Проект проходки и крепления горизонтальной горной выработки

Министерство  Науки и Образования  Республики Казахстан

Аграрно-технический  колледж 
 
 

Курсовой  проект

по  дисциплине: « Горное дело и БВР»

на  тему: «Проект проходки и крепления

горизонтальной  горной выработки» 

    Выполнил: уч-ся 3 курса д/о

специальности 1905002

Шутенко А.С.

Проверил: Морозов А.Н. 
 
 

г. Зыряновск, 2010 год.

Содержание:

1. Определение сечения горной выработки.
2. Расположение коммуникаций в горной выработке.
3. Расчет шпуровых зарядов и составление паспорта БВР.
4. Выбор типа крепи и расчет крепежных материалов.
5. Описание схемы проведения выработки.
6. График организации работ.
7. Расчет проветривания выработки.
8. Технико-экономические показатели проходки.
9. Список литературы.

1.Определение  сечения горной  выработки.

  Задание: определить размер и площадь транспортной выработки, транспортная машина ТОРО-400. Выработка прямоугольно сводчатой формы, коэффициент крепости парод f=12 (ТОРО-400: мощность ДВС – 215лс. Габариты: длина - 8320мм, ширина – 2333мм, высота – h=2130мм).

  Решение: определение сечения горной выработки зависит от горнотехнических условий и ее значения, и определяется исходя из габаритных размеров сосудов обеспечивающих производительную мощность в единицу времени и минимальными затратами установленными правилами безопасности.

  При  использовании самоходного оборудования  в выработках, предназначенных для  транспортирования руды и сообщения  с очистными забоями по правилам безопасности должны приниматься следующие зазоры:

• Минимальный зазор между наиболее выступающей частью транспортного средства и стенкой выработки или размещенным в выработке оборудованием: со стороны прохода людей a=1200мм., с противоположной стороны b=500мм.
• Минимальный зазор со стороны свободного прохода людей при устройстве пешеходной дорожки высотой 300мм и шириной 800мм: a=1000мм.
• Минимальная высота свободного прохода по всей ширине выработки от почвы h2=1800мм. Ширина машины d=2333мм. Высота h=2130мм. Ширина проезжей части при движении со скоростью до 10км/ч A=d. Уширение выработки на поворотах 0,3-0,5м.

  По заданию необходимо определить размеры и площадь поперечного сечения транспортной выработки для однопутного движения машины ТОРО-400, скорость до 10км/ч. Выработка прямоугольно-сводчатого формы, закреплена набрызгбетоном толщиной 50мм; коэффициент крепости парод f=12.

  По  технической характеристике ТОРО-400 имеет ширину d=2333мм, высоту h=2130мм, ширину профиля покрышки C=430мм.

  В  выработке предусматриваем дорожное  покрытие II типа общей толщиной hn=300мм.

  Ширина  проезжей части определяется  по формуле:

A=d=2333мм.

  Ширина  выработки с учетом скорости  движения:

B=a+A+b=1200+2333+500=4033мм

  Ширина  выработки при наличии крепи  (ширина выработки в проходке):

B1=B+2δ=4033+2*50=4133мм

  Высота  коробового свода при f=12:

h0=B1/4=4133/4=1033,2мм

  Минимальная  высота выработки по оси в  свету должна быть не менее:

Hc=h+e+dт=2130+500+600=3230мм

  Где  dт=600мм – диаметр вентиляционной трубы;

  е=500мм  – зазор между кабиной и  вентиляционной трубой;

  Высота  вертикальной стенки от уровня  дорожного покрытия:

h1=Hc-h0=3230-1033,2=2196,8мм

  Высота  вертикальной стенки со стороны  пешеходной дорожки:

h2=h1-300=2196,8-300=1896,8мм

  Высота  вертикальной сетки от почвы  выработки:

h3=h1+hn=2196,8+300=2496,8мм

  Площадь  поперечного сечения выработки  в свету:

Sсв=B*(h1+0,175*B)=4,03*(2,19+0,175*4,03)=11,6м

  Проектная площадь сечения выработки (вчерне):

Sч=B1*(h3+0,175*B1)=4,13*(2,49+0,175*4,13)=13,2м

  Радиус  осевой и боковой дуг в свету:

R=0,905*B=0,905*4033=3649,8мм

r=0,173*B=0,173*4033=697,7мм

  Высота  выработки в проходке (вчерне):

H0=h3+h0+ δ=2496,8+1033,2+50=3630мм

   2.Расположение коммуникаций.

  В горных выработках на основании паспортов крепления размещаются магистрали трубопроводов основное оборудование и коммуникации необходимые для нормальной работы очистных и подготовительных участков рудников.

  Для размещения коммуникаций, как правило, не требуется специального расширения выработок.

  Коммуникации  силовых сетей напряжением 127 В, 380 В, 6000 В, выполнены бронированными кабелями сечением до 95 мм². Количество прокладываемых кабелей ориентировочно принято 4. Во всех выработках предусматривается прокладка 2-4 кабелей телефонной связи и сигнализации. Магистральные трубопроводы рабочего водоснабжения приняты диаметром 100мм.

  Трубопроводы  сжатого воздуха принимаются  до 200 мм. В выработках с расширенным проходом диаметр трубопровода может быть увеличен до 350 -400 мм. Трубопроводы рабочего водоснабжения и сжатого воздуха располагают со стороны прохода для людей. Такое расположение целесообразно с точки зрения монтажа и эксплуатации этих коммуникаций. В выработках где ширина свободного прохода принята равной 700 - 750 мм.; коммуникации располагают не ниже 1800 мм. от уровня балласта или пешеходной дорожки.

  В выработках имеющих расширенный проход высота подвески коммуникаций допускается ниже уровня 1800 мм.

  Кабели  телефонной связи и сигнализации  и силовые кабели располагают на стороне противоположной свободному проходу.

  Трубопроводы  в горных выработках крепят на подвесках, кронштейнах, а так же укладывают на почву, используя деревянные подкладки.

Осветительную арматуру прикрепляют к перекрытию выработки. 
 
 

3.Расчет параметров и паспорта БВР.

  При  проведении выработки рассчитывают  удельный вес и общий расход  ВВ, число и глубину шпуров комплекта величины заряда и другие показатели. Выбор ВВ производится по перечню рекомендуемых промышленных ВВ. Принимаем для зарядки шпуров гранулированное ВВ  гранулит АС-8, который рекомендуется для парод средней крепости и крепких.

  Для  изготовления патронов боевиков  принимаем патронированное ВВ типа аммонал.

Расчет  количества шпуров.

Число шпуров на забой определяем по формуле:

N=1.27 *(q*Sпр/ A*d²*a)

Где q - удельный расход ВВ на 1м³ взрываемой горной массы в массиве,

(кг/м³ ). 

  Где е — коэффициент работоспособности ВВ.

е= 525/Р

Где Р - работоспособность применяемого ВВ (см³  ). Работоспособность гранулита АС-8 находится в пределах 400 - 430 см³. Принимаем Р=410 см³, тогда:

е=525/410=1,28 см³

f— коэффициент крепости пород по шкале профессора М.М. Протодьякона. По заданию f=12

Snp - площадь поперечного сечения выработки в проходке Snp = 13,2, тогда:

  кг/м³

  Удельный расход ВВ, необходимого для взрывания 1м³ в массиве, зависит от физико-технических свойств, взрываемых пород (в первую очередь от крепости пород) степени залегания, глубины разработки, мощности взрываемых массивов, их однородности, трещиноватости, типа ВВ, взрываемости и ряда других факторов.

  a – коэффициент заполнения шпура (отношение длины заряда к длине шпура). В условиях шахт неопасных по газу и пыли, и по рекомендации СНиП в зависимости от диаметра патрона ВВ и коэффициента крепости пород. Величину заполнения шпуров принимаем равной 0,5-0,75. Для расчетов принимаем а=0,65.

  b – коэффициент относительной концентрации энергии в единицу объема ВВ, принимаем b=0,8-1,4.  

   ∆ - плотность ВВ в шпуре или патроне (кг/м³ ), для гранулита               А6=900-1100 кг/м³, принимаем ∆=1000кг/м³.

  d – диаметр патрона ВВ или диаметр шпура при не патронированном ВВ, принимаем d=45мм=0,045м (Бумер Н-15).

  На  основании всего выше перечисленного  определяем число шпуров на  забой:

шп

  Полученное число шпуров на забой уточняем по формуле Покровского (нормы технологического проектирования рудников цветной металлургии    с подземным способом разработки. М. 1986 г.). 
 

  Где  S_пр – проектная площадь сечения забоя (м²);

ή –  величина КИШ от 0,85-0,99, принимаем 0,9;

ϒ –  весовое количество ВВ приходящееся на единицу длины шпура.

При диаметре шпура равном 45мм и плотности  заряжания 1гр/см³ расчетная вместимость 1м шпура для гранулированных ВВ ϒ=1,59кг/м.

  a – коэффициент заполнения шпура. В зависимости крепости пород следует принимать величину заполнения шпуров 0,7-0,85. Для расчетов принимаем а=0,8.

  q – удельный расход ВВ определяем по формуле Покровского:

q=q₁*k_зп*k_сп*e, кг/м³

q=1*1,9*1,4*0,89=2,37кг/м³

Где q₁ – удельный заряд условного ВВ, при f=10-14, q₁=1,1-1кг/м³;

K_зп – коэффициент зажима породы, определяется по формуле: 
 

K_сп – коэффициент структуры пароды и определяется в зависимости от свойств массива. Для пород с неправильными залеганиями, мелкой трещиноватостью k_сп=1,4.

е –  коэффициент относительной работоспособности  ВВ, есть отношение эталонной работы взрыва аммонита №6 ЖВ к работе применяемого ВВ. Для гранулита АС-8  е=0,89.

e=A_эт/A_вв=0,89

    Расчетные коэффициенты эквивалентных  зарядов ВВ по идеальной работе взрыва (эталон - аммонит № 6ЖВ)

Глубина шпуров в забое с неустойчивыми  пародами не должна превышать величину допустимого обнажения пород:

L_шп=(0,5/1)*B, м,

L_шп=0,57*4,03=2,3м

Где L_шп – длина шпура (м),

B – ширина выработки при В=4,03м,

Для самоходных бурильных установок наименьшая трудоемкость проведения выработки  достигается при глубине шпуров 2,1-3,6м.

В стесненных условиях, а так же при бурении  бурильными установками чаще всего  применяют прямые врубы. Выбираем тип  вруба – прямой. Глубина всех шпуров принята равной 2,3м, так как  применяем компенсационные шпуры. Принимаем установку для бурения  шпуров «Бумер» фирмы «Атлас Копка» (Швеция) (глубина бурения до 4,3м, диаметр шпура 45мм).

Все шпуры  по назначению и последовательности взрывания подразделяются на: врубовые, вспомогательные и отбойные.

Врубовые  шпуры чаще всего располагают  в центральной части забоя  и взрывают в первую очередь. Взрыванием этих шпуров создают дополнительную обнаженную плоскость, улучшающий показатели взрывов остальных шпуров.

Отбойные  шпуры размещают по периметру  выработки и взрывают в последнюю  очередь. Между врубовыми и отбойными  шпурами располагают вспомогательные  шпуры. Число вспомогательных шпуров зависит от поперечного сечения  выработки. Учитывая небольшое число  и труд работу зарядов врубовых шпуров, принимаем увеличенную длину врубовых шпуров на 0,2м, то есть:

L_вр=L_шп+0,2=2,3+0,2=2,5м

Линию наименьшего сопротивления (ЛНС) –  это кратчайшее расстояние от центра заряда до ближайшей открытой поверхности  и определяется по формуле: 
 

Где m – коэффициент сближения зарядов (0,6-1,3), принимаем m=1,

ϑ –  вместимость 1 метра шпура, определяется по формуле:

ϑ=π*d²*∆/4кг/м,

ϑ=3,14*0,045²*1000/4=1,59кг/м,

На основании  норм технологического проектирования рудников цветной металлургии с  подземным способом разработки ЛНС  для отбойки шпуров диаметром 45мм W=0,75м при f=12-14. При применении шпуров другого диаметра необходимо учитывать поправочный коэффициент:

к=(d/42)ⁿ,

Где n=0,5-1. Меньшее значение n применяется для крепких монолитных пород при f более или равным 15. При n=1, k=45/42=1,07, тогда W=0,75*1,07=0,80м.

На основании  опыта проведения выработок в  аналогичных условиях и характеристики пород принимаем прямой тип вруба.

Число компенсационных шпуров определяется по формуле:

N₀=(ή*L_шп/A)³/V_0, шп,

N₀=(0,9*2,3/9,35)³/3656,1375=3шп

Где ή  – коэффициент использования  шпура,

L_шп – глубина шпура (см),

А –  масштабный коэффициент, А=9,35,

V₀ – объем компенсационного и вычисляется по формуле:

V₀=π*d²*L_шп/4, см³,

V₀=3,14*4,5²*230/4=3656,1375

Таким образом, выбираем прямой тип вруба  с 8 врубовыми и 3 компенсационными шпурами.

Для  обеспечения заданных размеров и  формы поперечного сечения выработки, равномерного дробления породы, сосредоточенного отброса породы от забоя, высокого КИШ, уточняет требуемое число шпуров графически на схеме поперечного сечения выработки. Расстояние между шпурами принимаем равное:

a=m*W, м,

a= 1*0,55=0,55м,

Где m – коэффициент сближения зарядов, равен 0,6-1,3, принимаем m=1.

Полученное  расчетным и графическим путем  необходимое число шпуров проверяем 3-мя опытными взрываниями. На их основании корректируем глубину и расположение шпуров, количество ВВ в шпурах добиваясь, что бы величина КИШ была в пределах 0,85-0,9м.

Скорректированные параметры БВР на основании опытных  взрываний и данных о проведении выработок в аналогичных условиях принимаем в качестве паспортных.

Количество  врубовых шпуров:                   N_вр8шп.

Количество  компенсационных шпуров: N_ком=3шп.

Количество  вспомогательных шпуров:    N_всп=12шп.

Количество  отбойных шпуров:                   N_отб=17шп.

N_общ= N_вр+ N_ком+N_всп+ N_отб=40шп. 

Расход  ВВ.

Расход  ВВ на расчетную величину продвижения забоя за цикл определяем по формуле:

Q_общ=q*S_пр*L_шп, кг,

Q_общ=2,37*13,2*2,3=71,95кг.

Величина  заряда на один шпур составит:

q_ср=Q_общ/ N_общ, кг,

q_ср=71,95/37=1,91кг.

Величина  заряда во вспомогательных и отбойных шпурах при их одинаковой длине равна:

q_всп=q_отб=q_ср=1,91кг.

Величина  заряда во врубовых шпурах но 20% больше, чем в остальных и составит:

q_вр=1,2*q_ср, кг,

q_вр=1,2*1,91=2,29кг.

Общий расход ВВ на цикл фактически составит:

Q_общ=N_вр*q_вр+N_всп*q_всп+N_отб*q_отб, кг,

Q_общ=8*2,29+12*1,91+17*1,91=73,71кг.

Общий расход патронированного ВВ составит:

Q_{аммонала}=0,2*(N_вр+N_всп+N_отб), кг,

Q_{аммонала}=0,2*(8+12+17)=7,4кг.

Уходка забоя за цикл при достигнутом значении КИШ=0,9 составит:

L_ух=ή*L_шп, м,

L_ух=0,9*2,3=2,07м.

Объем горной массы отбиваемой за цикл будет  равна:

V=(S_пр*L_шп)+V_в.к., м³,

V=(13,2*2,3)+0,33=30,69м³.

Где V_в.к. – объем горной массы водоотливной канавки (м³):

V_в.к.=0,4*0,4*L_ух, м³,

V_в.к.=0,4*0,4*2,07=0,33м³. 

Параметры патрона боевика.

• Тип ВВ – аммонал.
• Масса одного патрона ВВ – 0,2кг,
• Длина патрона – 0,2м,
• Диаметр патрона – 36мм.

Величина  зарядов каждого шпура аммоналом  составит 0,2кг (1 патрон-боевик).

Величина  заряда гранулированного ВВ: