Проектирование полевого штрека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Условия сооружения выработки

2. Выбор способа и технологической схемы проведения выработки

3. Выбор формы и определение размеров поперечного сечения выработки

4. Выбор типа и параметров крепи

5. Выбор и обоснование комплекса проходческого оборудования и определения его оптимальных параметров

6. Составление паспорта буровзрывных работ



Введение

Непрерывно растущие потребности народного хозяйства в твердом топливе требует строительства новых и реконструкции действующих горных предприятий. При подземном способе добычи угля выполняется большой объём работ по проведению горных выработок, общая протяженность которых значительна. Проведение подготовительных выработок является одной из основных задач по обеспечению бесперебойной и эффективной работы очистных забоев. Предприятия угольной промышленности имеют большой парк, проходческих машин и механизмов, обеспечивающих высокие скорости проведения горных работ, развитие техники, совершенствование технологии проведения горных выработок и организации работ приводят к коренным изменениям в характеристики труда. Основным его видом становится механизированный труд.

Основными задачами горнопроходческих работ является четкая и системная работа горнопроходческого оборудования, внедрение комплексного оборудования, эффективное использование взрывных работ и шахтного транспорта, применение комбинированных машин, обеспечение безопасности труда проходчиков. Положительную роль в охране труда может сыграть внедрение технологии при проведении выработок без выдачи породы на поверхность в отвалы. В настоящим экономическом положении особо следует подчеркнуть необходимость снижения затрат на проведение и увеличение скорости подвигания подготовительного забоя, к хозяйственному отношению, к выполняемому труду.

Целью курсового проекта является закрепление теоретических знаний при решении задач при проектировании паспорта проведения и крепления выработки. буровзрывной горный полевой штрек



1. Условия сооружения выработки

Проводимая по проекту выработка - полевой штрек, предназначена для транспортировки горной массы и доставки грузов в вагонетках ВГ-2.5, передвижения людей, проветривания, водоотлива, прокладки кабелей, линий связи. Количество рельсовых путей - 1. Срок службы выработки - 20 лет.

Выработка будет проводится в следующих горно-геологических условиях: Вмещающие породы алевролит с коэффициентом крепости f=6, категория шахты по газу - сверхкатегорная, протяженность выработки - 850м. приток воды в забой - 0,2 м³/час, абсолютная метанообильность - 0,82 м³/мин. Транспортные средства - 2Л-80У-01, АМ8Д (ВГ 1,6).

2. Выбор способа и технологической схемы проведения выработки

Способ и технологическую схему проведения выработки выбираем по альбому. Технологические схемы проведения горизонтальных и наклонных капитальных выработок при строительстве и реконструкции шахт, разработанному ВНИИОМШС.

Учитывая горно-геологические условия в которых будет проводится выработка, применяемое в выработке оборудование, применяем буровзрывной способ проведения полевого штрека.

Этот способ, в настоящие время, является основным. Его преимуществом является :

- возможность проведения выработок по породам любой крепости;

- возможность применения для проходки выработок с любым углом наклона и площади сечения.

К недостаткам следует отнести :

- вероятность воспламенения и взрыва метана при применении взрывных работ, что требует применения комплекса мер безопасности (предохранительные ВВ и СИ, гидрозабойка шпуров, водораспылительные завесы)

- цикличный характер работ, который снижает скорость проведения выработок.

Так как шахта по газу относится к сверхкатегорийной, полевой штрек будем проводить сверху вниз.

Схему проведения полевого штрека приводим в графической части курсового проекта.

Проведенные ВНИИОМШСом исследования позволяют в зависимости от принятого комплекта горнопроходческого оборудования и конкретных горно-геологических условий рекомендовать для сооружения полевого штрека оптимальное значение скорости V_опт - проходки. V_опт -90 м/мес.

Учитывая нормативную скорость проведения штрека 90 м/мес., а так же горногеологические и горнотехнические условия выработки.

Определяем месячную скорость проведения штрека по формуле

V_мec= V_H · K, м/мес. , (2.1)

где V_H - нормативная скорость проведения штрека, м/мес., принимаем нормативную скорость 90 м/мес.

К - коэффициент учитывающий условия выработки, принимаем К=1

V_мec= 90 · 1= 90 м/мес

3. Выбор формы и определение размеров поперечного сечения выработки

Учитывая срок службы штрека 20 лет, применяем металлическую арочною податливую крепь. Полевой штрек проводится только по породе не пересекая угольный пласт. Штрек не находится в зоне влияния очистных работ, учитывая свойства пород принимаем арочную форму сечения выработки с креплением её металлической арочной податливой трехзвенной крепью типа АП-3 из спецпрофеля. Это обеспечит достаточную устойчивость и сохранит проектные размеры выработки на время её эксплуатации.

Размеры поперечного сечения выработки определяются в зависимости от габаритов и характеристики оборудования, величины зазора согласно ПБ. В период эксплуатации выработки будет производится доставка материалов в вагонетках ВГ-1,6 при помощи аккумуляторного электровоза АМ8Д(1050м). Ширина колеи - 600мм. , транспортировка горной массы ленточным конвейером 2Л80У-01.

Определяем минимальную ширину выработки по уровню подвижного состава по формуле

(3.1)

где : m - ширина свободного прохода для людей ( по ПБ 0,7м);

- ширина подвижного состава 1,05 м;

р - зазор между составом и конвейером ( по ПБ 0,4м);

- ширина конвейера,м (1,32 м) ;

n - зазор между крепью и конвейером, м ;

В_min=0,7+1,05+0,4+1,32+0,4 =3,87м

По результатам расчета В_min=4,0 мм, выбираем ближайшее большее типовое сечение арочной металлической податливой крепи КМП-А3 из СВП -27.

Таблица 3.1 Размеры выработки по типовым сечениям

Ширина выработки в проходке мм.	Площадь сечения м2	В проходке с учетом канавки S2	Периметр после осадки P,м.	Предельное кол-во воздуха пропускаемого выработкой, м3/сек
	В свету	В проходке S1
После осадки	До осадки	После осадки S				Q
4320	4670	11,4	14,2	14,3	12,9	80,0

Проверим площадь поперечного сечения выработки по допустимой скорости

(3.2)

Что соответствует «Правилам безопасности в угольных шахтах»

В графической части курсового проекта приводим принятое сечение выработки, определяем площадь поперечного сечения породного забоя.

Площадь породного забоя определяется по формуле

(3.3)

где - площадь сечения выработки в проходке,

4. Выбор типа и параметров крепи

На выбор крепи полевого штрека оказывают влияние следующие факторы:

- надежность и устойчивость к деформациям;

- долговечность;

- стойкость к коррозии, гниению и воздействию огня;

- крепь должна занимать минимум площади поперечного сечения выработки;

- должна оказывать наименьшее сопротивление движению воздуха в выработке;

- должна быть простой по конструкции, удобной для транспортирования и извлечения.

Исходя из вышеуказанных требований и так как полевой штрек не находится в зоне влияния очистных работ, выбираем для крепления выработки металлическую арочную трехзвенную податливую крепь из специального взаимозаменяемого профиля.

Учитывая, что сечение полевого штрека 14,2 применяем для крепления выработки спецпрофиль СВП -27. В качестве межрамных ограждений применяем ЖБ затяжку.

Максимально допустимое расстояние между арками определяем по формуле:

(4.1)

где P - несущая способность арки, кН - 160;

f - коэффициент крепости породы;

а - половина ширены выработки в проходке, м - 2,560

y - плотность горных пород, принимаем 2,5 т/м³.

Принимаем расстояние между арками согласно длине межрамных стяжек

при длине стяжки 0,93м. спецификацию деталей крепи приводим в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Наименование	Количество	Вес одной детали, кг	Общий вес, кг
Верхняк	1	108,0	108,0
Стойка	2	81,0	162,0
Крепежные детали замка	2	8,04	16,08
Башмак	2	0,7	1,4



5. Выбор и обоснование комплекса проходческого оборудования и определения его оптимальных параметров

Для заданных условий применяем буровзрывной способ проведения полевого штрека. Принятый способ проведения применяется в породах любой крепости, при проведении выработок любого сечения и угла наклона.

При буровзрывном способе проведения проходческий цикл состоит из следующих процессов:

- бурение шпуров по породе;

- заряжание шпуров;

- взрывание зарядов шпуров;

- проветривание забоя;

- осмотр забоя и приведение его в безопасное состояние;

- уборка породы;

- возведение постоянной крепи в выработке;

- наращивание рельсового пути;

- наращивание конвейера;

- наращивание вентиляционного трубопровода;

- доставка материалов.

В подземных условиях механический способ разрушения горных пород при бурении шпуров и скважин является основным.

При проведении выработок буровзрывным способом наиболее трудоемким процессом проходческого цикла является погрузка горной массы. Особое значение приобретает механизация этого процесса, которая облегчает труд проходчиков, повышает производительность работ и способствует увеличению скорости проведения выработки.

Учитывая характеристику пласта и свойства вмещающих пород, угол наклона выработки, ее протяженность, размеры поперечного сечения и назначение принимаем следующее горнопроходческое оборудование:

-для бурения шпуров по породе и погрузки горной массы - буропогрузочная машина 2ПНБ-2Б с навесным оборудованием НБ-19 (две вращательно-ударные бурильные установки типа БУ-1);

- для транспортировки горной массы - скребковый конвейер 1СР-70М, ленточный конвейер 2Л80У-01;

-для доставки материалов к забою - ВГ-1,6

Технические характеристики принятого оборудования:

2ПНБ2Б - буропогрузочная машина

2ПНБ2Б - буропогрузочная машина предназначена для бурения шпуров и погрузки взорванной горной массы при буровзрывном способе ведения горных работ в горизонтальных и наклонных (до ±12°) выработках. Нагребающая часть с поворотным конвейером обеспечивает эффективную погрузку горной массы в любые транспортные средства. Машины демонтируются на компактные малогабаритные составляющие части, удобные для транспортирования по горным выработкам.

Таблица 5.1

Наименование характеристики	2ПНБ-2Б
Габаритные размеры, мм , не более - Длина - Ширина - висота	8000
	2000
	2340
Нагребающая часть	Нагребающие лапы 2000
Ходовая часть	Гусеничная 1540
Высота обуривания	4000
Ширина обуривания	3800
Диаметр шпуров, мм	42
Глубина бурения, мм	2500

Доставку материалов и оборудования производим в вагонетках ВГ-1,6 откатка которых производится аккумуляторным электровозом АРП-14.

Определим производительность бурильной установки:



м/час (5.1)

где число бурильных машин;

коэффициент одновременности работы машин;

коэффициент готовности установки;

машинная скорость бурения шпуров, м/мин.

м/час

Производительность буропогрузочной машины 2ПНБ-2Б:

(5.2)

где техническая производительность погрузочной машины, ;

коэффициент, готовности машины (0,45);

коэффициент, снижения производительности погрузочной машины во второй фазе уборки породы;

доля объема породы первой фазы (0,85-0,9);

коэффициент, разрыхления породы взрывом (1,6-2,0);

коэффициент, учитывающий подготовительно-заключительные операции (1,1-1,15);

коэффициент, учитывающий подготовительно-заключительные операции (1,12-1,15).

Техническая характеристика скребкового конвейера 1СР-70М

Производительность , т/ч -500;

Скорость движения скребковой цепи, м/с - 1,024;

Электродвигатель;

Тип - КОФ32-4;

Мощность - кВт - 45;

Число - 2;

Габариты става, мм:

Ширина - 600;

Высота с бортами - 400;

Масса конвейера , кг - 45000;

6. Составление паспорта буровзрывных работ

В зависимости от газообильности шахты, крепости пород и обводненности выраьотки выбираем ВВ и СИ. В связи с тем , что шахта является сверхкатегорной, для заряжания шпуров по породе применяем предохранительный аммонит Ф-5.

Характеристика аммонита Ф-5

Работоспособность, см³ - 280;

Диаметр патрона, мм - 36;

Вес патрона,кг - 0,3;

Длина патрона, м - 0,3;

Плотность ВВ в патронах, г/см³ - 1,2.

В качестве ВВ для водораспылительной завесы принимаем угленит Э-6.

В качестве ВВ для средств инициирования принимаем: предохранительные электродетонаторы типа ЭДКЗ-ПМ короткозамедленного действия, для взрывания сосудов с водой предохранительные электродетонаторы типа ЭДКЗ-ОП мгновенного действия. В качестве источника тока и для измерения сопротивления взрыной сети применяем прибор ПИВ-100М, соединение взрывной цепи последовательное. Магистральные проводники - медные, длинной 150 м. и площадью сечения не менее 0,75 мм².

С учетом обеспечения принятой в проекте скорости проведения выработки, глубину комплекта шпуров определяют по формуле:

, м (6.1)

где :V_мес - месячная скорость проведения выработки;

N_мес - число робочих дней в месяц (25);

n - число циклов в сутки;

з_уг - коэфициент использования шпура по породе ( КИШ ).

l₀ =

Величина заходки, т. е. продвигание забоя выработки в результате одного взрывания составляет:

l_зах.п = l_0пор.· з_пор , м (6.2)

l_зах.п = 2,5·0,8=2 м

Определение удельного расхода ВВ

При проведении выработки по однородным породам, расчет производим только по породе.

Определяем удельный расход ВВ по формуле:

q_уг. = q' · F ·V · e, кг/м³ (6.3)

где : q' - удельный расход условного ВВ кг/м³

для породы f = 6

удельный расход условного ВВ может быть определен по формуле :



q' = 0,1 * f (6.4)

q' = 0,1 * 6 = 0,6

где: f - коэффициент структуры пород (угля 1,1)

V - коэффициент зажима горной породы учитывая площадь забоя и число обнаженных плоскостей (V = 1,2-1,5 )

е - коэффициент работоспособности ВВ, см³

(6.5)

q_уг. = 0,6 · 1,1 ·1,4 ·1,4 = 1,26 кг/м³

Определяем количество шпуров

Количество шпуров по угольному забою определяем по формуле:

N_пор= , шпуров (6.6)

где: q - удельный расход ВВ по углю кг/м³

S_пр. - площадь забоя с учетом водоотливной канавки

S_уг. - площадь угольного забоя

d_n. ? диаметр патрона ВВ 3,6 см².

?_n. ? плотность патронирования г/см²

К_з ? коэффициент заполнения уловного ВВ кг/м³

N_пор.= = 37,4 шпуров

(принимаем целое число шпуров равное 37) (6.7)

Количество врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров можно принять из соотношения 1:0,5:1,5.

Принимаем веерный клиновой вруб.



(6.8)

(6.9)

(6.9)

Определяем длины шпуров.

Длина шпуров определяется в зависимости от вида шпуров и их угла наклона.

Длина врубовых шпуров с учетом их удлинения на 0,1м составит:

(6.10)

Длина отбойных шпуров состави

(6.11)

Длина оконтуривающих шпуров составит

(6.12)

Минимальное расстояние между шпурами должно быть не менее 0,3м по породе.

Минимальное расстояние до ближайшего обнажения поверхности должно быть не менее 0,3 м по породе.

Определение расхода ВВ на цикл и величины заряда шпуров.

Потребное количество ВВ на заходку определяем по формуле



(6.13)

где удельный расход ВВ по породе, кг/м³;

площадь забоя по породе, м²;

глубина комплекта шпуров, м.

Средняя величина заряда на один шпур равна:

6.14)

Ориентировочно вес заряда врубовых шпуров увеличиваем на 20 %, тогда величина заряда в шпуре составит:

кг (6.15)

кг

Определяем потребное число патронов

(6.16)

где вес патрона ВВ, кг.

(принимаем 5)

(6.17)



(принимаем 5)

Определяем фактический расход ВВ на заходку

((6.18)

(Определим длину забойки

, м (6.19)

, м (6.20)

, м (6.21)

следовательно, все заряды соответствуют условиям заполнения шпуров и отвечают требованиям « Единых правил безопасности при взрывных работах»

Материал за бойки - глина, и в каждый шпур добавляем по 1 ампуле гидрозабойки.

Конструкцию зарядов шпуров приводим в графической части курсового проекта.

Так как шахта относится к сверхкатегорной по газу метану, в выработках предусматриваем водораспылительные завесы.

где минимальный удельный расход воды на забой, л/м²,

Применяем однорядную водяную предохранительную завесу, создаваемую взрывным распылением воды из полиэтиленовых сосудов. Расчет минимального количества воды ведем по двум факторам: по удельному расходу воды и исходя из схемы расположения сосудов.

Расчет по удельному расходу воды

Количество воды на создание предохранительной завесы определим по формуле:

(6.22)

где - норма расхода воды на 1 м² площади поперечного сечения выработки,

q = 4 л/м2.;

площадь поперечного сечения выработки в проходке, м²;

Расчет количества сосудов

количество воды в одном сосуде, л. Принимаем

(принимаем 3 шт.)

Расчет исходя из схемы расположения сосудов

Учитывая «ЕПБ при взрывных работах», разрабатываем схему расположения сосудов. Поскольку высота проводимой выработки вчерне Нвч = 3,4 м > 2,1…3,5 м, то подвешиваем к элементам крепи 3 сосуда емкостью 20 л на расстоянии 1,5 м от кровли выработки и 1,5 м от забоя.

Определим необходимое количество воды исходя из схемы расположения сосудов:

Q₂пс = Vnс1· nс1 = 20·3 = 60 л



где Vпс1- вместимость сосудов типоразмеров, л;

пс1- количество размещаемых в выработке сосудов типоразмеров.

Поскольку полученное значение Q2пс > Q1пс, то установленное число сосудов и схему их расположения в выработке принимаем окончательно. Для создания завесы принимаем ВВ Ф-5 в патронах массой 0,2 кг в количестве 1 патрон на 1 сосуд с водой. Инициирование этих зарядов осуществляем при помощи электродетонаторов мгновенного действия ЭДКЗ-0П.

Размещено на Allbest.ru

...