Проведение квершлага
Федеральное
агентство по образованию РФ
Муниципальное
образовательное учреждение
Уральский
государственный горный университет
Кафедра
шахтного и подземного строительства
Курсовой
проект
по дисциплине: «Строительство и реконструкция»
на тему:
«Проведение
квершлага»
Д.0904.130404.021.КП
Руководитель:
Выполнил студент
группы РРМ-07:
г. Екатеринбург
2010 г
Содержание
Исходные данные ……………………………………………………………………...3
1. Выбор типа
крепи и определение ее
1.1.
Общие положения ……………………………………
1.2. Выбор формы и размеров поперечного сечения выработки …………….4
1.3.
Проверка устойчивости
1.4. Определение нагрузок на крепь …………………………………………...6
1.5.
Расчет анкерной крепи ……………………
2. Способы и схемы строительства горизонтальных и наклонных выработок ……8
2.1.
Общие положения ……………………………………
3. Буровзрывной
комплекс работ ………………………………………
3.1.
Общие положения ……………………………………
3.2. Определение параметров взрывных работ ……………………………….9
3.2.1. Выбор взрывчатых материалов …………………………………..9
3.2.2. Выбор типа вруба и глубины шпуров ……………………………9
3.2.3. Выбор конструкции и параметров вруба ………………………..10
3.2.4. Определение удельного заряда ВВ ………………………………10
3.2.5. Выбор диаметра шпура …………………………………………...11
3.2.6. Определение количества шпуров ………………………………...12
3.2.7. Определение расхода ВМ …………………………………………13
3.3. Расчет электровзрывной сети ……………………………………………...13
3.4. Выбор бурового оборудования ……………………………………………14
4. Погрузка и транспорт горной массы ………………………………………………14
4.1.
Общие положения ……………………………………
4.2. Выбор типа погрузочной машины ………………………………………..14
4.3. Выбор схемы обмена вагонеток …………………………………………..15
5. Возведение временной и постоянной крепи ………………………………………16
6. Проветривание
тупиковых забоев …………………………………
6.1. Выбор схемы проветриваний ……………………………………………...16
6.2.
Определение количества
6.3. Выбор диаметра вентиляционной трубы …………………………………17
6.4. Выбор вентилятора ………………………………………………………...19
7. Водоотлив
при проведении выработки ……………
8. Освещение при проведении выработки …………………………………………...21
9. Маркшейдерское
обслуживание
10 Организация горнопроходческих работ ………………………………………….22
10.1.
Общие положения ……………………………………
10.2.
Проектирование цикличной
10.3.
Определение состава
10.4.
Расчет комплексной нормы
11. Основные технико-экономические показатели курсового проекта ……………29
Литература …………………………………………………
Исходные
данные
Вариант, №: 21
Тип месторождения:
рудное
Наименование
пород: листвениты
Коэффициент крепости
пород: 12
Мощность пласта,
м: 14
Угол падения
пород, град.: 50
Расстояние между
трещинами, м: 1,0-3,0
Категория шахты
по метану: не опасная
Производственная
мощность шахты, тыс.т/год: 600
Категория удароопасности:
не опасная
Тип выработки:
квершлаг
Протяженность
выработки, м: 650
Количество воздуха,
м
/с: 35
Оборудование, размер колеи: 2 путь ВГ-2,2 900
Срок службы
выработки, лет: 15
Глубина расположения,
м: 450
Ожидаемый приток
воды, м
/ч: 150
1.
Выбор типа крепи
и определение
ее прочных размеров
1.1.
Общие положения
Так как проходка квершлага будет осуществляться в устойчивых породах ( ) при времени эксплуатации выработки в течение 15 лет, то предварительно принимаем анкерную крепь.
Применение
выбранного типа крепи позволит механизировать
работы по креплению квершлага, ускорить
темпы проходки и сравнительно удешевить
стоимость проведения выработки. Также
анкерная крепь обладает высокой ремонтопригодностью.
1.2.
Выбор формы и
размеров поперечного
сечения выработки
Выбор
формы поперечного сечения
Выбираем сводчатую форму поперечного сечения выработки (вертикальные стенки и коробовый свод).
Размеры поперечного сечения выработки в свету определяем графическим путем. Для этого необходимо знать габариты транспортных средств (вагонеток, электровозов и конвейеров). Для вагонетки ВГ-2,2, электровоза КТ 14 принимаем максимальные размеры:
Высота, мм: 1650
Ширина, мм: 1650 и 1240
Высота выработки складывается из высоты верхнего строения рельсового пути, высоты подвижного состава и расстояния от подвижного состава до верхняка крепи.
Принимаем тип рельсов Р38 со следующими характеристиками:
Высота, мм: 135
Ширина подошвы, мм: 114
головки, мм: 68
Толщина шейки, мм: 13
Теоретическая масса одного метра, кг: 38,4
Шпалы принимаем деревянные, длинной 1500 мм, толщиной 150 мм, укладывая на расстоянии 1000 мм друг от друга.
Минимально допустимая ширина выработки складывается из габарита транспорта и минимальных зазоров между крепью и оборудованием. Согласно правил безопасности:
Зазор между крепью и кромкой габарита подвижного состава со стороны прохода людей (с учетом навески труб), мм: 700
Зазор между электровозом и крепью, мм: 250
Зазор между составами, мм: 200
Перечисленные
зазоры должны соблюдаться на высоте
не менее 1800 мм плюс 200 мм высота трапа.
Минимально
допустимая ширина выработки
в свету:
Площадь
поперечного сечения
в свету:
где:
- ширина выработки;
- высота вертикальной стенки.
Полученную
площадь поперечного
сечения выработки
в свету проверяем
на скорость движения
вентиляционной струи:
где:
- максимально допустимая скорость
движения воздушной струи, м/с;
- минимально допустимая скорость движения
воздушной струи, м/с;
- количество воздуха, проходящего
по выработке, м
/с.
1.3.
Проверка устойчивости
незакрепленной горной
выработки
Устойчивость незакреплённых горных выработок может быть установлена приближенно, исходя из системы балльных оценок, разработанной Бенявским- Денкхаузеном:
Крепость породы ( =12): 12 баллов
Выход керна (100%): 20 баллов
Расстояние между трещинами (1,0-3,0 м): 25 баллов
Ширина трещин менее 1мм. Стенки твердые: 12 баллов
Вода по умеренным напором: 4 балла
Падение
и простирание трещин: 0 баллов
S
= 12+20+25+12+4- 0 = 93 баллов
Время стояния незакреплённой горной выработки: 10 лет Предельный пролёт: 5 метра.
1.4.
Определение нагрузок на крепь
Т.
к. заданная глубина залегания 450 м
и
= 12, то нагрузки на крепь, рассчитываем
по гипотезе свода естественного равновесия.
При проходке выработки в кровле по плоскостям
ослабления (трещинам) образуется зона
обрушения в виде свода.
Размер
зоны обрушения зависит от напряженного
состояния и структуры массива горных
пород и определяется эмпирической зависимостью:
где:
- размер
зоны разрушенных пород в кровле выработки,
м;
м - половина
ширины выработки;
- интенсивность
трещиноватости, 1/м. Принимаем 1 на 1м;
- отношение
главных нормальных напряжений горизонтальных
и вертикальных, действующих в массиве
горных пород.
где:
- объемный
вес породы кровли. Принимаем для порфиритов
с
=12, равным 27 кН/м
;
- глубина
заложения выработки, м.
Величина
зоны разрушения:
Нагрузка
на крепь (на 1 п.м. выработки):
Породы
относятся ко второй категории устойчивости,
для крепления которых требуется анкерная
крепь.
1.5.
Расчет анкерной крепи
Основными параметрами анкерной крепи принято считать: длину анкеров, расстояние между ними или плотность расстановки, расчетное сопротивление стержня на разрыв, несущую способность замка или замковой части анкера, а также величину начального натяжения для натяжных замковых анкеров.
Принимаем первую расчетную схему установки анкеров при которой анкера прикрепляют породу, расположенную в пределах зоны возможного обрушения, к устойчивой зоне породного массива и рассчитываются на восприятие нагрузок, вызванных весом пород в пределах зоны возможного обрушения в кровле и боках, а также зоны выпирания в подошве. Замковые части анкеров заглубляют в устойчивую зону массива на 0,3…0,5 м.
Первую расчетную схему обычно используют при сравнительно небольших размерах зоны возможного обрушения (до 2 м).
При
первой расчётной схеме, если глубина
зоны возможного обрушения пород определена,
длина анкера рассчитывается
по формуле:
где:
= 0,3…0,5 м -
величина заглубления анкера в устойчивую
зону массива пород;
= 0,05…0,2 м -
длина выступающей из шпура части анкера,
зависящая от её конструкции и толщины
опорно-поддерживающих элементов;
= 0,35 м – глубина
зоны возможного обрушения.
Плотность
расстановки анкеров
в кровле выработки(1/м
):
где:
- объемный
вес пород кровли в пределах зоны возможного
обрушения, кН/м
;
= 1,2 – коэффициент
перегрузки;
- расчетная
несущая способность анкера, кН.
Расстояние
между анкерами:
2.
Способы и схемы
строительства горизонтальной
выработки
2.1.
Общие положения
Способ проведения горных выработок зависит от устойчивости пересекаемых пород и их обводненности.
Способы,
которые применяют при
3.
Буровзрывной комплекс
работ
3.1.
Общие положения
Буровзрывной комплекс работ занимает от 30 до 60% общего времени проходческого цикла в зависимости от горнотехнических условий.
При
проведении горных выработок буровзрывные
работы должны обеспечить заданные размеры
и форму поперечного сечения
выработки, точное оконтуривание ее профиля,
качественное дробление породы и сосредоточенное
размещение ее в забое, нормативную величину
коэффициента излишка сечения (К.И.С.),
высокий коэффициент использования шпуров
(К.И.Ш.).
3.2.
Определение параметров
взрывных работ
3.2.1. Выбор
взрывчатых материалов
При выборе взрывчатых материалов (ВВ) руководствуются требованиями безопасного производства взрывных работ, регламентированных «Едиными правилами безопасности при взрывных работах» (ЕПБ) с учётом физико-механических свойств горных пород и горнотехнических условий.
В шахтах, не опасных по взрыву газа или пыли, при проведении горизонтальных выработок допускается применение непредохранительных ВВ, и электрического способа взрывания.
В качестве ВВ принимаем непредохранительное ВВ «Аммонит № 6 ЖВ» со следующими характеристиками:
Идеальная работа взрыва, кДж/кг: 3561
Плотность в патронах или насыпная, кг/м : 1000
Удельная объёмная энергия взрыва при средней плотности, кДж/кг: 3917
Коэффициент взрывной эффективности при плотности 1000 кг/м : 1,0
Расстояние передачи детонации между патронами, см: сухие 5…9 см
Диаметр патронов, мм: 36
Масса
патрона, кг: 0,25
3.2.2. Выбор
типа вруба и глубины шпуров
Расположение шпуров в забое, величина заходки и результат взрыва предопределяется типом вруба. Врубы по характеру действия делятся на две группы: отрывающие (врубы с наклонными к оси выработки шпурами - наклонные врубы) и дробящие (врубы с параллельными к оси выработки шпурами - прямые врубы).
Высокая эффективность врубов с наклонными шпурами и преимущества их по сравнению с прямыми врубами достигается только при ограниченной глубине шпуров и определенном сечении выработки.
Исходя
из рекомендаций, при сечение выработки
более 6 м
и ручном бурении принимаем вертикальный
клиновой вруб.
3.2.3. Выбор
конструкции и параметров вруба
Параметры вертикального клинового вруба:
Количество шпуров, шт.: 10
Угол
наклона шпуров к плоскости забоя, град.:
70
Длина
шпуров клинового
вруба с учетом
угла их наклона:
При
коэффициенте крепости
= 12, принимаем расстояние по вертикали
между парами шпуров 350 мм.
Расстояние
между устьями
в паре шпуров клинового
вруба:
где:
= 0,15 м - расстояние
между забоями пары сходящихся шпуров.
3.2.4. Определение
удельного заряда ВВ
Величина
удельного заряда ВВ, т.е. количество
ВВ, необходимого для разрушения единицы
объема горной породы, зависит от крепости
пород, сечения выработки, типа ВВ и условий
взрывания (наличие обнаженной плоскости,
структуры породы, плотности ВВ при заряжании,
типа вруба).
Удельный
заряд ВВ при врубах
с наклонными шпурами
по видоизмененной формуле
Н.М. Покровского:
где: - количество ВВ, необходимое для разрушения и отбойки 1м породы в массиве; = 12 - коэффициент крепости пород по шкале М.М. Протодъяконова;
= 1,2 - коэффициент
структуры породы;
= 1,0 – коэффициент
взрывной эффективности;
- коэффициент
зажима породы, зависящий от площади поперечного
сечения и количества обнаженных плоскостей.
Для
горизонтальных выработок
с одной обнаженной
плоскостью коэффициент
зажима породы:
3.2.5. Выбор
диаметра шпура
Диаметр шпуров выбирается в зависимости от стандартного диаметра патрона принятого типа ВВ.
Диаметр
шпуров при использовании
Т.
к. мы приняли Аммонит №6 ЖВ диаметром
36 мм, поэтому диаметр шпуров принимаем
42мм.
3.2.6. Определение
количества шпуров
Количество
шпуров в забое зависит от физико-механических
свойств пород, поперечного сечения
выработки, параметров зарядов и
типа принятого вруба.
Количество
шпуров на забой при
врубах с наклонными
шпурами по формуле
проф. Н.М. Покровского:
где: - удельный заряд, кг/м ; - площадь сечения выработки вчерне, м ;
- весовое
количество ВВ (вместимость), приходящееся
на 1м шпура, кг/м.
где: - диаметр патрона (при ручном заряжании), м; - плотность ВВ в шпуре, кг/м; =0,8 - коэффициент заполнения шпура.
Полученное число шпуров является ориентировочным. С учетом рекомендаций и схемы расположения принимаем 45 шпуров.
При
расположении шпуров в забое, среднее
расстояние между рядами вспомогательных
шпуров, между вспомогательными и оконтуривающими
и между шпурами в рядах должно быть примерно
одинаковым:
Оконтуривающие
шпуры располагаются с наклоном
85°…87° к плоскости забоя с таким расчетом,
чтобы концы их вышли за проектный контур
сечения выработки вчерне только за линией
уходки. Забуриваются оконтуривающие
шпуры на
минимальном
расстоянии (150 мм) от проектного контура
выработки с учетом принятой буровой
техники.
3.2.7. Определение
расхода взрывчатых материалов
Количество
ВВ на цикл при врубах
с наклонными шпурами:
Средняя
величина заряда на
один шпур:
При распределении ВВ по шпурам величину заряда во врубовые шпуры при наклонных врубах следует принимать на 10 - 20% больше , а оконтуривающие, кроме почвенных, на 10 - 20% меньше .
Полученные величины шпуровых зарядов, при ручной зарядке принимаются кратными массе патронов ВВ.
кг – для врубовых
