бокситовых месторождений с запада на восток в его северной части. Основными притоками р. Сосьвы являются реки Вагран, Калья, Шегультан. По тектоническому строению Ново-Кальинское месторождение является неоднородным. По данным эксплуатационных работ выявлено большое количество мелкоамплитудных нарушений.

Крупные разрывы подтверждаются во всех случаях, но, как правило, сопровождаются несколькими мелкими нарушениями. Эксплуатацией также подтверждаются углы падения разломов, в основном от 60° до 85°.

На месторождении (по состоянию на 01.01.2020) службой ППГУ зарегистрировано пятнадцать активных тектонических нарушений.

Анализируя гидрогеологические условия освоения бокситовых месторождений СУБРа, их осушение было произведено комплексно. За период 1956-1984 гг. выполнен значительный комплекс гидротехнических мероприятий. Реки Калья и Вагран с притоками взяты в железобетонные каналы общей протяженностью 55,4 км. Река Сосьва отведена по земляному каналу в р. Н. Исток. Для регулирования речного стока построены водохранилища: Сосьвинское, Кальинское и Колонгинское. Для перехвата подземного регионального стока в эксплуатации в настоящее время на флангах месторождения находятся дренажные узлы.

1.3 Схема вскрытия, вентиляция шахты

Ново-Кальинское месторождение вскрывается центральной группой стволов и вентиляционным стволом на южном фланге.

Вертикальный скиповой ствол предназначен для выдачи руды и породы на поверхность с отрабатываемых горизонтов. Ствол имеет диаметр 8 м, пройден до отметки 1197,8 м и оснащен двумя двухскиповыми рудным и породным подъемами.

Вспомогательный ствол служит для спуска людей и материалов, оборудования, а также для подачи свежего воздуха в шахту. Ствол имеет диаметр 7 м, пройден до отметки 1243,5 м и оснащен двумя клетевыми подъемами с клетями на канатных проводниках.

Центральный вентиляционный ствол служит для спуска-подъема людей, материалов и оборудования на горизонты ?800 м и ?860 м.

Южный вентиляционный ствол диаметром 5 м, пройден до отметки ?902,8 м и служит для выдачи отработанного воздуха из шахты.

Шахта «Ново-Кальинская» имеет 7 горизонтов выработок. Верхний горизонт ?740 м является вентиляционным.

Центральные стволы шахты «Ново-Кальинская» пройдены в породах лежачего бока рудной залежи на западном фланге шахтного поля, поэтому на глубине 1300 метров длина вскрывающего квершлага составит более 2 км.

Основной принцип организации проветривания горных выработок - создание сквозной вентиляционной струи за счёт общешахтной депрессии.

Проветривание подготовительных и нарезных тупиковых выработок осуществляется с помощью вентиляторов местного проветривания.

Проветривание очистных выработок осуществляется за счёт общешахтной депрессии. Регулирование и распределение поступающего воздуха в блоке осуществляется вентиляционными устройствами (дверями, перемычками и др.).

1.4 Действующие горизонты

В настоящее время в пределах Ново-Кальинского месторождения очистные работы ведутся на горизонтах: -920 м.; -1010 м.; и - 1100 м.

С целью своевременной сдачи горизонтов ниже отметки - 1100 м ведутся строительные работы на горизонте -1160 м в районе рудной залежи по сооружению МДК и СКСУ. На горизонте -1220 м осуществляется проходка водоотливного комплекса.

1.5 Характеристика рудничного подъёма, транспорта, водоотлива, энергоснабжения

1.5.1 Рудничный подъем

По типу оборудования рудничный подъем разделяют на клетевой, скиповой, конвейерный. По назначению -- на главный (для выдачи руды) и вспомогательный (для выдачи породы, спуска-подъема людей, материалов, оборудования, инструментов).

Основными элементами подъемной установки являются подъемная машина, подъемные сосуды, стальные канаты, приемные площадки, копер с направляющими шкивами и проводники.

Проверка подъемного комплекса выполняется после его монтажа во время строительства шахты, а также периодически на протяжении срока его эксплуатации.

Маркшейдерская проверка происходит до момента его налаживания механической службой шахты, но не реже одного раза в год. По результатам проверки составляется акт проверки подъемного комплекса, который подписывает главный маркшейдер и подтверждает главный инженер шахты.

При маркшейдерской проверке подъемной установки определяют:

Ї углы девиации на барабане подъемной машины на шкивах;

Ї углы отклонения от вертикали главных канатов в двух плоскостях;

Ї углы наклона осей главного вала и валов шкивов;

Ї наклонное расстояние между осью шкива и осью главного вала;

Ї угол наклона линии, соединяющей оси шкива и оси главного вала;

Ї минимальную длину главного каната.

При проверках подъема в период эксплуатации измеряют:

Ї наклоны валов шкивов и главного вала;

Ї расстояние между осями шкивов;

Ї угол наклона линии, соединяющую оси шкивов;

Їуглы девиаций.

Измерения можно делать в условной системе с центром в центре подъемной машины. Ось Х совмещают с осью подъема, а ось У -- по оси главного вала.

Маркшейдерские работы включают:

Ї примыкание теодолитного хода к оси главного вала;

Ї высотную съемку главного вала;

Ї линейные измерения на барабане подъемной машины от осевых шнуров;

Ї линейные измерения на подшкивной площадке от осевых шнуров;

Ї измерение отклонения главного каната от вертикалей;

Ї обработку измерений, вычисление углов девиации;

Ї графическое оформление материалов.

Согласно с правилами безопасности углы девиации на барабанах подъемной машины и на шкивах не должны превышать:

Ї для двухбарабанной подъемной машины Ї 10° 30';

Ї для однобарабанной подъемной машины Ї 2° 00'.

Допустимые величины:

Ї угол наклона вала: при монтаже не более 4';

при эксплуатации не более 20';

Ї угол наклона вала оси ПМ: при монтаже не более 2';

при эксплуатации не более 20'

Ї угол наклона струны каната не более 30'.

1.5.2 Транспорт

На предприятиях горно-рудной промышленности в зависимости от назначения и горно-геологических условий используют различные виды транспортных машин.

На шахте организована доставка людей до рабочих мест в пассажирских вагонетках ВПГ-12.

Доставка горной массы от забоя до рудоперепуска осуществляется в вагонетках тапа УВБ-4 и ВГ-4.

Передвижение пассажирских и грузовых составов производится мощными электровозами К-14.

Проходка горных выработок производится с помощью породопогрузочных машин ПНБ.

Выработки большого сечения (для проезда самоходной техники) проходят с помощью самоходных буровых установок Boomer (AtlasCopco), Monomatik (Tamrock). Такие установки выполняют как бурение скважин, так и крепление выработки штанговой крепью.

Погрузка и транспортировка горной массы от забоя до рудоспусков производится с помощью самоходных погрузочно-доставочных машин на дизельном ходу. На шахте работают погрузочно-доставочные машины Toroи LK1.

В случае большой удаленности забоя от рудоспуска производится перегрузка горной массы в дизельные автосамосвалы. На шахте работают автосамосвалы МоАЗ.

1.5.3 Водоотлив

Шахтный водоотлив представляет собой довольно сложный комплекс, включающий постоянные и временные насосные установки, расположенные на нескольких горизонтах, для перекачки воды с горизонта на горизонт.

Все водоотливные установки главного водоотлива оборудованы центробежными насосами типа ЦНС-500 и работают непрерывно в автоматическом режиме.

На горизонте -1160 м в районе уклонов проектом предусмотрена участковая насосная на три насоса ЦНС 300х120. Под защитой этой насосной производится строительство выработок приемной площадки уклонов, проходка ЮПШ и СПШ, проходка МДК в районе ГПР и начало отработки горизонта. Откачка воды производится на горизонт -1100 м по двум ставам труб диаметром 377 мм (в т. ч. один в резерве), проложенным по МДК.

На горизонте -1200 м в районе уклонов предусмотрена главная насосная незаглубленного типа на пять насосов ЦН-400-210, рабочий трубопровод рассчитан на полную производительность насосной.

После сдачи в эксплуатацию главной насосной горизонта -1200 м участковая насосная на приёмной площадке уклонов горизонта -1160 м демонтируется и будет использована для организации участкового водоотлива на горизонте -1310 м.

Существующие главные насосные на горизонтах -320 м, -860 м, -1100 м остаются перекачными и обеспечивают без реконструкции откачку воды с нижележащих горизонтов на поверхность.

1.5.4 Энергоснабжение

Порядок построения схем электроснабжения принят следующий:

- Центральная подземная подстанция горизонта (ЦПП);

- Сети 6 кВ;

- Распределительные пункты 6 кВ;

- Сети 6 кВ;

- Участковые подземные подстанции (УПП);

- сети 0,4 кВ к очистным блокам.

Расположение ЦПП, электрические нагрузки очистных работ и скелетная схема сетей 6 кВ разрабатывается проектной организацией в электромеханической части проекта горизонта.

Расположение УПП и электрические нагрузки очистных работ разрабатываются в проекте подготовки горизонта проектным бюро или электромехаником (энергетиком) шахты.

Сети 6 кВ и 0,4 кВ разрабатываются в проекте подготовки горизонта проектным бюро или электромехаником шахты.

Схема подстанций и сетей 6 кВ отражаются энергетиком шахты в схеме электроснабжения горизонта (шахты), утверждаются и корректируются согласно ЕПБ.

Настоящие типовые паспорта (ТП) содержат основные принципы построения схемы электроснабжения механизмов очистного блока.

Для каждого конкретного блока электромеханик шахты (участка) составляет фактическую схему электроснабжения с учетом решений предусмотренных настоящими ТП.

Схема сетей 0,4 кВ отражается электромехаником участка в схеме электроснабжения участка, утверждается и корректируется согласно ЕПБ.

1.6 Характеристика системы разработки

Добыча боксита в очистных блоках производится камерно-столбовой системой с оставлением опорных целиков. Такая система разработки относится к классу систем с поддержанием очистного пространства посредством целиков.

Поддержание очистного пространства в устойчивом состоянии является одним из основных процессов технологии добычи, обеспечивающим создание безопасных условий ведения очистной выемки.

Значительный объем применения камерно-столбовой системы разработки связан с рядом преимуществ ее перед другими: высокая интенсивность выемки подготовленных запасов и производительность труда 6 - 7 м3/чел. см., обусловленные простотой технологической схемы добычи и наличием большого фронта очистных работ.

Наряду с этим, камерно-столбовая система разработки в условиях динамического проявления горного давления является наиболее опасной, и требует применения специальных мероприятий и технических решений по предотвращению горных ударов.

При ведении горных работ должны соблюдаться следующие условия:

Ї вскрытие месторождений, подготовка и отработка рудных тел производится при минимальной изрезанности рудного массива, обеспечивая планомерное извлечение запасов без образования участков, целиков с концентрацией напряжений, способных вызвать горный удар;

Ї горные выработки преимущественно должны проходиться в направлении наибольшего из напряжений, действующих в массиве горных пород;

Ї горные работы без оставления жестких целиков преимущественно должны проводиться расходящимися фронтами очистной выемки или с отработкой одним фронтом;

Ї осуществление мер разгрузки массива от повышенных концентраций напряжений с использованием опережающего метода локальной разгрузки (разбуривание шпурами или скважинами), придание искусственной податливости конструкции.

1.7 Перспектива шахты

Балансовые и эксплуатационные запасы месторождений позволяют обеспечить стабильные поставки бокситов потребителям на многие десятилетия, благодаря эксплуатации и непрерывному строительству новых горизонтов.

На данный момент перспектива шахты рассчитана на 25 лет, т. е. до 2045 года, планируется разработка еще двух нижележащих горизонтов: горизонт -1310 м горизонт и -1400 м.

1.8 Структура шахты

Схема 1 Ї Структура шахты

2. Горная часть

2.1 Расчет технологической схемы проведения откаточного штрека гор. -1220

Выбор формы и расчет размеров поперечного сечения выработки

На выбор формы поперечного сечения влияют физико-химические свойства горных пород, в том числе и величина горного давления и его направление, сроки службы, род крепежных материалов.

Размеры поперечного сечения (ширина и высота) откаточных выработок зависит от габаритных размеров откаточных вагонеток и электровозов, от подаваемого воздуха для проветривания.

Исходя из данных условий: коэффициент крепости пород f=8; устойчивость пород - средняя, то крепление выработки производят штанговой крепью совместно с набрызг бетоном.

1) Расчет поперечного сечения:

Расчет ширины двухпутевой выработки в свету:

В= n + 2A + p + m, (1)

где n Ї зазор между стенкой выработки и подвижным составом, мм;

А Ї ширина подвижного состава вагонетки или электровоза. Размер транспортных сосудов дается в справочной литературе по рудничному транспорту, мм;

р Ї зазор между двумя вагонетками (встречными сосудами ), мм;

m Ї свободный проход для людей, мм;

В = 250 + 2 * 1350 + 200 + 700 = 3810 мм

Расчет ширины двухпутевой выработки вчерне:

B1 = B + 2 * T_кр, (2)

где В Ї ширина выработки в свету, мм;

Т_кр Ї толщина крепления, мм;

B1 = 3810 + 2 * 50 = 3910 мм

2) Расчет размеров выработки по высоте:

Рассчитываем высоту строения рельсового пути:

h0 = hб + hш + hп + hр, (3)

где hб Ї высота балластового слоя, мм;

hш Ї высота шпального бруса, мм;

hп Ї высота подкладки, мм;

hр Ї высота рельсы ( Р-33 = 128мм);

h0 = 130+125+17+128=400 мм

Высота от почвы выработки до пяты (выработка двухпутевая):

h1= 1600 мм (4)

Расчет высоты стены от уровня балласта до пяты свода:

h2= h1- (hб+ 2/3 hш), (5)

h2= 1600 - (130 + 2/3 * 125) = 1387 мм

Расчет высоты свода:

h3= 1/3Всв, (6)

h3= 1/3 * 3810 = 1270 мм

Расчет площади поперечного сечения в свету:

S_св = В * (h2 + 0,26 В), (7)

S_св = 3810 * (1387 + 0,26 * 3810) = 9,1 мІ

Расчет площади поперечного сечения вчерне:

S_чер = В1 (h1 + 0,26B1), (8)

S_чер = 3910*(1600+ 0,26*3910)=10,2 м²

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

V = , (9)

где Q_воздЇ количество воздуха, проходящего по выработке, мі/с;

S_свЇ поперечное сечение выработки в свету, мІ;

V = 12/9,1 = 1,3 м/с

Выбор оборудования и описание схемы проведения штрека

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

Основными называют те, которые выполняются в забое выработки и относятся непосредственно к проходке и креплению выработки.

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

При проведении горизонтальных выработок могут применяться различные способы производства работ, определяемые свойствами горных пород, размерами поперечного сечения и назначением этих выработок.

Способы проведения выработок различают по методу отбойки породы от массива в забое и применяемым при этом механизмам.

Применение того или иного способа зависит от крепости пород, под которой понимают сопротивляемость их к разрушению при добывании.

Наиболее распространенным в настоящее время является буровзрывной способ, при котором порода разрушается с помощью зарядов взрывчатого вещества, размещаемых в шпурах или скважинах.

На выбор той или иной технологической схемы проведения горной выработки оказывают влияние многие факторы. Основными из них являются: физико-механические свойства пересекаемых выработкой пород, способ выемки и многое другое.

Откаточный штрек с сечением 10,2 мІ в проходке, с коэффициентом крепости пород f = 8 и при средней устойчивости пород предпочтительно проходить буровзрывным способом.

Сущность БВР заключается в том, что в горных породах бурятся шпуры или скважины, в которые закладывается ВВ и проводится взрывание, в результате которого горная порода будет пригодна для погрузки.

Бурения шпуров в данных условиях производится переносным перфоратором ПП-63В. Отделение породы от массива производится с помощью взрывных работ.

Для взрывных работ выбираем тип взрывчатого вещества - аммонит № 6ЖВ, тип электродетонаторов - ЭДКЗ-15 и тип взрывного прибора - УПУ-4. Способ взрывания электрический.

Погрузка породы осуществляется при помощи погрузочной машины типа ПНБ-2 в вагонетки с откидным бортом УВБ-4,0. Транспортировка породы до места разгрузки осуществляется электровозом К-14. Вентиляция в выработке осуществляется при помощи вентилятора местного проветривания ВМЭ-8

Таблица 1 - Техническая характеристика машины для набрызг-бетона БМ-86

Показатели	Значение
Производительность по сухой смеси, м3/час	5-6,6
Мощность электродвигателя, кВт	5,5
Максимальная дальность транспортирования смеси по бетоноводу (по горизонтали), м	300
Максимальная дальность транспортирования смеси по бетоноводу (по вертикали), м	100
Максимальный размер фракции заполнителя, мм	30
Внутренний диаметр материального шланга, мм	65
Потребное давление сжатого воздуха, МПа	0,3-0,5
Расход сжатого воздуха, м3/мин	9
Загрузочная высота, мм	1340
Масса машины без шлангов, кг	740
Масса комплекта поставки, кг	1035
Габариты, мм:
Длина	1290
Ширина	820
Высота	1445

Таблица 2 - Техническая характеристика Аммонит 6ЖВ

Показатели	Значение
Кислородный баланс, %	- 0,53
Теплота взрыва, кДж/кг	4305
Температура взрыва, °С	2964
Идеальная работа взрыва, кДж/кг	3561
Плотность патронов, г/смі	1-1,2
Работоспособность, смі	360-380
Бризантность, мм	14-16
Скорость детонации, км/с	3,6-4,8

Таблица 3 - Техническая характеристика ПП-63В

Параметры	Значение
Диаметр шпуров, мм	40-46
Глубина бурения, м	5
Число ударов в минуту	1800
Энергия ударов, Дж	63,74
Удельный расход воздуха, (мі/мин)/кВт	0,029
Давление сжатого воздуха МПа	0,5
Крутящий момент, Н*м	26,93
Размеры хвостовика инструмента, мм	25*108
Масса, кг	33

Таблица 4 - Техническая характеристика К-14

Параметры	Значение
Сцепной вес, кН	140
Колея, мм	750 900
Скорость, км/ч	12,8
Сила тяги, кН	23,5
Жесткая база, мм	1800
Длина по буферам, мм	5440
Ширина, мм	1350
Максимальная скорость, км/ч	11
Мощность двигателей 45х2, кВт	90

Таблица 5 - Техническая характеристика ПНБ-2

Показатели	Значение
Производительность, м3/мин	2,0
Ширина захвата, мм	1300
Габариты, мм:
Ширина	2000
Длина	8550
Высота в транспортном положении, мм	2340
Суммарная мощность двигателей, кВт	78
Масса, кг	14800
Рабочий орган	Нагребающие лапы
Ходовая часть	Гусеницы
Тип привода	Электрический

Таблица 6 - Техническая характеристика ВМЭ-8

Параметры	Значение
Диаметр рабочего колеса, мм	800
Производительность, мі/с	6 - 21
Давление, кПа	0,5
Потребляемая мощность, кВт	90
Масса, кг	1050
Частота вращения, об/мин	2950
КПД	0,78
Диаметр рабочего колеса, мм	800
Максимальный полный КПД вентилятора, %	68
Номинальная подача, мі/c	10

Таблица 7 - Техническая характеристика УВБ-4,0

Параметры	Значение
Вместимость кузова, мі	4,0
Грузоподъёмность, т	12,0
Минимальный угол наклона днища кузова при разгрузке, град	50
Колея, мм	900
Габариты, мм:
Длина	3950
Ширина	1330
Высота	1560
Масса, кг	4200
Жесткая база, мм	1250

Таблица 8 - Техническая характеристика ЭДКЗ-15

Параметры	Значение
Сопротивление, Ом	4
Безопасный ток, А	0,18
Стомилисекундный ток, А	0,37
Минимальное время передачи, м/с	0,6
Материал жилы - медь, диаметр, мм	0,5
Площадь сечения жилы (S), ммІ	0,2
Удельное сопротивление меди, Ом*ммІ/м	0,0175
Время замедления, милисек	15

Таблица 9 - Техническая характеристика УПУ-4

Показатели	Значение
Максимальное напряжение, развиваемое во взрывной цепи, В	1400
Максимальное сопротивление взрывной цепи, Ом	300
Масса, кг	0,5
Время заряда накопительного конденсатора, сек	< 10
Емкость накопительного конденсатора, мкф	4
Источник питания, В	9
Габаритные размеры, мм:
Длина	88
Ширина	45
Высота	125
Условия эксплуатации
Температура, °С	от -40 до +50
Относительная влажность до, %	98

Таблица 10 - Техническая характеристика СПШ

Показатели	Значение
Длинна, мм	1600
Номер профиля	22
Разрывное усилие, кН	125
Допускаемая нагрузка, кН	96
Удлинение, %	2-3
Масса, кг	4,1

2.1.3 Расчет паспорта БВР

В породе с коэффициентом крепости 8 выработка будет проводиться обычным способом с применением буровзрывных работ.

Взрывание будет проводиться электрическим способом с применением ЭДКЗ-15 (таблица 8) и взрывной машинки УПУ-4 (таблица 9), что позволит обеспечить приемлемое дробление породы и высокий коэффициент использования шпуров. Взрывание пород производится с использованием аммонита №6ЖВ (Диаметр патрона - 36 мм, длина патрона - 0,25 м, масса патрона - 0,25 кг).

1) Определение комплекта шпуров на забой:

N = (q* S) / Kз, (10)

где q Ї удельный расход ВВ, кг/мі;

S Ї площадь сечения выработки в черне, мІ;

Кз Ї коэффициент заполнения шпуров.

N = (2,4*10,2)/0,7 = 36 шт

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

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

l = , (11)

где Тц Ї продолжительность проходческого цикла, час;

Tвсп Ї продолжительность вспомогательных операций, час;

N Ї количество шпуров на забой, шт;

S Ї сечение выработки в проходке, мі;

? Ї коэффициент использования шпуров;

Нб, Ну, Нкр Ї часовые нормы выработки;

Пб, Пкр Ї количество бурильных машин и крепильщиков;

В Ї ширина выработки в проходке, м;

Sш Ї площадь свода выработки, поддерживаемая одной штангой, мІ.

l = 1,5 м

l_всп = 1,5 м

l_вруб = 1,7 м

3) Расчет расхода ВМ на цикл

Расход ВВ за цикл определяем по формуле:

Q = q * lшп * Sпр * ?, (12)

где Q Ї расход ВВ на цикл, кг;

q Ї удельный расход ВВ, кг/мі;

lшп Ї глубина шпуров, м;

Sпр Ї площадь забоя в проходке, мІ;

? Ї коэффициент использования шпуров.

Q= 2,4 * 1,5 * 10,2 * 0,9 = 33,0 кг

Величину заряда ВВ на один шпур определяем по формуле:

Qшт = Q/N, (13)

где Q Ї расход ВВ на цикл, кг;

N Ї количество шпуров на забой, шт.

Qшт = 33/36 = 0,9 кг

Количество патронов ВВ на шпур определяем по формуле:

n = Qшт / Мп, (14)

где Мп Ї масса патрона ВВ, кг.

n = 0.9/0.25 = 4 шт

Рассчитываем фактическую массу заряда на:

Q_факт = Nвр * n * m + Nвсп * n *m + Nок * n * m, (15)

где Nвр, Nвсп, Nок Ї количество шпуров на забой выработки;

n Ї количество патронов ВВ, шт;

m Ї масса патрона ВВ, кг.

Q_факт = 8 * 4 * 0,25 + 8 * 4 * 0,25 + 20 * 4 * 0,25 = 36 кг

Расход ВВ на 1 метр выработки:

Qвв.м = , (16)

где ? Ї коэффициент использования шпуров;

lшп Ї глубина шпуров, м.

Qвв.м = 36*(1.5*0.9) = 26,7 кг

Расход ВВ на 1 мі определяем по формуле:

q_факт= , (17)

q_факт = 36/(1.2*1.5*0.9) = 2,6 кг/мі

4) Расчет электровзрывной цепи

Способ взрывания цепи - электрический. Расход электродетонаторов составляет 36 штуку на один взрыв. Принимаем электродетонатор ЭДКЗ-15, соединение Ї последовательное.

Расчет взрывной цепи:

I_об = U / R_об, (18)

где Iоб - сила тока, А;

U Ї напряжение взрывного прибора, В;

R_об Ї сопротивление, Ом.

R_об = R_мп + rд * nд, (19)

где R_мп Ї сопротивление магистральных проводов.

rд Ї сопротивление одного детонатора

nд Ї количество детонаторов

R_мп = 2 * р *(L/S), (20)

где р Ї удельное сопротивление, Ом;

L Ї длина магистрального провода, мм;

S Ї сечение магистральных проводов, мм.

R_мп = 2 * 0,0175 * (120/0.2) = 21 Ом

R_об = 21 + 4 * 36 = 165 Ом

I_об = 1400/165 = 8,5 А

Полученное значение силы тока сравнивается с гарантийным током, по обязательному условию I_об ? I_гар, где I_гар = 1А. Следовательно: 8,5 ? 1, что удовлетворяет условию гарантийности тока.

Расчёт паспорта проветривания

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

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

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

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

1) Выбор способа проветривания

Способ проветривания нагнетательный, при котором подача воздуха в призабойное пространство осуществляется вентиляторами местного проветривания по трубам, проложенным по выработке.

Недостаток этого способа - низкая скорость движения загазованного воздуха по выработке от проветриваемого забоя. Эффективное проветривание возможно лишь в том случае, если трубопровод находится на удалении от забоя всего на 2-3 метра. Но, с учётом возможного повреждения при взрывных работах, практически его можно располагать не ближе 6-8 метров. Таким образом, у забоя могут образовываться плохо проветриваемые (застойные) зоны.

2) Расчет количества воздуха в забой

Расчет производится по следующим факторам:

По количеству работающих людей в забое:

Q_л = n * q_л, (21)

где n Ї количество работающих людей в забое, чел;

q_л Ї норма подачи свежего воздуха на 1 человека, мі/ мин.

Q_л = 3 * 6,0 = 1,8 мі/мин

По пыли, из условия:

Q_п = 60 S_св * V_min, (22)

где S_св Ї сечение в свету проводимой выработки, мІ;

V_min Ї скорость движения воздуха, м/с.

Q_n = 60 * 9,1 * 0, 25 = 136, 5 м³/мин

По расходу ВВ, взрываемого в забое за цикл:

Q_нач = , (23)

где t Ї время проветривания забоя, мин;

А Ї количество одновременно взрываемого ВВ, кг;

V Ї объем проветриваемой выработки, м³.

Q_нач = 21.4/30 * = 136,1 м³/ мин

3) Расчет депрессии трубопровода

Депрессия трубопровода рассчитывается по формуле:

h_ст = R_тр * QІ_B, (24)

где R_тр - сопротивление трубопровода, км;

Q_B- производительность вентилятора, м³/с.

Сопротивление трубопровода, оказываемое движению воздуха, подсчитывается по формуле:

R_тр = б , (25)

где L_тр - длина трубопровода, м;

Р_тр - периметр трубопровода, м;

S_тр - сечение трубопровода, мІ;

б - коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода.

R_тр = = 5,9 км

h_ст = 5,9 * 152 = 1327,5 Па

4) Выбор вентилятора местного проветривания

Производительность вентилятора с учетом утечек воздуха, рассчитывается по формуле:

Q_B = Р * Q₃, (26)

где Q₃ - потребное количество воздуха в забой, м3/мин;

Р - коэффициент утечки воздуха.

Q_B = 1,07 * 129,4 = 138,5 м³/мин

Q²_В = (1.29138.5)/60²= 64

Выбор вентилятора для проветривания выработки производится на основании расчетов и расчетных величин депрессии трубопровода и количества воздуха, подаваемого вентилятором.

Проветривание выработок будет осуществляться вентилятором местного проветривания ВМЭ-8. Техническая характеристика вентилятора приведена в таблице 6.

Расчет погрузки и уборки пароды из забоя

Уборка породы при проходке горных выработок является одной из наиболее трудоемких операций. На уборку породы в механизированных проходках при проведении горизонтальных выработок затрачивается около 35-40% от общего времени цикла.

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

Для уборки породы из забоя применяются погрузочные машины типа ПНБ-2 (таблица 5) в сочетании с рудничными вагонетками бокового опрокидывания УВБ-4,0 (таблица 7).

Производительность погрузочной машины типа ПНБ-2 рассчитывается по формуле:

P_m = 60 * V_л * n_л* K_н * г * t_л, (27)

где V_л Ї объём нагребающей лапы, м³;

n_л Ї количество тап у машины, шт;

K_н Ї коэффициент наполнения лапы;

г Ї плотность породы, т/м³;

t_л Їпродолжительность вращения одной лапы, сек.

P_m = 60 * 0,05 * 2* 0,5 * 2,6 * 3 = 23,4 т/час

Расчет паспорта крепления

Так как породы, с коэффициентом крепости f = 8 и среднеустойчивые, то в виду горного давления и других физико-механических свойств применяется комбинированная крепь из СПШ и набрызг-бетонной крепи.

Анкерная крепь производится без отставания от забоя, а нанесение набрызг-бетонной крепи будет производиться после проведения всей выработки для защиты пород от выветривания с целью увеличить срок выработки.

Периметр сечения горной выработки:

Р = В + 2 * h_ст + 1,33 * В, (28)

где В Ї ширина горной выработки в проходке, м;

h_ст Ї высота сечения, м.

Р = 3,91 +2 * 3,057 +1,33* 3,91 = 15,2 м

Расчёт количества штанг, шт:

N_шт = (P-1.2)/2 + 1, (29)

N_шт = + 1 = 8 шт

Основное назначение набрызг-бетонного крепления Ї защита горных пород от выветривания.

Для нанесения набрызг-бетонной крепи применяется комплекс Монолит-1, состоящий из набрызг-бетонных машин БМ-86 (таблица 1).

Расход набрызг-бетонного крепления рассчитывается:

V_б.кр. = 2 * V_кр.ст + V_кр.св, (30)

где V_б.кр Ї объем бетонного крепления выработки, м³;

V_кр.ст Ї объем крепления стены выработки, м³;

V_кр.св Ї объем крепления свода, м³.

V_кр.ст = h_cт * Т_кр * L_кр, (31)

где h_ст Ї высота стены до свода, м;

T_кр Ї толщина крепления выработки, м;

L_кр Ї длина крепления выработки, м.

V_кр.ст = 3,057 * 0,05 * 1 = 0,15 м³

V_кр.св = 2,3 * B * T_кр * L_кр, (32)

где B Ї ширина выработки в свету, м;

V_кр.св = 2,3 * 3,81 * 0,05 * 1 = 0,44 м³

V_б.кр. = 2 * 0,15 + 0,44 = 0,74 м³ на 1м

?бет = V_б.кр * 350, (33)

?бет = 0,74 * 150 = 111 м³

Расчет организации труда и графика цикличности

По каждому рабочему процессу определяют объем работ на цикл по формулам:

Бурение шпуров:

V_бур = N * l_шп, (34)

V_бур= 36 * 1,5 = 54,0 шп.м

Уборка породы из забоя:

V_уб = S_пр* l_шп *?, (35)

V_уб = 9,1 * 1,5 * 0,9 = 12,3 м³

Крепление выработки штангами:

V_кр = , (36)

V_кр = (1.33*33910*1.5*0.9)/6.64 = 1,0 шт

Крепление выработки набрызг бетоном:

V_кр = S_кр * l_шп * , (37)

V_кр = 0,74 * 1,5 * 0,9 = 1,0 м³

По каждому рабочему процессу, входящему в цикл, определяют трудоемкость путем деления объема работ на принятую норму выработки:

qi = , (38)

q_бур = 54/(7*3) = 2,6

q_уб = 12.3/4 = 3,1

q_кр = = 0,2

Определяют суммарную трудоемкость работ на один цикл, равную сумме трудоемкостей по отдельным рабочим процессам:

= 2,6 + 3,1 + 0,2 = 5,9

Исходя из суммарной трудоемкости, количество рабочих на цикл будет составлять 6 человека.

Определяют количество рабочих на одну смену по формуле:

n1=, (39)

где n- количество рабочих на цикл, чел;

Тц Ї продолжительность цикла в сменах.

n1 = = 6 чел

Определяют процент выполнения нормы выработки путем деления суммарной трудоемкости на принятое количество рабочих на один цикл:

К = * 100%, (40)

К = 5.9/6 * 100% = 98,3 %

Определяют продолжительность выполнения отдельных рабочих процессов по формуле:

ti = , (41)

где Тсм - продолжительность смены, час;

qi - трудоемкость данного рабочего прочеса, чел.см;

n2 - количество рабочих, на данного рабочего процесс;

К1 - коэффициент перевыполнения нормы выработки.

t_бур= = 3,0 часа

t_уб = = 3,6 часа

t_кр = = 0,4 часа

Определяют фактическую продолжительность цикла:

Т'_ц = t_бур+ t_уб + t_кр, (42)

Т'_ц = 3,0 + 3,6 + 0,4 = 7 часов

3. Технологическая часть

3.1 Опорные и съёмочные сети на поверхности и на горизонте

3.1.1 На поверхности

Маркшейдерское обслуживание горных предприятий невозможно без сети опорных пунктов, положение на местности которых определено с высокой точностью.

Точки, закрепленные на местности и имеющие точно определенные координаты, называются опорными пунктами. Пункты, обеспечивающие правильное изображение земной поверхности в горизонтальном направлении, называются пунктами плановой основы. Пункты, характеризующие положение земной поверхности по высоте, являются пунктами высотной основы. Система опорных пунктов, размещенных на территории нашей страны, составляет геодезическую сеть.

Согласно действующим инструкциям геодезические сети подразделяются на государственные геодезические, геодезические сети сгущения и съемочные геодезические сети.

Опорные маркшейдерские сети на территории экономической заинтересованности горных предприятий состоят из пунктов государственной сети и геодезических сетей сгущения, являющихся геометрической основой для производства всех маркшейдерских и топографических работ, обслуживающих разведку полезных ископаемых, строительство и эксплуатацию горного предприятия.

При сооружении государственной опорной плановой сети до сих пор основным является метод триангуляции, основанный на создании на земной поверхности простых геометрических фигур -- треугольников, располагаемых в определенном порядке, форма которых близка к равносторонней. В треугольниках измеряются все углы, благодаря чему имеется надежный контроль полевых угловых измерений.

Для определения линейных размеров сторон треугольников достаточно измерить одну из сторон сети треугольников.

Метод триангуляции позволяет определить плановые координаты вершин треугольников, составляющих ряды триангуляции (схема 2).

Территория внутри полигона триангуляционных звеньев 1 класса заполняется сплошной сетью треугольников триангуляции 2 класса. Дальнейшее сгущение производится триангуляцией 3 и 4 классов.

Схема 2 - Схема развития триангуляции

В труднодоступных районах страны и на сильно застроенных территориях государственная геодезическая сеть создается в виде полигонометрических ходов, представляющих собой ломаные линии в виде замкнутых или разомкнутых многоугольников (схема 3).

Полевые работы заключаются в измерении углов в точках поворота и длин всех сторон полигонометрии. При построении сетей полигонометрии обычно прокладываются основные и диагональные полигоны, образующие общие узловые точки (5, 19).

Полигонометрия как метод создания геодезических сетей в последние годы начинает приобретать большое распространение. Объясняется это тем, что для измерения длин наиболее трудоемкого вида маркшейдерско-геодезических работ стали широко применяться высокоточные дальномеры.

Геодезические сети сгущения развиваются на основе пунктов государственной геодезической сети и служат для проведения съемки земной поверхности в масштабах от 1 : 5000 до 1 : 500, а также для выполнения различных маркшейдерских работ.

Схема 3 - Схема полигонометрии

Особое значение в маркшейдерских опорных сетях имеют подходные пункты, задачей которых является обеспечение возможности прокладки к стволу шахты висячего хода с числом сторон не более трех.

Подходные пункты не должны быть расположены далее чем на 300 м от устьев стволов. В качестве подходных пунктов могут быть пункты триангуляции, трилатерации, полигонометрии 1-4 классов или пункты аналитических сетей 1 разряда.

На промышленной площадке горного предприятия должно иметься не менее трех высотных реперов, нивелированием не ниже IV класса.

В качестве исходных пунктов для построения маркшейдерской опорной геодезической сети служат пункты государственной геодезической сети и сетей сгущения.

Маркшейдерскую опорную геодезическую сеть на территории горного предприятия АО «Севуралбокситруда» шахта «Ново-Кальинская» создают методами триангуляции 1 и 2 разрядов, нивелированием III и IV классов.

Пункты маркшейдерской опорной геодезической сети, используемые в качестве исходных, располагаются в местах, обеспечивающих их устойчивость на период проведения наблюдений.

Пункты маркшейдерской опорной геодезической сети закрепляют центрами, рекомендованными для местных условий инструкциями ГУГК, а также ведомственными инструктивными и методическими указаниями.

На пунктах триангуляции 1 разряда должны быть установлены наружные геодезические знаки (схема 4). На пунктах триангуляции 2 разряда допускается устанавливать вехи (схема 5).

При выполнении работ по созданию маркшейдерской опорной геодезической сети сторонними организациями места закладки центров и реперов согласовывают с главным маркшейдером горного предприятия.

Схема 4 Ї Геодезические знаки: а) пирамида; б) простой сигнал; в) сложный сигнал.



Схема 5 Ї Типы временных геодезических знаков

3.1.2. На горизонте

Подземные маркшейдерские опорные сети являются главной геометрической основой всех подземных съемок. Для создания опорных сетей по основным горным выработкам прокладываются полигонометрические ходы.

Опорные сети предназначаются для развития съемочных сетей, составления планов горных выработок и других графических материалов, а также для аналитического решения различных маркшейдерских и горно-геометрических задач.

При создании подземной опорной сети углы в полигонометрических ходах, как правило, измеряют теодолитами с точностью отсчетных приспособлений не менее 30".

Для измерения длин сторон в подземных полигонометрических ходах применяются компарированные стальные рулетки длиной 20, 30 и 50 м, мерные ленты, мерные проволоки, длиномеры ДА-1м, светодальномеры типа МСД-1 и другие инструменты, обеспечивающие необходимую точность.

Съемочные сети 2 разряда развиваются на основе пунктов съемочной сети 1 разряда и являются геометрической основой для съемки нарезных и очистных выработок. Закрепленные в них пункты теодолитного хода обычно используются только один раз при съемке этих выработок или для выполнения сбоек нарезных выработок в пределах очистного забоя.

Теодолитные и угломерные ходы 1 и 2 разрядов обычно замыкают или прокладывают дважды. При проложении теодолитных ходов в основных выработках для пополнения планов, по которым в дальнейшем создают опорные сети, допускают прокладывание висячих ходов с измерением левых и правых по ходу углов.

Плановые и высотные сети специального назначения прокладываются в горных выработках для решения специальных задач, требующих высокой точности проведения работ.

Точность угловых и линейных измерений в этих сетях устанавливается особой программой измерений для каждого конкретного случая. В зависимости от горно-геологических условий залегания и применяемых систем разработки месторождений могут возникнуть различные формы и способы примыкания подземных теодолитных ходов.

В практике наиболее часто встречаются следующие виды подземных теодолитных ходов: висячий ход (схема 6, а) прокладывается по горным выработкам без примыкания в конце хода к опорным пунктам.

Такие ходы начинаются от опорного пункта с известными координатами и дирекционным углом. При разработке месторождений часто приходится прибегать к прокладке таких ходов.

Для контроля они должны прокладываться дважды (в прямом и обратном направлениях).

Разомкнутый ход (схема 6, б) примыкает в начале и в конце к опорным пунктам с известными координатами и к сторонам I-II и АВ с известными дирекционными углами. Такие ходы имеют контроль по координатам и дирекционным углам.

Замкнутый ход (схема 6, в) представляет собой замкнутый полигон, проложенный в горных выработках, в котором кроме измеренных левых по ходу углов и длин сторон измерены примычные углы а ' и а".

Для прокладки замкнутого хода должны быть известны координаты опорного пункта II и дирекционный угол стороны I-II.

Схема 6 Ї Виды подземных теодолитных ходов: а) висячий ход; б) разомкнутый ход; в) замкнутый ход; г) разомкнутый ход с неполным контролем; д) системы теодолитных ходов.

Разомкнутый ход с неполным контролем (схема 6, г) прокладывается между сторонами ВА и CD с известными дирекционными углами и координатами пункта А. Дирекционный угол стороны CD должен быть определен путем гироскопического ориентирования независимо от определения дирекционного угла стороны ВА. Наличие твердых дирекционных углов позволяет осуществлять контроль измеренных горизонтальных углов.

Системы теодолитных ходов (схема 6, д). В подземных горных выработках при прокладке теодолитных ходов часто создают системы полигонов, которые могут быть как свободными, так и несвободными.

Свободные системы полигонов, состоящие из замкнутых теодолитных ходов, опираются на исходный пункт с известными координатами. Дирекционный угол стороны ВА должен быть известен. При примыкании системы полигонов к стороне АВ измеряются углы а' и а".

В маркшейдерской практике иногда создаются несвободные системы полигонов, опирающиеся на твердые пункты и направления или на твердые пункты и одну узловую точку.

3.2 Способы передачи x, y, z на горизонт

Задача соединительной съемки (ориентировки) - обеспечить выполнение маркшейдерских съемок подземных горных выработок в системе координат, принятой наземной поверхности. Без выполнения соединительной съемки невозможны развитие горных работ, правильное отражение на планах их расположения относительно объектов поверхности, определение глубины горных работ, построение границ безопасного ведения горных работ, совмещение горных работ соседних пластов и горизонтов.

Соединительные съемки выполняют редко, как правило, при строительстве новой шахты и в дальнейшем - при подготовке новых горизонтов. Эту съемку относят к числу наиболее ответственных маркшейдерских работ и выполняют с высокой точностью и надежным контролем.

Различают горизонтальную и вертикальную соединительные съемки. Горизонтальная соединительная съемка решает две задачи: определение дирекционных углов исходных сторон подземной маркшейдерской сети, и определение координат х, у исходных пунктов подземной маркшейдерской сети. При вертикальной соединительной съемке с земной поверхности в шахту передают высотную отметку.

Погрешности выполнения соединительной съемки вызывают появление погрешности в определении положения пунктов подземных маркшейдерских сетей.

Погрешности координат х, у исходного пункта А1 ...