Проведение откаточного штрека, оборудованного рельсовым путём и конвейером

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Развитие горнодобывающей промышленности нашей страны обуславливает необходимость совершенствования техники и технологии добычи полезного ископаемого, строительства новых и реконструкция действующих шахт и рудников.

Современные шахты отличаются значительными размерами шахтных полей, что требует выполнения большого объема работ по проведению горных выработок, особенно горизонтальных и наклонных, при этом их протяженность может достигать несколько километров.

Нормальное развитие очистных работ, устойчивое выполнение планов по добыче полезного ископаемого, безопасное ведение горных работ и эффективное использование горных машин на действующих шахтах и рудниках невозможны без успешного проведения горных выработок в соответствующих объемах. Применяемые проходческие машины непрерывно совершенствуются, растет уровень механизации основных проходческих процессов.

Основными задачами в области горнопроходческих работ на ближайший период являются: завершение внедрение комплексной механизации, широкое применение способов проведения горных выработок при малом числе людей, резкое улучшение технико-экономических показателей, в первую очередь повышение скоростей проведение, производительности труда и снижение стоимости работ.

1. Выбор формы и размеров поперечного сечения

Выбор необходимого сечения откаточного штрека можно производить в такой последовательности:

1. Определяется количество воздуха, которое будет проходить по выработки в период ее эксплуатации.

Q=, (1)

где K- коэффициент, учитывающий неравномерность доставки воздуха; K=1,1-1,4; А- добыча угля на участках, для проветривания которых подается воздух по данной выработке, ; q - относительное газовыделение, ; - допустимая концентрация метана в исходящей струе, % (CH=1).

Q== 83,3 ,

Исходя из необходимого количество воздуха, которое надо пропустить по выработке и допустимой по ПБ максимальной скорости его движение по данному виду выработке, определяется минимальное сечение выработки в свету

Sсв = (2) 1

где Vдоп - максимально допустимая скорость движения воздуха по выработке, м/с;

Sсв = = 10,4 мІ

Находится ширина горной выработки на уровне верхней кромки подвижного состава (транспортного средства)

B = m'+к•А+Р+а (3) 1

где m' - зазор между крепью и подвижным составом, м;

к - количество транспортных средств (число конвейеров);

А - ширина транспортного средства, м;

Р - расстояние между транспортными средствами, м;

а - свободный проход для людей, м;

B = 0,4+1,20+0,4+0,7 = 4,05 м

4. По альбому типовых сечений определяем сечение выработки, для которого достаточно, определив требуемую ширину выработки, принять типовое сечение выработки по скорости движения воздуха.

2. Прогнозирование условий проведения и поддержания выработки

1. ВЫБОР ТИПА КРЕПИ.

Выбор крепи производится согласно рекомендации СНиПа по величине безразмерного показателя устойчивости

Пуст = , 1

где г - плотность пород, окружающих выработку, т/м3;

Н - глубина заложения выработки, м;

усж - предел прочности на одноосное сжатие, Па;

усж = f•107 1

f - коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову;

усж = 4,5•107 Па

Пуст = = 0,17.

По определенной величине безразмерного показателя устойчивости, с учетом срока службы откаточного штрека - 2 года и условий ее эксплуатации по таблице 1, данным проектом принимается анкерная крепь.

2. ПРОГНОЗ ПРОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГОРНЫХ ПОРОД.

Определение параметров прочности пород вокруг выработки производится в такой последовательности:

1. Определяется средняя прочность пород на сжатие и растяжение:

усж.= f•107, 1

ур = 0,1•усж. 1

где f - коэффициент крепости породы по шкале М.М. Протодъяконова.

усж.= 4,5•107 Па. ур.= 0,1•4,5•107 = 4,5•106 Па

Определяются максимальные сжимающие напряжения в кровле выработке:

уmax = г?Н•к1•104 1

где к1 - коэффициент концентрации сжимающих напряжений;

уmax = 2,5•300•2,5•104 = 1875 •104 Па.

Определяются минимальные растягивающие напряжения в кровле выработке:

у=г?Н•к2•, 1

где к2 - коэффициент концентрации растягивающих напряжений;

л - коэффициент бокового распора для связанных пород;

л = , 1

м - коэффициент поперечных деформаций (коэффициент Пуассона);

л = = 0,49.

уmin.р = 1 •300•2,5•0,49•104 = 1875 •104 Па.

4. Вычисляется предел прочности массива пород на длительное сжатие и растяжение:

Rg.сж = усж.•кбсо•о, 1

где кбсо - коэффициент структурного ослабления боков выработки (кбсо = 0,6);

о - коэффициент длительной прочности;

Rg.сж = 1,3•107•0,65•0,6 = 0,51•107 Па

Rg.р = ур.с•кксо•о, 1

кксо - коэффициент структурного ослабления кровли выработки (кксо = 0,78);

Rg.р = 4,5•106•0,65 •0,78 = 2,28•106 Па

3. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОРОД.

Определяются коэффициенты запаса прочности (устойчивости) боков и кровли выработки:

Пб = = = 0,27<1

Пк = = = 0,62<1 1

Так как коэффициент запаса кровли и боков получился меньше 1, то бока и кровля выработки считаются неустойчивыми, то требуется возведение крепи.

3. Расчет анкерной крепи

Длина анкеров выбирается с учетом формы выработки, принятой ранее, возможного обрушения и отслоения пород в зависимости от запаса прочности (устойчивости) пород кровли и боков выработки:

1

где - высота зоны возможного вывала (обрушения) или отслоения пород, м;

[1]

где a -полупролет выработки, м;

c- глубина возможного отжима угля или пород в боках выработки, м;

; [1]

где - коэффициент концентрации сжимающих напряжений, (= 2);

-плотность пород, залегающих над выработкой до поверхности, т/;

- коэффициент структурного ослабления боков выработки;

- коэффициент крепости пород в боках выработки;

-высота выработки вчерне, м;

-коэффициент, зависящий от призмы сползания пород в боках выработки, (r = 0,38);

- коэффициент крепости пород кровли;

- коэффициент структурного ослабления кровли выработки;

- величина заглубления анкера в устойчивую зону массива, м (= 0,3 м );

- длина выступающей из шпура части анкера, зависящая от толщины опорно-поддерживающих элементов, складывается из толщины подхвата, применяемой затяжки и металлической подкладки под анкер:

-длина свободного выступа стержня анкера и гайки, равная 0,05, м;

Принимаем длину анкера равной 1,8м.

Расчет нагрузки на анкерную крепь со стороны кровли и боков выработки .

Где - угол наклона проводимой выработки, град;

Где - высота выработки вчерне, м.

Расчет несущей способности анкеров типа ШК.

Плотность установки, т. е. количество штанг на 1м2 кровли и боков выработки.

Где - коэффициент запаса, равный 1,5-2,0.

3. Расстояние между анкерами в кровле и в боках при расположении их по квадратной сетке.

Выработка в типовом сечении закреплена плотнее, т. е. плотность установки анкеров на 1м2 выше, чем по расчету, значит выработка заведомо устойчива. Принимаем расстояние между рядами и анкерами такое же, как в типовых сечениях.

4. Обоснование способа проведения горной выработки и технологической схемы

Комбайновый способ проведения выработки. процессы и операции цикла.

Данным проектом принимается проведение откаточного штрека комбайновым способом. Это обусловлено следующими факторами:

· коэффициент крепости пород не превышает предельно допустимый f = 4

· выработка горизонтальная, т.е. 12

В связи с этим используем проходческий комбайн со стреловидным исполнительным органом избирательного действия типа ГПКС.

Таблица 1. Технические характеристики комбайна ГПКС

Параметры	Значения
Площадь сечения выработки в проходке, м2	4,7-15
Размеры выработки, м: Высота Ширина	2,1-3,6 2,8-4,7
Техническая производительность: По углю, т/мин По породе или с присечкой породы, м3/мин	2,0 0,8
Коэффициент крепости породы f, не более	4
Мощность исполнительного органа, кВт	75
Давление на почву, Мпа	0,065
Скорость передвижения комбайна, м/с	0,113
Габариты, м: длина ширина высота	10 1,6 1,5
Масса, т	19

Комбайновый способ проведения горных выработок позволяет механизировать основные процессы (отбойка и погрузка горной массы). Уход за цикл настоящим проектом принят 3 метра согласно нормативной скорости проведения горных выработок(225 м/мес.). Вручную выполняются работы по креплению, наращивание ППС, вент. труб. и др.

Выемка горной массы и расчет производительности комбайна.

1. Техническая производительность комбайна при проведении выработки по углю и породам с f не более 3

Где - мощность (м), снимаемого коронкой слоя угля при поперечном и продольном перемещении рабочего органа;

- скорость перемещения рабочего органа по забою, принимается в зависимости от размера площади обрабатываемого забоя в пределах 0,11-0,17м/с;

- плотность угля или породы, т/м3;

- глубина вреза режущей коронки в забой, принимается равной 0,2-0,45м.

Для конусных коронок



Где - максимальный диаметр коронки рабочего органа, м;

Эксплуатационная производительность проходческого комбайна

Где - коэффициент непрерывной работы комбайна, учитывающий все виды простоев комбайна, и равный 0,25-0,35. при хорошей организации работ увеличивается до 0,45-0,50.

Транспорт горной массы.

Технологические схемы проведения выработок с применением комбайнов отличаются от горно-технических и других условий оборудованием призабойного транспорта и седствами транспортирования горной массы по проводимой выработке.

Между проходчкеским комбайном и транспортным средством обычно размещается перегружатель. Независимо от конструкции перегружателя погрузочно транспортная линия должна обеспечивать непрерывный поток горной массы из выработки. Выработка оборудуется ленточным конвейером, поэтому эффективно применить следующую технологическую схему: комбайнперегружательскребковый конвейер ленточный конвейер.

Доставка в забой материалов и оборудования осуществляется рельсовым транспортом (ВГ-3,3) по средствам двух лебедок (ЛВД-25), одна из которых устанавливается на устье выработки, другая вблизи забоя.

5. Проветривание горной выработки при проходке

Расчет количества воздуха.

Расчет количества (расход) воздуха, необходимого для разжижения газов, выделяющихся в выработку Qр.г., до безопасной концентрации производится по формуле

Qр.г = ,

где Iпл - абсолютная газоносность угля, м3/мин;

Кн.г. - коэффициент неравномерности газовыделения;

С - допустимое ПТБ содержание газа в воздухе выработки, %;

С0 - содержание газа в атмосфере шахты, %;

Qр.г = = 2,01 м3/с

Необходимый расход воздуха Qл. по максимальному числу людей, чел. - находящихся в забое, и норме воздуха qr/,приходящегося на одного человека.

Qл. = qr*чел,

Qл.=6*5=30 м3/мин

Согласно ПБ скорость движения воздуха Vmin в горной выработке в период ее проветривания должна быть не менее 0,25 м/с. Поэтому принятый для проветривания проводимой выработки расход воздуха Qр.г. не должен быть ниже величины, определяемой по формуле

Для дальнейшего расчёта принимаем наибольшее значение Q из вышеприведённой формулы.

РАСЧЕТ ДЕПРЕССИИ И ВЫБОР ВЕНТИЛЯТОРА.

Определяется потребная производительность вентилятора

Qвент = Qр•о,

где о - коэффициент утечек (потерь) воздуха в нагнетательном трубопроводе;

Qвент = 2,75•1,71 = 4,7 м3/с

Аэродинамическое сопротивление трубопровода

R = ,

где бР - коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода, Н•с2/м4

Lтр - длина става вентиляционных труб, м;

dтр - диаметр вентиляционных труб, м;

R= = 106 Н•с2/м8

Рассчитывается депрессия трубопровода (давление вентилятора НВ); НВ складывается из статистического давления Нс, местных потерь Нм и динамического напора Нд

Нв = Нс+Нм+Нд,

Нс = о?R?Qр2

Нс = 1,71•106•2,752 = 1370,8 Па

Нм = 0,2•Нс,

Нм = 0,2•1370,8 = 274,2 Па

Нд = ,

где Vтр - скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с;

горный откаточный штрек аэродинамический

Vтр = ,

Vтр = = 5,47 м/с

rтр - радиус вентиляционной трубы, м;

гР - плотность воздуха, кг/м3;

Нд = = 1,83 Па

Нв = 1370,8+274,2+1,83 = 1646,83 Па

По расходу воздуха, депрессии с учетом длины проветриваемой выработки выбирается вентилятор по табл.8.I. Данным проектом принимается два вентилятора местного проветривания ВМ-6М, установленных каскадом.

Таблица 2. Техническая характеристика ВМ-6М

Параметры	Производительность, м3/мин	Давление, Па	Мощность электродвигателя, кВт	Длина проветривания, м	Площадь проветриваемой выработки, м2	Масса, кг
Значения	480	3400	24	600	До 16	350

6. Организация работ и технико-экономические показатели

Расчёт комплексной нормы выработки и комплексной расценки.

Наиболее прогрессивной организацией труда при проходке горизонтальных и наклонных подготовительных выработок является проведение работ в забое по графику цикличности. Цикличная организация работ предусматривает выполнение процессов и операций цикла в определенной последовательности и в предусмотренное графиком время. График цикличности увязывает во времени и пространстве выполнение процессов проходческого цикла с учетом объема работ, производительности применяемого оборудования, числа и расстановки рабочих.

Скорость проведения выработки может быть задана предварительно или принята исходя из установленных нормативов, на проходку данного вида выработки. Нормативная скорость проведения выработок комбайновым способом- 200-250 м/мес.

Принимаем скорость проведения выработки 225 м/мес.

Режим работы подготовительного забоя согласовывается с режимом работы шахты. Наиболее рациональным является прерывный недельный режим при трех- или четырехсменной работе в сутки . С точки зрения обслуживания механизмов наибольший эффект обеспечивает трехсменный режим работы по проходке, четвертая смена: ремонтно-подготовительная. Работы по проведению выработок осуществляет комплексная сквозная бригада проходчиков различной квалификации. Бригада разделяется на звенья согласно принятому режиму работы.

Применительно к своим данным принимается: 4 рабочих смены в день. Из которых 3 - по проходке выработки, а первая - планово профилактический ремонт, которой направлен на то, чтобы во время основных операций не происходили поломки комбайна и другие простои забоя.

Объем работ и продолжительность их выполнения определяется величиной подвигания забоя за цикл. При комбайновом способе проходки уход забоя за цикл определяется:

;

Где - скорость проведения выработки при комбайновом способе, определяемая по нормативным показателям;

-количество рабочих дней в месяце;

- количество смен по проходке выработки;

Таблица 3. Расчёт комплексной нормы выработки и расценки

Процессы и операции цикла	Объем работ на цикл	Норма Выработки	Число человеко-смен (трудоемкость) на цикл	Тарифная ставка, руб.	Затраты на цикл, руб.
Проведение горной выработки, м	3	3,19	0,94	200	188
Бурение шпуров: -по породе -по углю	21,6 14,4	25,5 190	0,84 0,075		168 15
Установка анкеров, шт.	27	19,3	1,24		248
Наращивание вент. труб, м	3	168	0,017		3,4
Наращивание ППС, м.	3	15	0,2		40
Наращивание -скр. конв. м. -рельс. пути, м.	3	21 10,5	0,14 0,28		28 56
Проведение канавки, м.	3	16,3	0,18		36
Доставка материалов, т.	0,5958	5,6	0,10		20
Неучтенные работы			0,43		86
Итого			4,442		888,4

Исходя из полученной трудоемкости работ на цикл (Tпц) принимаем явочный состав звена чел. Тогда коэффициент перевыполнения норм выработки:

;

Где - полная трудоемкость цикла;

Это значит, что принятые нормы выполняться на 111% .

Комплексная норма на проведение 1 п.м. откаточного штрека составит:

Где - подвигание забоя за цикл; - полная трудоемкость цикла;

м/чел. см;

Расчет продолжительности выполнения каждого процесса цикла.

Где - продолжительность смены, ч;

- коэффициент учитывающий затраты времени на заряжание, взрывание и проветривание выработки после взрывания зарядов, при проходке выработки комбайном ; - коэффициент перевыполнения норм выработки; - число рабочих;

1. Время на проведение горной выработки:

Время на бурение шпуров по породе:

Время на бурение шпуров по углю:

4. Время на крепление анкеров:

5. Время на наращивание вентиляционных труб:

6. Время на наращивание ППС:

7. Время на проходку канавки:

8. Время на доставку материала:

9. Время на неучтенные работы:

7. Технико-экономические показатели

Основными показателями проведения подготовительных выработок являются: скорость проведения выработки, производительность труда проходчиков и себестоимость проведения 1 пог. метра выработки.

СКОРОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТКИ.

Фактическая скорость проведения выработки:

Lмес = Lц•nц•nсм•Nqн,

где nц - количество циклов, выполняемых в смену;

nсм - количество смен по проходке выработки в сутки;

Nqн - количество рабочих дней в месяц, сут;

Lмес = 3•1•3•25 = 225 м

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРУДА.

Явочную и списочную численность рабочих в проходческой бригаде определяют исходя из явочного состава проходческого звена:

Nяв.бр = Пяв•nсм = 4•3 = 12 чел.

Nсп.бр = Nяв.бр•ксп.с,

где ксп.с - коэффициент списочного состава;

ксп.с = ,

Пр.д - число рабочих дней в году, сут;

Пп - число праздничных дней в году, сут;

Пв - число выходных дней в году, сут;

Потп - число дней отпуска рабочих в году, сут;

кув - коэффициент, учитывающий неявку на работу по уважительным причинам;

ксп.с = = 1,47.

Nсп.бр = 12•1,47 = 18 чел.

Плановая производительность труда одного проходчика на выход и за месяц:

Рпл = Нкомп•кпн = 0,67•1,1105 = 0,744 м/выход.

Рпл.мес = Рпл•Nвых,

где Nвых - количество выходов одного проходчика, м/чел-смену;

Рпл.мес = 0,744•22 = 16,36 м/мес

Фактическая производительность труда:

Рф = = = 0,75 м/чел.-смен.

Расчет месячной производительности труда:

Рмес = ,

где Nпов - численность повременных рабочих (дежурный эл.слесарь, доставщики-такелажники);

Рмес = = 7,03 м/мес

Комплексная расценка :



СТОИМОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТКИ.

Себестоимость работ по проходке 1 пог. метра выработки представляет собой выражение в денежной форме затраты, связанные с производством этих работ. Стоимость проведения выработки зависит от крепости пород, площади поперечного сечения, типа крепи, способа и скорости проведения и др. факторов.

Расчет стоимости 1 пог. метра выработки по эксплуатации выработки включает расчет затрат по заработной плате, материалам, электроэнергии и амортизации оборудования.

Стоимость 1 пог. метра выработки по элементу «Заработная плата» складывается из заработной платы рабочих со сдельной оплатой труда (сдельщики), повременной оплате труда (повременщики) и инженерно-технических работников (ИТР) участка.

Таблица 4. Стоимость 1 пог. метра выработки по зарплате сдельщиков

Профессия	Единицы измерения	Объем проходки за месяц, м/мес.	Комплексная расценка, руб./м	Сумма затрат, руб.	Коэффициент доплаты	Общие затраты, руб.
Проходчик(5 разряд)	метр	225	296,1	66622,5	1,8	119920,5

Ссд = = 119920,5/225= 532,98 руб/м

Таблица 5. Стоимость 1 пог. метра выработки по зарплате повременщиков

Профессия	Пяв	Ксп.с	Nсп	Тарифная ставка, руб	Количество выходов в месяц	Сумма затрат, руб	кдоп	Общие затраты, Руб.
Дежурный эл.слесарь (5разряд)	4	1,47	5,88	200	22	26400	1,8	47520
Слесарь ППР (5разряд)	3		4,41	200		17600		31680
Доставщики-такелажник	3		4,41	150		13200		23760
ИТОГО	102960

Спов =

где nзаб - количество забоев на участке;

Спов = 102960/3*225 = 152,5руб/м

Таблица 6. Стоимость по зарплате ИТР

Должность	Пяв	Ксп.с	Nсп	Должностной оклад, руб	кдоп	Общие затраты, руб
Нач.участка	1	1	1	5000	1,48	7400
Зам.нач.участка	1		1	4500		6660
Механик	1		1	4500		6660
Мастер	4	1,47	5,88	4000		34809,6
ИТОГО	55529

Ситр = = = 82,265 руб/м

Стоимость проведения 1 пог. метра по элементу заработная плата определяется:

Сз.пл = Ссд+Спов+Ситр = 532,98+152,5+82,265= 767,745 руб/м.

Таблица 7. Стоимость 1 пог. метра по затрате на материалы.

Наименование материала	Единицы измерения	Расход на цикл	Стоимость Единицы, руб.	Сумма затрат на цикл, руб.
Комплект анкеров ШК-3	шт.	27	41	1107
Швеллера № 8	т	0,1248	4625	577,2
Сетка	М2	20,6	35	721
Шпалы	М3	0,2	1219	243,8
Неучтенные материалы				254

;

Таблица 8. Стоимость 1 пог. метра по затрате на электроэнергию.

Потребители энергии	Кол-во Потребителей	Установленная мощность, кВт	Время работы на цикл, ч	Расход на цикл, Квт	Стоимость единицы электроэнергии, руб.	Сумма Затрат, руб.
Комбайн ГПКС	1	110	2,5	275		550
Вентилятор ВМ-6М	2	24	6	288	2	576
Электро- сверло СЭР-19М	2	1,4	2	5,6		11,2
Лебедка ЛВ-25	1	24	0,26	6,24		12,48
Скребковый конвейер СР-70	1	52	2,5	130		260
Неучтенные работы						140,968

Таблица 9. Стоимость 1 пог. метра по затрате на амортизацию оборудования

Наименование Оборудования	Кол-во	Стоимость ед. Оборудования, руб.	Суммарная Стоим.	Годовая норма Амортизации	Отчисления, руб
					на год	на месяц
Комбайн ГПКС	1 шт	2500000	2500000	33	825000	68750
Вентилятор ВМ -6М	2 шт	24600	49200	25	12300	1025
Электросверло СЭР-19М	2шт	7200	14400	50	7200	600
Пускатель ПМВИ-13	6 шт	18640	111840	16	17894,4	1491,2
АФВ	1 шт	20000	20000	16	3200	266,66
Скребковый конвейер СР-70	1 шт	640000	640000	21	134400	11200
Вент. трубы	600 м	200	120000	50	60000	5000
Лебёдка ЛВ-25	2шт	120000	240000	14	33600	2800
Трубы ППС	600м	195	117000	50	58500	4875
Неучтённые расходы			381244
Итого			4193684		1152094,4	95725,7

Общие прямые затраты на проведение 1 пог. м выработки (руб./м):

Где - коэффициент, учитывающий услуги вспомогательных цехов шахты, в расчетах принимается 1,5-1,8.

Литература

1. Семенихин А.Я., Соин В.В., Смирнова С.А. Технология горнопроходческих работ и организация проведения подготовительных выработок: Учеб. Пособие / Кузбасский политехнический институт. - Новокузнецк, 1990.

2. Бокий Б.В., Зимина Е.А.,. Смирняков В.В, Тимофеев О.В. Технология, механизация и организация проведения горных выработок. - М.-Недра,198

3. Мельников Н.И. Проведение и крепление горных выработок. - М.-Недра,1988

4. Заплавский Г.А., Лесных В.А. Горные работы, проведение и крепление горных выработок. - М. - Недра,1966.

5. Штумпф Г.Г., Егоров П.В. Крепление и поддержание горных выработок

6. Единые нормы выработки для шахт Кузбасса. - М.: Издательство стандартов,1981.

7. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. - М.: Недра, 1986.

Размещено на Allbest.ru

...