Составить проект проведения конвейерного Бремсберга

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

 

Кафедра разработки месторождений полезных исковаемых подземным способом

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ  ПРОЕКТУ

 

ПО ДИСЦИПЛИНЕ: ОСНОВЫ ГОРНОГО ДЕЛА

НА ТЕМУ:СОСТАВИТЬ ПРОЕКТ ПРОВЕДЕНИЯ КОНВЕЙЕРНОГО БРЕМСБЕРГА.

 

 

 

                   Выполнил:

                                  студент гр. ГП-061

                           Дружинин Е.А.

                         Руководитель:

 

                

 

 

 

 

 

 

Кемерово 2008

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………

3

1 Горно-геологическая  характеристика……………………….        

4

2 Выбор и обоснование  способа и технических средств  проведения горной выработки ……………………………..                                   

5

3 Определение размеров  поперечного сечения выработки…..                                      

6

4 Расчет крепи…………………………………………………...                                

7

5  Технология проведения выработок ………………………...                

9

6 Технология выемки горной массы ………………………….                       

9

7 Технология возведения анкерной крепи ……………………

10

8 Меры безопасности при возведении анкерной крепи……...

10

9 Выбор и расчет параметров организации работ…………….

12

10 Расчет проветривание, дегазация…………………………..

14

11 Транспорт…………………………………………………….

17

Заключение……………………………………………………...

18

 Список  литературы……………………………….................... 

19


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Горнодобывающая промышленность поставляет народному хозяйству топливо, руды металлов, удобрения и другие необходимые минералы и горные породы, и ее развитие имеет первостепенное значение для экономики страны.

Подземная разработка полезного  ископаемого требует проведения сети выработок, при этом большое значение имеет расположение выработок, обеспечивающих доступ к полезному ископаемому, и определенный порядок отработки запасов.

С проникновением на более глубокие горизонты усложняются  способы добывания: возрастают температура и газообильность, увеличивается опасность внезапных выбросов угля и газов, горных ударов. Наряду с эти требуется постоянное улучшение условий труда, техники безопасности, повышение производительности труда, снижение ее себестоимости. Решить эту проблему возможно только путем комплексного обоснования вопросов вскрытия, подготовки, систем разработки и механизации производственных процессов. В этом заключается главная задача курса.

Современная угольная шахта  – это комплексно механизированное и автоматизированное горнодобывающее предприятие большой мощности с высоким уровнем концентрации и интенсификации производства, имеющее поточный характер основных технологических процессов.                    

Курсовой проект выполняется с  целью формирования навыков самостоятельного решения задач конструирования, проектирования и организации горных работ. Поэтому задачами курсового проекта являются: выбор рациональной схемы проведения и крепления горной выработки и расчет некоторых ее параметров.    

 

 

 

1. Горно-геологическая характеристика

 

 

          Наименование вмещающих пород  – Алевролит, мелкозернистый песчаник;

    1. Срок службы- 15 лет
    2. Минимальная глубина заложения выработки- 150м
      1. Коэффициент крепости и мощность:                                                          пласта угля- М=2,5м, f=1,8                                                                                         непосредственной кровли- М=5м, f=4                                                             основной кровли- М=22м, f=8                                                                                            непосредственной почвы- М=4м, f=3
    1. Угол падения пласта- 8-10град
    2. Метанообильность выработки- 4,2м³/мин
    3. Количество воздуха, проходящего при эксплуатации выработки- 1500м³/мин
    4. Вид транспорта в выработке при эксплуатации- конвейерный

Особые условия: конвейерный бремсберг длиной 1200м.

Спец. Часть: проведение выработки обеспечить при помощи конвейерного транспорта, обеспечить дегазацию.

Алевролит – темно –серый среднезернистый слоистый, местами площадные разно-ориентированные крутопадающие зеркала скольжения покрытые налетом кальцита, по которым по которым происходит отслоение кровли, с образованием куполов. Крепость алевролита 4-5. Кровля средней устойчивости. Допустимая площадь обнажения до 10м2, время обнажения до 1 часа.

Мелкозернистый  песчаник – крепкий, с включнием гальки минерализированого алевролита и кварца. Коэффициент крепости- 7-9.

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор и обоснование способа и технических средств проведения горной выработки

 

Исходя, из горно-геологических условий проведение конвейерного бремсберга настоящим проектом предусматривается крепление кровли анкерной крепью с применением анкеров  типа АВР.

          Проведение горной выработки  производиться комбайном П-110 (П-110/0,1). Отбитая  комбайном горная масса выгружается на самоходный вагон 5ВС-15М, далее на скребковый конвейер СР-70/0,5(перегружатель) и затем на ленточный конвейер 2ЛБ-120.

         Бурение шпуров под анкера  в кровле горной выработки  производится пневматической бурильной  установкой  фирмы «Вомбат».

Бурение шпуров под анкера в бортах горной выработки производится ручным электросверлом типа ЭРП-18Д.

Проветривание горной выработки  производится ВМП типа ВМЭ-8, ВМЭ-10. Воздух в забой подаётся по вентиляционным трубам диаметром 1,0 м. Вода откачивается насосами 1В-20, К-60.

По выработкам прокладывается пожарно-оросительный трубопровод  диаметром 114 мм с отводами и трубопровод  сжатого воздуха диаметром 65 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Определение размеров поперечного сечения выработки

 

По условиям нужно пройти конвейерный квершлаг по углю с присечкой пород кровли, по шкале профессора Протодъяконова f=4, длиной 1200 м Срок службы конвейерного бремсберга не менее 15 лет.

Рассматривая формы  поперечного сечения горизонтальных выработок отмечают, что основные формы их - сводчатая и трапециевидная.

Сводчатая форма более  благоприятна с точки зрения её устойчивости, рационального использования крепи, ее несущей способности и перераспределения воспринимающих нагрузок.

Прямоугольная форма позволяет при прочных породах кровли использовать их несущую способность, проще обеспечивать поддержание выработок.

Учитывая  срок службы конвейерного бремсберга, выбираем прямоугольную форму поперечного сечения.

Крепление конвейерного бремсберга осуществляется сталеполемерной анкерной крепью типа АВР. Кровля и борта горной выработки перетягиваются решетчатой затяжкой типа СС-5, СС-4.

Для выбора типового сечения выработок в «свету»  в начале определяем ее ширину «В» на уровне верхней проекции подвижного состава для выработок:

В=m+К*А+р+n+с, м;

где m - зазор между составом конвейера и крепью 0,4 м;

        К - количество рельсовых путей, 1 шт;

        А - ширина подвижного состава, 1,350 м (по буферам электровоза АМ-8);

        Р – зазор между составом конвейера и подвижным составом , 0,4м;

        n – ширина свободного прохода для людей на высоте 1,8м - 0,7м;

        с – ширина става ленточного  конвейера – 1,6м. 

Величина  зазоров принимается в соответствии с требованиями ПБ.

В=0,4 + 1,6+0,4+ 1,350 + 0,7=4,45 м

Принимаем сечение выработки:

Scв= 15,4 м2 — сечение в свету;

Snp=15,95 м2 - сечение в проходке;

Ширина выработки 5,5 м;

Высота выработки 2,9 м.

 

 

 

 

5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТОК

 

Выемка горной массы при проведении конвейерного бремсберга производится на полное сечение выработки (см. графическую часть).  

 

6.ТЕХНОЛОГИЯ ВЫЕМКИ ГОРНОЙ МАССЫ

 

Выемка горной массы  производится после пропитки угольного  массива.   

Отбойку угля в забое необходимо выполнять в следующей последовательности: 

•  опустить питатель на зачищенную почву;      

•  поднять опорные  домкраты;        

• включить исполнительный орган комбайна, конвейера, питателя, гусеничного хода, и подъехать к забою;       

•  выключить гусеничный ход, отпустить опорные домкраты и с помощью гидроцилиндров выдвижения  исполнительного органа произвести забуривание вращающихся резцовых коронки исполнительного органа в массив на допустимую глубину (0,5 м), после чего вернуть гидроцилиндры выдвижения исполнительного органа в исходное (с втянутыми штоками) положение;      

•  поднять опорные домкраты, включить ход комбайна и подъехать к забою на величину произведенного забуривания (вращение исполнительного органа не выключать!);   

•  Рекомендуемая схема отбойки угля в забое сверху вниз (от кровли к почве). При этом снижается обрушение негабаритных кусков породы и уменьшается запыленность воздуха. 

          Отбойку горной массы в забое производить при втянутых гидроцилиндрах выдвижения исполнительного органа. Это снижает вибрацию комбайна и увеличивает усилие на коронках исполнительного органа. При больших сечениях выработки оконтуривание забоя допускается производить при выдвинутых гидроцилиндрах выдвижения исполнительного органа. Перед отработкой забоя по почве привод питателя отключить! 

После отбойки горной массы в  забое, погрузки, установки крепи и др. операций цикл повторяется. 

Комбайн может быть использован  исключительно по назначению, а именно: для резания, погрузки и откатки (транспортировки) горной массы по цепному  транспортеру, а не как кран, подъемное устройство или средство перемещения.      

Эксплуатация комбайна разрешается  только тогда, когда он находится  в исключительно надежном, безупречном, с точки зрения его работоспособности, состоянии. Эксплуатация комбайна разрешается  только при условии, что он полностью оборудован всеми необходимыми защитными и предохранительными устройствами, в том числе и всеми съемными защитными приспособлениями, а также всеми необходимыми выключателями и кнопками ОСТАНОВКИ, которые должны находятся в рабочем состоянии.                    

7. ТЕХНОЛОГИЯ  ВОЗВЕДЕНИЯ АНКЕРНОЙ КРЕПИ

 

После выемки угля  на величину заходки не более 1,2 м, комбайн  отгоняется от забоя на 3,0 м и обесточивается.      

От места хранения подносятся стойки ВК - 7(8), подхват временной крепи  и бурильное оборудование.

Из-под защиты постоянной крепи  производится оборка кровли, бортов и  забоя выработки от нависших кусков породы и угля. Установка временной  крепи производится из-под защиты постоянной крепи.  

Разгибается металлическая  решётка, заведённая перед установкой опорных плит на последний ряд  анкерного крепления с нахлёсткой не менее 200 мм, загнутая и подвешенная с помощью крючков к существующей крепи.

На 2 стойки ВК - 7(8), установленные  на почву выработки зачищенную от штыба, устанавливается подхват  временной крепи из швеллера № 8 и прижимается вместе с решёткой к кровле выработки. 

Из-под защиты постоянной крепи, бурильной установкой “WOMBAT”, бурится шпур диаметром 30 мм. Телескоп установки сокращается, в шпур вводится ампула полимерной смолы и   следом за ней стержень анкера с опорной плитой, шайбой и накрученной гайкой. 

Посредством переходника стержень анкера соединяется с бурильной установкой и производится подача анкера в шпур, с вращением, до упора. Через 15 - 45 сек. (в зависимости от марки полимерной смолы) на установке выключается вращение и 10- 60 сек. стержень анкера находится в распёртом состоянии, затем гайка окончательно закручивается с помощью бурильной установки до полной остановки последней. После чего цикл повторяется.

В зонах с неустойчивой кровлей после выемки угля (не более 0,5-0,7м), оборки забоя, из- под защиты постоянной крепи производится установка  ряда анкеров АВР (3-5шт.) Затем производится выемка угля (не более 0,5-0,7м), оборка забоя, разгибается металлическая решётка, заведённая перед установкой опорных плит на последний ряд анкерного крепления и из- под защиты временной крепи производится установка ряда анкеров АВР (6шт.) постоянной крепи.

 

8. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ АНКЕРНОЙ КРЕПИ

 

8.1. Производство работ по возведению анкерной крепи необходимо выполнять в соответствии с ПБ и положениями “Инструкции по расчёту и применению анкерной крепи на угольных шахтах России”.

8.2. Работы по бурению шпуров и установке в них анкеров должны производиться под защитой временной крепи.     

8.3. Бурение шпуров под анкерную крепь следует производить с применением средств пылеподавления или пылеулавливания, а при их отсутствии рабочие должны пользоваться противопылевыми респираторами.

8.4. Для обеспечения качественного перемешивания твердеющего состава диаметр резцов для бурения шпуров под сталеполимерные анкера должен превышать диаметр стержня анкера не менее чем на 4 и не более чем на 10 мм.        

8.5. При возведении анкерной крепи не допускать перебур и недобур шпуров. В случае некачественного выполнения работ по закреплению анкера, устанавливается рядом дополнительный  анкер.   

8.6. Запрещается вести работы в забое до восстановления крепи на участках значительной деформации и поломок, бурить шпуры через отслоившиеся куски породы.   

8.7. Не допускается при установке сталеполимерных анкеров работать без рукавиц, нарушать условия хранения, транспортировки к месту установки и целостность оболочки ампул полимерной смолы, производить установку ампул с разрушенной оболочкой и истекшим сроком годности, производить затяжку гаек анкеров до окончания полимеризации твердеющего состава, при работе с хим. ампулами рабочие должны пользоваться защитными очками и иметь флягу с питьевой водой.

8.8. Не допускается подвеска к анкерной крепи подъёмно-транспортных машин и другого оборудования, не предусмотренного паспортом крепления.      

 

 

9.  ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ

 

Для определения рациональных параметров организации работ по проведению выработок проходческим комбайном П-110, рассматриваются  следующие основные процессы: работа комбайна, крепление выработки, работа самоходного вагона по загрузке, транспортированию и выгрузке горной массы, прочие вспомогательные работы.

Технологические процессы при проведении выработки:

    1. подготовительно- заключительные операции;
    2. выемка угля;
    3. откатка горной массы;
    4. крепление выработки.

 

8.1. Продолжительность  работы комбайна по выемке угля при проходке одного метра выработки:

 

,

 

где:  S - сечение выработки вчерне, м²;

Y у – плотность угля, т/м²;

Qк – производительность комбайна, т/мин;

t зач – затраты время на зачистку забоя.

 

= 15,95* 1,29/2,2+10=19,35 мин. Приним.-20 мин.

 

8.2. Продолжительность  крепления горной выработки:

 

Т кр =  t анк./60* n анк.;

где:     t анк.- время на установку одного анкера, сек;

            n анк. –кол-во анкеров.

Т кр =  355/60* 6 = 35,5мин.

 

8.3. Продолжительность  операций по транспортированию  грузов самоходным вагоном 5ВС-15М:

 

Продолжительность движения вагона:

 

                                 

где: Lпрям, Lкрив, Lсл – длина прямолинейных, криволинейных и            участков сложного профиля, м;

          Vпрям, Vкрив, Vсл – скорость движения вагона на различных участках выработки, м/мин.

Таким образом, среднее  время на одну ходку вагона:

 

t груж. = (265/2)/120+0+0=1,1мин.≈ 1мин.

t порож.= (265/2)/133+0+0=0,99мин.≈ 1мин.

 

Количество циклов по транспортировке на 1 цикл проходки:

где:     V изв.горн.массы – объем горной массы извлекаемой при проходке;

            V вагона – емкость кузова вагона;

             К разг – коэф. разрыхления.

n = (14.3*1.3)+(1.65*1.6)/11= 1.93 ≈ 2шт.

Продолжительность транспортировки  на один цикл:

Т= (t груж + t порож)* n. мин,

Т= (1+1)*2= 4мин.

 

Продолжительность операций по загрузке и выгрузке самоходного  вагона

 

Загрузка вагона горной массой осуществляется работающим по выемке комбайном:

t загрузки = К загруз.* t в.у., мин,

где       К загруз.= 1,01 – 1,05

t загрузки = 1,05* 20 = 21мин.

 

Выгрузка горной массы  из вагона осуществляется конвейером вагона.

 

                                              

где      - производительность конвейера вагона, т/мин; = 5 т/мин.

 

t выгрузки = (11/1,5*1,45)/5= 2,9мин.

 

Продолжительность цикла  проходки 1метра выработки:

 

t цикла = t п.з. + t в.у. + Т + t выгр. + t прост., мин,

 

где     t п.з.- затраты времени на подготовительно- заключительные операции,                               t п.з ≈ 18 мин;

t в.у.- затраты времени на выемку угля, мин;

Т – затраты времени  на транспортировку горн. массы, мин,

t выгр.- затраты времени на выгрузку горн. массы, мин,

t прост.- длительность простоев из-за отказов прочего оборудования.

t прост. ≈ 5-6мин.

 

t цикла = 18+21+4+6+6=55мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.  тРАНСПОРТ

Транспортировка угля и породы

    Транспортировка угля и породы из забоя осуществляется самоходным вагоном, далее перегружается на скребковый конвейер СР-70 (перегружатель), далее на ленточный конвейер 2ЛБ-120. 

     

Транспортировка материалов и оборудования

Транспортировка материалов и оборудования в забой осуществляется при помощи лебедок по рельсовому пути, с шириной калии 900мм. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Расчет проветривания, ДЕГАЗАЦИЯ

Применение  дегазации

В случае, когда не предоставляется  возможность осуществить предварительную  дегазацию угольного массива, во время проведения выработки производят бурение барьерных скважин.

Барьерные скважины, расположенные  на расстоянии 300-400м от забоя выработки, могут быть отключены от дегазационной  сети, если они не влияют на газообильность выработки.

Барьерные скважины бурятся  из камер под углом к оси  выработки. Длина скважины до 100-150м. Расстояние между камерами на 15-20м меньше длины скважины, устья скважин располагаются в 1,5+2,5м от стенки выработки. Количество и расположение скважин принимается по таблице 2.1стр.12

При мощности пласта 2-4м, расположение выработки в пласте- в середине пласта, число скважин по бокам- 4шт.

 

Схема дегазации барьерными скважинами при проведении подготовительных выработок по пологим  пластам.

 

К скважинам подключается дегазационный трубопровод и транспортируется по нему до насосной станции расположенной на поверхности, далее газ метан выбрасывается в атмосферу.

После проведения дегазации  параллельно проведению подготовительной выработки L=1200м метановыделение уменьшиться до 1,38м³/мин.

Проветривание забоя осуществляется постоянно действующим ВМП, установленным по проекту, утвержденному главным инженером шахты. В месте установки ВМП имеется резервный вентилятор такого же типа с резервным питанием. Для контроля за количеством воздуха, поступающего в забой, устанавливается аппаратура АПТВ, которая сблокирована с общим пускателем. Для контроля концентрации метана в забое и на исходящей струе тупиковой выработки контроля ДМТ-3, которые также блокированы с групповым пускателем. При обнаружении недостаточного проветривания, при скоплении  метана 2% и более необходимо снять напряжение в забое, вывести людей на свежую струю воздуха, восстановить посты сообщить начальнику смены.

Количество воздуха, необходимое  для проветривания забоя, необходимо рассчитать по газовыделению, числу людей и должно проверяться по допустимой скорости движения воздуха.

Окончательно принимается  наибольший результат.

Необходимое количество воздуха для проветривания при  проведении выработок:

По числу людей:                                  Q3n=qn,

Q3n=6*7=42м3/мин

где Q3n - количество воздуха, необходимое для проветривания призабойного пространства, м3 /мин;

         q - норма подачи воздуха на одного человека, согласно ПБ, 6м3/мин;

         n - наибольшее число людей, одновременно работающих в подготовительном забое, 7 чел.

По минимальной скости воздуха:

Q3n=60*S*Vmin , м3/мин

Q3n=60*15,4*0,5=462м3/мин

где Vmin - минимальная скорость движения воздуха в выработке, согласно ПБ,0,5м/с.

Проверяем сечение  выработки  по скорости воздушной  струи:

,              

где Асут - суточная добыча угля на участке, для проветривания которого подается воздух по данной выработке, 1800 т/сут;

 К - коэффициент  запаса воздуха на, 1,43;

 q — количество воздуха на 1 т суточной добычи;

, м3/т;              

 м3/т;

где qCH4 - выделение метана, 15 м3/т;

       Scb - сечение выработки в свету, 15,4м2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В результате проделанной  работы, была решена задача по проведению конвейерного бремсберга, при метанообильности выработки 4,2м³/мин. т.е. было принято соответствующее оборудование для осуществления проекта. Были определены форма сечения выработки и размеры поперечного сечения выработки, была заложена дегазация параллельно с проведением выработки, а также был определен график организации работ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

 

  1. Килячков А.П. Технология горного производства, М.:Недра, 1985-387с;
  2. Новые способы вскрытия и подготовки ЦНИЭЦ уголь. -М.:Недра, 1990- 
    189с;
  3. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. С.- Петербург 2000г.
  4. Савицкий А.С.Процессы подземных горных работ. -М.:Недра.
  5. Руководство по дегазации угольных шахт. Москва, 1990г.