Проведение разведочной выработки

МО и ПО РФ

ОГЛАВЛЕНИЕ	стр.
Задание
1. Введение	3
2. Способ ведения и механизации горно-разведочных работ	4
2.1. Расчет производительности бурильной установки	8
2.2. Расчет буровзрывных работ	9
2.3. Расчет проветривания горно-разведочной выработки	12
3. Определение устойчивости и расчет крепления горных выработок	16
3.1. Оценка устойчивости горных выработок	16
3.2. Крепление горных  выработок	17
4. Организация горно-проходческих работ	18
4.1. Организация горно-проходческих работ	18
4.2. Продолжительность бурения	18
4.3. Продолжительность заряжения и взрывания	19
4.4. Продолжительность проветривания	20
4.5. Продолжительность крепления	20
5. Охрана труда и техника безопасности	21
Список литературы	23

 

 

Введение

Данный курсовой проект представляет собой работу по дисциплине «Проведение горно-разведочных выработок».

По проекту  заложен шурф, глубина которого 10 м.

Температура вмещающих пород равна (-10°).

Плотность пород 2,2 т/м³,

Крепость (f) по М.М. Прододьяконову - 6,

Предел прочности  на сжатие равен – 80 МПа,

Предел прочности  на растяжение равен  - 8 МПа.

Сечение выработки 2 м².

Размеры шурфа  дают нам основание применить  бадьевой подьем с краном, а вмещающие  породы с крепостью пород 6 требуют  применения сплошной венцовой крепи.

Шурф –стволообразная вертикальная горная выработка обычно небольшой глубины и малого сечения, проводимая с поверхности земли, главным образом для разведки месторождений полезных ископаемых, для вентиляции, а также для установки пригодности грунта под постройку, для обслуживания подземных работ, для дренажа или для взрывных работ методом камерных зарядов.

 

 

 

 

2. Способ ведения

и механизации  горно-разведочных работ

Работы по проведению шурфов начинаются с подготовки площадки:

• расчистки ее от валунов, камней, кустарников,
• снятия почвенного слоя.

На начальном этапе  возможна ручная проходка шурфов, которая  выполняется с помощью лопат, кайл и иногда клиньев, уборка породы до глубины 2,5 м выкидкой лопатами на поверхность; при глубине более 2,5 порода выдается на поверхность в бадьях с помощью крана.

Полный комплекс проходческих процессов включает:

1. отделение породы от забоя (отбойка, выемка),
2. погрузку и подъем горной массы на поверхность,
3. крепление,
4. проветривание выработки, водоотлив.

В конкретных условиях проходки отдельные процессы могут исключаться из приведенного комплекса (в частности, проветривание и водоотлив). Выбор способа проходки шурфов в основном определяют исходя из физических характеристик пород, масштабов и концентрации шурфопроходческих работ; второстепенные, не всегда определяющие факторы — удаленность и труднодоступность района разведки.

Степень механизации  шурфопроходческих работ, весьма незначительная на стадиях поисков и предварительной  разведки, обычно возрастает на стадиях детальных и эксплуатационных разведочных работ.

Способы проведения шурфов разнообразны и зависят от свойств  пород, глубины шурфов, общего объема проходческих работ.

Исходя из задания  на проектирования и учитывая горно-технические  условия при ведении горно-разведочных  работ применяем следующие оборудование.

Для бурения ручной перфоратор ПП-54 ВБ (ПР27ВБ)

В качестве подъемной  установки кран КШ-1М

При проветривании шурфа  вентилятор СВЦ-78М

Ниже приводим технические  характеристики выбранного оборудования

Характеристика переносного перфоратора ПП-54ВБ

Масса, кг, не более	32
Энергия удара, Дж, не менее	54
Число ударов в секунду, не менее	46
Крутящий момент, Н.м	26,5
Номинальное давление сжатого  воздуха, МПа	0,5
Глубина бурения, м, не более	4
Диаметр бурения, мм	40-46
Коэффициент крепости горных пород, не более	20
Внутренний диаметр  рукава, мм подводящего воздух подводящего промывочную жидкость отсасывающего пыль	25 12,5 25

 

Перфоратор должен оснащаться глушителем шума, снижающим уровень  шума до значения, не превышающего 112 дБА.

Механизированный подъем породы проводится шурфопроходческим  краном КШ-1М с бадьей БШ-0,15, масса  бадьи с грузом составляет 250 кг.

Кран шурфопроходческий  КШ-1М предназначен для механизации  спуско-подъемных операций при проходке геологоразведочных шурфов глубиной до 40 м и площадью поперечного сечения до 3,2 м. Кран может эксплуатироваться при температуре от -40 до +40° С и относительной влажности воздуха 45 - 80 %.

Техническая характеристика крана  КШ-1М

Вылет стрелы – 2,4 м.

Диаметр барабана – 310 мм;

Канатоемкость барабана – 40 м;

Диаметр каната – 7,7 мм;

Скорость подъема – 0,88 м/сек.;

Мощность двигателя – 4 кВт;

Размеры:

• длина – 2726 мм;
• ширина - 1800 мм;
• высота – 2614 мм;

Масса – 1200 кг.

Способ проветривания  шурфов только нагнетательный с использованием вентиляторов и трубопроводов. В данном случае применяем вентилятор СВЦ-78, с помощью которого можно проветривать шурфы до 40 м глубиной. Вентилятор СВЦ-78 разбирается на транспортабельные блоки, характеристика которых дана в таблице.

Характеристика  вентилятора СВЦ-78

Показатели	Привод вентилятора  СВЦ-78
	Электродвигатель	Бензодвигатель	Ручной
Производительность, м3/ч	1060	1060	660
Полный напор, Па	400	400	150
Мощность, кВт	0,30	0,30	0,075
Масса вентилятора с  приводом, кг	25-30	25-30	25-30

 

Над забоем укрепляется  предохранительный полок.

Крепь выводится над  устьем шурфа на высоту не менее 0,3 м и оборудуется лядами.

Проходческое звено  состоит из трех рабочих, двое из которых  работают на поверхности, а один в шурфе.

Люди спускаются и поднимаются по лестнице. Если при этом глубина шурфа менее 20 м, устройство лестничных отделений не обязательно. В этом случае спуск и подъем людей происходит по подвесной лестнице, прикрепленной к крепи устья шурфа.

Порода, которая должна опробоваться, выкладывается в кучки в виде усеченных пирамид (так называемая «проходка»), устанавливается бирка с указанием номера и интервала углубки. Выкладка «проходок» на площадке проводится последовательно по периметру площадки по ходу часовой.

 

2.1. Расчет производительности бурильной установки

 

Сменную эксплуатационную производительность бурильной установки  в шпурометрах можно определить по формуле:

 

где:  

Т- продолжительность смены, 360 мин;

t_nз - время подготовительно-заключительных операций, 15% от общей продолжительности смены t_пз ⁼ 54 мин;

t_отд - время на отдых, 10% от общей продолжительности смены

t_отд ⁼ 36 мин;

n - число перфораторов на установке, n = 1;

К₀ - коэффициент одновременности работы перфораторов. К_о = 1;

t_ман - время, затраченное на маневрирование по установке и

перестановке бурильной  машины, t_ман ⁼ 1 мин;

t_ох - время обратного хода бурильной головки на 1 м шпура, t_oх ⁼ 0,2

мин;

t_к - время на замену коронок, t_k=0,1 мин;

v - чистая скорость бурения, м/мин.

где:   

А - энергия удара поршня, 54 Дж;

п - частота ударов поршня, 46 Гц;

d - диаметр шпура, 42 мм;

(σ_сж - предел прочности пород на сжатие, 80х8 МПа.)

 

2.2. Расчет буровзрывных работ

Удельный расход ВВ определяем по следующей эмпирической формуле (Н.М.Покровский):

где:     q₁ - удельный расход ВВ, зависящий от прочностных свойств

          породы,  q₁=0,1х f=0,6

f-коэффициент крепости пород по Протодьяконову =6;

f΄- коэффициент структуры породы,f' = 1,0;

v - коэффициент, учитывающий сопротивление породы при ее отделении от массива при одной обнаженной плоскости

где:

S - сечение выработки, 2 м²;

е - коэффициент работоспособности ВВ;

-    для аммонита 6ЖВ е= 1-1,2, плотность патрона Δ=1-1,2 г/см³,

• для аммонита скального № 1 е=0,85; плотность патрона Δ= 1,4-1,5 г/см³.

Расход ВВ на одну заходку, т.е. на одно подвигание забоя

где:    

l_ср - средняя глубина шпуров, 1 м;

η - коэффициент использования шпуров, 0,9.

 

Вес заряда одного шпура определяется по формуле:

где: 

q_шп - вес заряда одного шпура, г;

l_ср - длина шпура, 100 см;

d - диаметр патрона ВВ, 3,2 см,

Δ - плотность ВВ, 1,2 г/см³;

t - коэффициент заполнения шпура, 0,5.

Отсюда общее число шпуров будет:

Формула проф. М.М. Протодьяконова:

где:

п - число шпуров на 1м² поверхности забоя;

f- коэффициент крепости породы по М.М. Протодьяконову, f= 6;

S - площадь забоя в проходе, 1,5 м².

Формулы проф. Н.М. Покровского:

где:

N - общее число шпуров на забое;

q - расчетный удельный расход ВВ, 2,34 кг/м³;

τ - коэффициент заполнения шпуров;

- для f=3-10; τ =0,3-0,6;

- для f =10-20; τ =0,6-0,85;

принимаем τ = 0,4

d- диаметр патронов ВВ, см; см; d=32-36;

h - длина патрона ВВ,м; h =0,25 м;

G - вес патрона ВВ, 0,25 кг;

γ - количество ВВ (кг) на 1 м длины шпура:

• для аммонита 0,1-0,55 кг/м;
• для аммонита прессованного 0,8-0,95 кг/м.

Из полученных значений берем наибольшее (10 шпуров).

Число врубовых шпуров определяем по формуле:

Число оконтуривающих шпуров определяем по формуле:

где n_о - число шпуров на 1 м периметра выработки, принимаемое равным 0,8 (по Ю.Г. Смирнову).

По результатам составлен  паспорт БВР.

 

2.3. Расчет проветривания горно-разведочной выработки

Расчет необходимого количества воздуха приводится для  проветривания геологоразведочного шурфа площадью сечения 1,5 м² и протяженностью 30 м.

Определяем количество воздуха по разжижению продуктов взрыва до безопасного содержания на один цикл:

по формуле  В.И.Мустеля:

по формуле  В.Н. Воронина:

где:  

Т - время проветривания забоя, 30 минут;

А - количество взрываемого ВВ, 4,3 кг;

S - площадь поперечного сечения выработки в проходке, 1,5 м²;

L - максимальная длина выработки, 30 метров.

По наибольшему числу  людей расход воздуха составит:

q_л - норма подачи воздуха на одного человека (q_л = 6 м ³ / мин )

п - наибольшее число людей находящихся в руднике (п =1)

z - коэффициент запаса, учитывающий все потери воздуха (z= 1,45).

По минимальной скорости потока воздуха в шурфе расход воздуха составит:

Q_заб = S∙v_min = 1,5∙0,25 = 0,375 м³/с = 22,5 м³/мин

где v_min – минимальная скорость воздушного потока, v_min=0,25 м/с.

По пылевому фактору:

где P_y – коэффициент утечки воздуха

где:

K_y – коэффициент удельной стыковой воздухопроницаемости трубопровода, 0,003 (при удовлетворительном соединении),

l_ТР  – длина одной трубы, м.

Для дальнейших расчетов принимаем наибольшую потребность  воздуха для разжижения продуктов  взрыва = 22,5 м³/мин

 

Аэродинамическое  сопротивление трубопровода:

где:

α - коэффициент аэродинамического сопротивления для прорезиненного трубопровода = 0,00045,

l_tp - длина трубопровода, 30 м.

d_np - диаметр трубопровода, 0,25 м.

Определяем потребную подачу вентилятора:

Скорость движения воздуха в трубопроводе:

Статический напор:

Динамический напор:

где  g_в  - плотность воздуха, 1,2 кг/м³,

g – ускорение силы тяжести, 9,8 м/с².

Полный напор:

Н_вен = Н_с + Н_д =163,8 Па + 4,25 Па = 168,05 Па

По аэродинамическим характеристикам принимаем для  проветривания забоя в период проходки шурфа портативный вентилятор СВЦ-78М, разработанный ЦНИГРИ.

Способ проветривания нагнетательный.

 

3. Определение устойчивости

и расчет крепления горных выработок

3.1. Оценка устойчивости горных выработок

Устойчивость обнажении  пород в вертикальной выработке  ВНИМИ предлагает оценивать, исходя из условия:

,  или  

1´2400´30£0,2´60´10⁶´0,6,

7,2´10⁴£7,2´10⁶

где:

К_с – коэффициент структурного ослабления, Кс = 0,2

s_сж- предел прочности пород на сжатие, 60∙10⁶ Па

e - коэффициент длительной прочности:

• для крепких скальных пород e = 1 – 0,7
• для пород средней крепости e = 0,5 – 0,7

g - плотность пород, 2400 кг/м³

h – глубина шурфа, 30 м

К_з - коэффициент напряжений для прямоугольной формы стволов, равный 1.

Критерий устойчивости по СНиП:

где:    

К_сб - коэффициент воздействия на ствол других выработок, для протяженных равен 1, для сопряженных - 1,5;

К_а - коэффициент влияния угла залегания пород, для горизонтально залегающих пород К_а=1, в остальных породах:

где     α - угол залегания, в градусах;

С < 3 - устойчивые породы;

С = 3 - среднеустойчивые породы;

С = 3 - 10 - неустойчивые породы.

 

3.2. Крепление горной выработки

Существуют различные  модификации деревянной крепи, являющиеся основным видом крепи для шурфов. Главный элемент прямоугольной  крепи - венец, который состоит из четырех бревен, брусьев или пластин, соединенных между собой. Венцы располагают в шурфе горизонтально вплотную друг к другу такую крепь называют сплошной. В неустойчивых породах шурфы крепятся в основном сплошной венцовой крепью. Все детали крепи должны тщательно подгоняться одна к другой, зазоры между венцами и стенками расклиниваются. Для крепления шурфов обычно используют бревна диаметром 150 - 200 мм.

Так как С = 0,78 < 3 - породы устойчивые, но учитывая, что вскрывающие выработки проводятся в многолетнемерзлых породах, необходимо венцовое деревянное крепление ствола.

 

4. Организация горно-проходческих работ

4.1. Организация горно-проходческих работ

Технологические операции, осуществляемые в шурфе, немногочисленны, однако их планирование во времени повышает организационный уровень работ, обеспечивает более высокую производительность и безопасность труда.

Проведение горных выработок  в большинстве случаев осуществляется участками небольшой длины. Подвигание забоя выработки на одну заходку  складывается из выполнения основных и вспомогательных проходческих операций.

К основным операциям  относятся операции, в результате выполнения которых образуется готовая  выработка.

К вспомогательным относятся  операции, обеспечивающие нормальное выполнение основных проходческих операций.

Продолжительность проходческого  цикла определяется как сумма  времени, затраченного на выполнение отдельного технологического процесса:

Т_ц=t_б+t_зв+t_пр+t_кр+t_вс=68+8+30+130+100=336 мин = 5 ч 36 мин

где, t_б, t_зв, t_np, t_кр, t_вс - соответственно продолжительность бурения, заряжения и взрывания шпуров, время проветривания, крепления и вспомогательных работ, мин.

 

4.2. Продолжительность бурения

где, N- число шпуров в комплекте, N=10;

l_ш - длина шпуров, l_ш = 1 м;

V_м - механическая скорость бурения, м/мин, V_м=0,433 м/мин;

n_б - число занятых бурением проходчиков, (при S < 6 м² обычно бурение производится одним бурильщиком, при S > 6 до 10м²- двумя);

λ - коэффициент одновременности работы бурильных машин равный 1 для одного перфоратора;

t_в - продолжительность вспомогательных операций на 1 шпур, мин.;

t_в= 3 мин. - для ручных перфораторов;

t_пз - продолжительность подготовительно-заключительных операций,

t_пз= 15 мин.

 

4.3. Продолжительность заряжания и взрывания

,

где φ- коэффициент сложности заряжания (ручное заряжание: при огневом способе φ=1, при электрическом – φ=1,2; механизированное заряжание: при огневом способе φ=0,6, при электрическом - φ =0,7);

n_в- число взрывников, n_в =2.

где t' - время заряжания и взрывания одного шпура, равное 2,5 - 3 мин.

 

 

4.4. Продолжительность проветривания

Продолжительность проветривания  равна 30 мин.

4.5. Продолжительность крепления

где:

а₀ - коэффициент, зависящий от сечения выработки (при S<5 м² а₀=0,85; при S=5 - 6 м² – а₀ =1; при S>6 м² – а₀₌1.15 );

a₁ - коэффициент, учитывающий крепость породы (при f=5 - 9 - a₁i=1 при f=10- 15- a₁=1,1; при f>15- a=1,15);

a₂ - коэффициент, учитывающий вид крепи: при рамной крепи a₂=1; при штанговой - 0,28;

v- скорость подвигания забоя, месяц; v=150 - 300 м/мес.

Цикличная организация  работы показана на листе.

По окончании проходческих работ и составления соответствующей  документации в выработках шурфы  должны быть ликвидированы или законсервированы, а нарушенный участок земной поверхности восстановлен.

 

5. Охрана труда и техника безопасности

и охрана окружающей среды.

На участке должно быть разработано и утверждено Положение  об организации работ по безопасности, регламентирующее работу всех лиц. Обеспечен контроль за безопасностью работ и эксплуатацией горно-шахтного оборудования. Положение должно быть согласовано с органами Госгортехнадзора.

Организацию работ при  разработке производить в соответствии с требованиями следующих основных нормативных документов:

- Единых правил охраны недр при разработке месторождений твердых полезных ископаемых;

- Правил технической эксплуатации рудников, приисков и шахт, разрабатывающих месторождения цветных, редких и драгоценных металлов;

- Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом;

- Единых правил безопасности при БВР.

- Федерального закона «Об охране труда»

- Закона "Об охране труда" Республики Саха (Якутия);

- других нормативных документов, действие которых распространяется на геолого-разведочные и горнодобывающие предприятия.

Надзор и контроль за соблюдением требований правил техники  безопасности осуществляется администрацией участка.

Руководство предприятия  совместно с участковым персоналом разрабатывает и осуществляет меры по созданию здоровых и безопасных условий труда.

При внедрении новых  технологических процессов и  методов труда, а также при  изменении требований или введении новых правил и инструкций по ТБ все рабочие должны пройти инструктаж в объеме, устанавливаемом руководством предприятия.

Обширные нарушения  почвенно-растительного покрова  отмечаются при канавных работах (площади  ежегодно нарушаемой поверхности измеряются тысячами гектаров). Наиболее существенное значение эти нарушения приобретают при проходке канав в лесистой местности (на трассах канав вырубают кустарники и выкорчевывают деревья); нарушение почвенного слоя на пахотных землях снижает их плодородие. Оставление на земной поверхности отвалов пород не только приводит к нарушению почвенно-растительного слоя, но и изменяет ландшафт местности, снижая в большинстве случаев биологическую продуктивность земельных участков. Мероприятия по снижению нарушений и восстановлению нарушенных при горных работах земельных участков должны осуществляться на всех стадиях разведки месторождений.

 

Список использованной литературы.

 

1.  Багдасаров Ш.Б., Верчеба А.О., Пальмов И.И. Справочник горного инженера геологоразведочных партий. - М.: Недра, 1986.
2. Баранов А.О. Проектирование технологических схем и процессов подземной добычи руд. - М.: Недра, 1993.
3. Брылов С.А., Грабчак Л.Г., Комащенко В.И. Горно-разведочные и буровзрывные работы: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1989
4. Лукьянов В.Г. Громов А.Д. Проведение подземных горно-разведочных выработок. М: Недра, 1986.
5. Марков П.Н. Геолого-разведочное дело. – М. МГУ, 1967.
6. Шерстов В.А. Проведение подземных горно-разведочных выработок при разведке россыпных и рудных месторождений области многолетней мерзлоты. - Якутск, ЯНЦ, 1998.
7. Шехурдин В.К. Задачник по горным работам, проведению и креплению горных выработок. - М.: Недра, 1985.