Проведение горизонтальной горно-геологической выработки

Глава 1. Определение параметра устойчивости горной выработки

Выбор крепей.

Согласно СНиП ІІ-94-80 предварительный выбор крепи производится по безразмерному показателю Пу. Для рудников цветной металлургии

Пу= , (1)

где γ - объемный вес горной породы, кН/м3;

Н- глубина залегания выработки, м;

σдл-длительная прочность на сжатие, кПа.

σдл =Rсж. Кс. ξ , (2)

где Rсж- предел прочности образца горной породы на сжатие, кПа;

Кс- коэффициент структурного ослабления породы;

ξ- коэффициент длительной прочности породы.

Rсж=100. f, (3)

где 100- временное сопротивление на сжатие эталонной породы, кгс/см2; f- коэффициент крепости породы по профессору М. Н. Протодъяконову.

Rсж=100 кгс/см2. f = 107Па. f =104. 4= 4. 104кПа;

σдл= Rсж. Кс. ξ=9. 104. 0,8. 0,8= 5,76. 104кПа;

Пу= ==0,11

Пу=0,11

В таблице І приведены рекомендации по выбору крепи в зависимости от величины Пу.

Таблица І

Так как Пу=0,11 проводим выработку с установкой анкерной крепи.

Глава 2. Выбор формы и определение размера поперечного сечения выработки

2.1 Выбор формы поперечного сечения выработки

Форма поперечного сечения выработки определяется материалом крепи. Так как в данной работе выработка проводится без крепи, придаем сводчатую форму её поперечному сечению.

2.2 Определение размеров поперечного сечения выработки

Размеры поперечного сечения выработки зависят от:

габаритов транспортных средств;

количества рельсовых путей;

допустимых зазоров;

количества проходящего по выработке воздуха.

2.2.1 Габариты транспортных средств

Таблица II

2.2.2 Число и тип рельсовых путей

В данной работе принимается выработка с одним рельсовым путем. Тип рельсового пути принимается в зависимости от ёмкости вагонетки. В проекте принимаем тип рельсов Р 33(ёмкость вагонетки 2,0).По принятому типу рельсов принимаются шпалы брусковые и определяются размеры строения рельсового пути.

Таблица III

Характеристики рельсов Р 33.

Таблица IV

Характеристики шпал брусковых.

Таблица V

Размеры строения рельсового пути.

2.2.3 Определение размеров поперечного сечения выработки

Определение ширины выработки на уровне транспортного средства в свету.

B=m+A+n, (4)

где m-зазор между стенкой выработки и транспортным средством (принимается согласно «Инструкции по безопасному применению самоходного оборудования в подземных рудниках»),

m=0,25м; n- зазор для прохода людей,

n=0,8м; A-ширина транспортного средства (принимаем по контактному электровозу 4 КР I),

A=1,35м. B=m+A+n=0,25+0,8+1,35=2,4м

Определение высоты прямолинейной части стенки выработки в свету.

, (5)

где hл-высота человека, м.

=2+0,2=2,2м.

Определение радиуса осевой дуги свода.

R=0,692.B, (6)

где -ширины выработки на уровне транспортного средства в свету, м.

R=0,692.B=0,692.2,4=1,7м (f≤12).

Определение высоты свода.

h0=, (7)

где- ширины выработки на уровне транспортного средства в свету, м.

h0===0,8м.

Определение радиуса боковой дуги свода.

r=0,262.В, (8)

где - ширина выработки на уровне транспортного средства в свету, м.

r=0,262.

В=0,262.2,4=0,6м.

Определение периметра выработки в свету.

, (9)

где -высоты прямолинейной части стенки выработки в свету, м;

- ширина выработки на уровне транспортного средства в свету, м.

=2.2,2+2,33.2,4=10м.

Определение поперечного сечения выработки в свету.

, (10)

где -высота прямолинейной части стенки выработки в свету, м;

- ширина выработки на уровне транспортного средства в свету, м.

=2,4(2,2+ 0,26.2,4) =6,8м2.

Определение площади поперечного сечения в черни (в проходке).

, (11)

где - ширина выработки на уровне транспортного средства в свету, м;

- высота прямолинейной части стенки выработки в черни, м,

, (12)

где - толщина балластного слоя, м;

=2,2+0,2=2,4м;

=2,4(2,4 +0,175.2,4) =6,768м2(в черни)=6,8м2(в проходке).

Определение периметра в черни (в проходке).

, (13)

где - ширина выработки на уровне транспортного средства в черни, м,;

- высота прямолинейной части стенки выработки в черни, м.

=2. 2,4+2,33.2,4=10,392м (в черни)=10,4м (в проходке).

Глава 3.Разработка паспорта буровзрывных работ

3.1 Выбор взрывчатого вещества (ВВ)

Принимаем в работе в качестве ВВ аммонит 6 ЖВ. При выборе учитывается крепость горных пород, их газоносность и обводненность.

3.2 Определение глубины шпуров

Глубину шпура выбираем по СНиПу.

Таблица VI

Так как Sпрох=6,8м2, f=4, то Lшпура=2 м.

3.3 Определение удельного расхода ВВ

Удельный расход ВВ в обычных условиях можно определить по эмпирическим формулам. Из эмпирических формул выводится формула М. М. Протодъяконова.

q=1,1e, (14)

где е-коэффициент работоспособности ВВ,

е= , (15)

где Р- работоспособность принятого ВВ,см3.

Для аммонита 6 ЖВ Р=360-380 см3.В работе принимаем Р=370 см3.

е= = =1,4,

q=1,1е= 1,1.1,4=1,2кг/м3

3.4 Определение расхода ВВ на один цикл

Qвв=q. Vп=q . Sпрох.Lшп , (16)

где Vп –объем породы, взрываемой за один цикл,м3.

Qвв=q. Vп=q . Sпрох.Lшп =1,2. 6,8 . 2=16,32 кг

3.5 Определение количества шпуров

N=, (17)

где dп- диаметр патрона, м;

Кз.шп- коэффициент заполнения шпура;

∆- плотность ВВ, кг/м3, ∆=1000-1100 кг/м3 для аммонита 6 ЖВ.

Таблица VII

Принимаем Кз.шп=0,5.

N= ==16.

3.6 Схема расположения шпуров

Вид вруба-прямой призматический. Конструкция заряда - колонковый сосредоточенный. Инициирование - прямое. Количество шпуров: врубовых-4 штуки; отбойных-4 штуки; оконтуривающих-8 штук; общее количество шпуров-16 штук.

3.7 Выбор бурового оборудования

Для бурения шпуров в данной работе выбираем перфоратор ПВ-36В (ПР-20В).

Таблица VIII

Характеристики перфоратора ПВ-36В.

3.8 Средства взрывания

В данной работе принимаем наиболее универсальный способ взрывания: электрический. Для осуществления Электрического взрывания необходимо: источник тока, детонаторы, провода и контрольно-измерительные приборы.

В качестве источника тока принимаем ПИВ-100М (источник тока со встроенным измерителем сопротивления электровзрывчатых цепей).

Таблица IX

Характеристики ПИВ-100М.

Детонаторы:

1. ЭД-8-Э-электродетонатор мгновенного действия (предохранительный). Применяется для врубовых шпуров; количество-4 штуки.

Таблица X

Характеристики ЭД-8-Э.

2. ЭД-КЗ-25-электродетонатор короткозамедленного действия (предохранительный). Применяется для отбойных шпуров; количество-4 штуки.

Таблица XI

Характеристики ЭД-КЗ-25.

3. ЭД-ЗД-50-электродетонатор замедленного действия (предохранительный). Применяется для оконтуривающих шпуров; количество-8 штук.

Таблица XII

Характеристики ЭД-ЗД-50.

Провода:

ЭВ-соединительный провод.

Таблица XIII

Характеристики ЭВ.

ВМП - магистральный провод.

Таблица XIV

Характеристики ВМП.

Рассчитаем силу тока в магистральных проводах и силу тока, проходимого через ЭД. При последовательном соединении

I=i=, (18)

где I-сила тока в магистральных проводах, А;

i-сила тока, проходящего через ЭД,А;

U-напряжение источника тока, В;

n-количество ЭД в цепи;

r-сопротивление ЭД( 2-4,2 Ом);

R-сопротивление магистральных и соединительных проводов, Ом.

Принимаем U=610 В.

R=, (19)

где ρ-удельное сопротивление магистрального провода, ρ=25 Ом*мм2/км;

Lпр-длина провода, Lпр =0,4км;

Sпр-сечение магистрального провода, Sпр=0,5мм2.

R==25. =20 Ом.

Принимаем r=4 Ом;n=18.

I===6,6А.

Минимальный ток для каждого ЭД=2,5А при источнике переменного тока и 2,0А при источнике постоянного тока.

3.9 Заряжание

В данной работе принимаем ручное заряжание. Один зарядчик на 18 шпуров. Количество шпуров в данной работе-18 штук. В итоге для заряжания с учетом цикличной организации работ и правил безопасности принимаем одного человека.

3.10 Определение суммарной длины шпуров на забой

, (20)

где -количество заряженных шпуров.

=18.2=36м.

Глава 4.Расчет проветривания выработки

К расчету проветривания относится:

выбор способа проветривания;

определение количества воздуха;

выбор оборудования для проветривания.

4.1 Выбор схемы проветривания

При проветривании горной выработки наибольшее распространение имеет нагнетательный способ проветривания.

4.2 Определение количества воздуха для проветривания

Расчет количества воздуха ведется по факторам:

взрывных работ;

по пыли;

по количеству людей, необходимых в забое.

4.2.1 Определение количества воздуха по фактору взрывных работ

При нагнетательном проветривании количество воздуха по фактору взрывных работ рассчитывается по формуле В. Н. Воронина.

, (21)

где - площадь поперечного сечения выработки в свету, м2;

t - время проветривания, мин;

К-коэффициент, учитывающий обводненность выработки, К=0,8;

-количество одновременно взрываемого ВВ, кг;

b - газовость ВВ, л/кг, b=40л/кг (при взрывании по породе);

L – длина тупиковой выработки или критическая длина, на которой происходит разжижение ядовитых газов до допустимой концентрации, максимальная критическая длина выработки.

=.

4.2.2 Расчет количества воздуха по пылевому фактору

Эффективное удаление пыли у забоя определяется по формуле:

, (22)

где V- минимально допустимая скорость движения воздуха по выработке, V=0,33м/с;

Sсв – площадь поперечного сечения выработки в свету, м3;

.

4.2.3 Расчет количества воздуха по максимальному количеству людей, находящихся в забое

, (23)

где Nл – количество людей в забое;

qл – норма подачи воздуха на одного человека , qл=6м3/мин (по правилам безопасности);

.

В дальнейших расчетах используем наибольшее значение количества воздуха: .

4.3 Оборудование для проветривания

4.3.1 Выбор типа труб

Выбор типа труб производится в зависимости от способа проветривания. При нагнетательном проветривании принимаются матерчатые трубы типа М из двусторонне прорезиненной ткани.

Типы ткани:

текстовенитовые;

капроновые;

пластикатные.

4.3.2 Определение диаметра трубопровода

Выбор диаметра трубопровода зависит от количества подаваемого воздуха в выработку и от длины выработки. В данной работе принимаем диаметр трубопровода 500мм.

4.3.3 Выбор вентилятора

Выбор вентилятора производится по следующим факторам:

по максимальному количеству воздуха, подаваемого в выработку;

по диаметру трубопровода;

по депрессии трубопровода;

по мощности двигателя вентилятора.

Расчет производительности вентилятора с учетом утечек воздуха:

, (24)

где 0,065-доля утечек воздуха на каждые 100м длины трубопровода;

L-длина трубопровода, которая равна длине выработки, м;

наибольшее значение количества воздуха, м3/мин;

.

Расчет дисперсии трубопровода:

, (25)

где -напор для преодоления местных сопротивлений, Па;

-динамический напор, Па;

-статический напор, Па,

=, (26)

где R-аэродинамическое сопротивление трубопровода, Н.с2/м8,

R=, (27)

где α-коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода, α=25-35 .10 -4 Н.с2/м4( для трубопровода из прорезининой ткани) ; L-длина трубопровода, м; -диаметр трубопровода, м.

R=.=.(2,7)2=947,7Па=0,95кПа;

=0,2. =0,2.0,95=0,19кПа;

=, (29)

где γ-объёмный вес воздуха, кг/м3;

V-скорость воздуха в трубопроводе, м/с;

g-ускорение свободного падения, м/с2.

Принимаем γ=1,2кг/м3;g=9,8м/с2.

V=, (30)

где -площадь поперечного сечения трубопровода, м2,

=,

V==,

==,

=0,95+0,19+0,1=1,24кПа.

Расчет мощности двигателя вентилятора.

(31)

где η-КПД вентилятора,η=0,6-0,7.

.

По полученным значениям выбираем тип вентилятора: ВМ-5М:

Таблица XV

Характеристики вентилятора ВМ-5М.

Глава 5. Уборка горной породы

В зависимости от горно-геологических и производственно-технических факторов выбирается тип погрузочной машины. При проведении горно-разведочных выработок применяются погрузочные машины ковшового типа, машины непрерывного действия, скреперные установки и погрузочно-транспортные машины.

При выборе погрузочной машины необходимо учитывать размеры выработки в поперечном сечении, угол наклона выработки, крепость породы, размер отбитых кусков породы, габариты и параметры погрузочного средства. У машин ковшового типа на рельсовом ходу фронт погрузки должен быть равен или превышать ширину выработки. У гусеничных и пневмоколесных машин фронт погрузки не ограничен.

5.1 Выбор оборудования для уборки

В данной работе выбрано ППМ-4Э.

техническая производительность 1,25м3/мин;

фронт погрузки 4,0м;

ёмкость ковша 0,32м3;

высота с поднятым ковшом 2,15м;

длина с опущенным ковшом 7,43м;

привод ЭЛ;

мощность двигателя 21,5;

масса 9.

5.2 Расчет технической производительности погрузочной машины ковшового типа ППМ-4Э

, (32)

где Краз-коэффициент разрыхления, Краз=1,5-2,2;

tц-продолжение цикла черпания, tц=15-20с;

Ек-ёмкость ковша погрузочной машины, м3;

Кз.к.-коэффициент заполнения ковша породой, Кз.к=0,5-0,75.

=.

5.3 Время уборки взорванной породы

, (33)

где -время на замену одной вагонетки( 1-3мин в зависимости от средства обмена вагонеток);

-время на замену партии вагонеток(10-20мин в зависимости от длины выработки);

-объём отбитой горной породы в разрыхленном состоянии, м3,

, (34)

где -коэффициент использования шпура;

-количество вагонеток, необходимое для уборки взорванной породы,

, (35)

где -коэффициент заполнения вагонетки, =0,85-0,9;

-ёмкость вагонетки, м3.

=

=

=

5.4 Эксплутационная производительность

, (36)

где Vгп – объем горной породы, в разрыхленном состоянии, м3;

Ту – время уборки взорванной породы, ч;

.

5.5 Обмен вагонеток

Для откатки горной породы из забоя разведочной выработки в проекте приняты вагонетки ВГ-2,0, ёмкость 2,0м3(технические характеристики представлены в главе II). Откатка породы производится контактным электровозом К-14(технические характеристики представлены в главе II). В проекте принимаем замкнутую разминовку на 13 вагонеток. Разминовка замкнутая устанавливается через 80м длины выработки.

Глава 6. Проектирование цикличной организации труда

При проектировании горно-разведочных выработки, как правило, имеет место последовательное ведение работ или частичное их совмещение (для вспомогательных с основными процессов). Проектирование организации работ ведется в следующей последовательности:

определение объёма работ и трудоёмкости по каждому процессу;

определение количества рабочих в звене и бригаде;

расчет продолжительности выполнения отдельных операций и строится график организации работ.

6.1 Бурение шпуров

Оборудование: перфоратор ПП-36В.

Объём работ:

, (37)

где Lшп - длина шпура, м;

Ки.шп – коэффициент использования шпура;

.

Норма выработки:

, (38)

где Рт – производительность перфоратора, м/смен; Ки.вр – коэффициент использования во времени, Ки.вр=0,85-0,95, принимаем Ки.вр=0,9;

.

Трудоёмкость за цикл:

, (39)

где потребное число машиносмен на бурение, чел/смен;

nчел – количество человек на одну машину;

.

Время на бурение:

, (40)

где nмаш- количество машин, принимаем одну машину;

.

6.2 Заряжание шпуров

Заряжание шпуров ведется вручную.

Объём работ:

, (41)

где Lшп.зар- длина заряженных шпуров, м;

Кз.шп- коэффициент заполнения шпуров;

.

Норма выработки:

Nз=160м/смен.

Трудоёмкость за цикл:

. (42)

Время на бурение:

. (43)

6.3 Взрывание и проветривание

Оборудование: ВМ-5М. tпров=30мин=0,5ч=0,08смен

6.4 Приведение забоя в безопасное состояние

tбез=15мин=0,25ч=0,04смен.

6.5 Уборка горной породы

Оборудование: ППМ-4Э;

Транспортировка: вагонетка ВГ-2,0; электровоз К-14.

Объём работ:

Vу=Vг.п.=21,8м3.

Норма выработки:

Nу=Рэ=19м3/ч=114м3/смен.

Трудоёмкость за цикл:

, (44)

где потребное число машиносмен на уборку, чел/смен;

nчел – количество человек на одну машину;

.

Время на уборку:

, (45)

где nмаш- количество машин, необходимых для уборки, принимаем nмаш=1 машина;

.

6.6 Устройство водоотливных каналов

6.6.1 Объём работ

, (46)

где Sв.к-площадь водоотливных каналов, м2,

, (47)

где l1=300мм; l2=200мм; h=200мм,

,

.

Норма выработки:

Nв.к=3,3м3/чел-смен.

Водоёмкость за цикл:

(48)

Время на устройство водоотливных каналов:

.

6.6.2 Настил временного пути

Объём работ:

(49)

Норма выработки:

Nн.п=12м/чел-смен.

Трудоёмкость за цикл:

(50)

Время на настил пути:

(51)

6.6.3 Наращивание вентиляционной трубы

Объём работ:

(52)

Норма выработки:

Nв.тр=100м/чел-смен

Трудоёмкость за цикл:

(53)

Время на наращивание вентиляционной трубы:

(54)

6.7 Составление графика организации работ

Таблица XVI

Глава 7. Технико-экономические показатели.

7.1 Трудоёмкость по квалификациям за цикл

бурильщик 0,6 чел/смен;

взрывник 0,1 чел/смен;

вспомогательные работы 0,08 чел/смен;

погрузчик 0,3 чел/смен.

Общая трудоёмкость с учетом вспомогательных операций равна 1,08 чел/смен.

7.2 Производительность труда

, (55)

где V- объём работ, м;

Т- трудоёмкость, чел/смен.

бурильщик: Ппроиз=;

взрывник: Ппроиз=

проведение канавы: Ппроиз

настилка временного пути: Ппроиз=;

наращивание вентиляционной трубы: Ппроиз=;

погрузчик: Ппроиз=

7.3 Производительность труда рабочего

, (56)

где Lпрох- длина выработки, которая проходится за цикл, м;

Nяв – явочный штат рабочих (общее количество рабочих за смену), Nяв =2 чел;

,

.

7.4 Скорость проведения выработки

7.4.1 Скорость проведения выработки за сутки

, (57)

где nц – количество циклов, выполняемых за сутки, nц=3 смен;

.

7.4.2 Скорость проведения выработки в месяц

, (58)

где Nр.д - количество рабочих дней в месяц, Nр.д=26 дн;

.

7.4.3 Продолжительность сооружения выработки

, (59)

где L – длина выработки, м;

.

7.4.4 Технико-экономический показатель

Таблица XVII