Технология проведения ярусного вентиляционного штрека

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЛИАЛ В Г.БЕЛОВО

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

«Основы горного дела»

 

 

 

Выполнил студент

гр. ГП-093

Разумов А.Н.

 

Руководитель

Аксененко В.В.

 

 

Белово 2011г.

 

Содержание

 

1.Определение площади  и формы поперечного сечения………………………...3

2.Расчет анкерной крепи…………………………………………………………...4

3. Технология проведения горной выработки……………………………………6

4.Расчет проветривания  выработки…………………………………………….....8

5. Разработка графика  цикличной организации проходки  выработки….....13

6. Определение себестоимости  проходки 1м выработки………………………16

7. Спец. Часть………………………………………………………………….….19

8. Список литературы………………………………………………………….…26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Определение  площади и формы поперечного  сечения

и вида крепи выработки

Размеры поперечного сечения  выработки (ширина, высота, площадь) зависит  от ее назначения, габаритов транспортного  оборудования, способов проведения, передвижения людей и количества проходящего  по выработке воздуха, другие зазоры, предусмотренные ПБ.

В данном проекте рассматривается  технология проведения ярусного вентиляционного  штрека (это выработка, не имеющая  выхода на поверхность, предназначенная  для транспортировки оборудования, передвижения людей и подачи свежей струи воздуха в очистной забой).

Площадь поперечного сечения  выработки в свету определяется расчетом по факторам допустимой скорости воздушной струи (проветривания), габаритных размеров подвижного состава и оборудования с учетом минимальных допустимых зазоров, величины усадки крепи после  воздействия горного давления и  безремонтного их содержания в течении  всего срока эксплуатации.

Определение ширины выработки

 

                             400       1230           400       1000       700

 

 

 

 

 

3730

 

B=m+A₁+p+A₂+n, м

 

 

где  m – зазор между крепью (бортом) и транспортным средством = 0,4 м

A₁ и A₂ – ширина транспортных средств = 1,23 м и 1,0 м

n – ширина прохода для людей = 0,7 м

 

B=0,4+1,23+0,4+1,0+0,7=3,73м

 

Расчетная площадь поперечного  сечения выработки в свету  должно обеспечивать пропуск расчетного количества воздуха с допустимой скоростью согласно ПБ.

 

S_св=

, м²

 

где    Q = 1794 м³/мин – расчетное количество воздуха,

V=8 м/с – допустимая скорость движения воздуха по ПБ,

 

 S_св= =3,73 м² 

 

Определение S_св.тр

S_св.тр = 0,5 ∙ В²_р  ∙ tan α + h ∙ B_р

 

S_св.тр = 0,5 ∙ 13,9 ∙ 0,22 + 7,46 = 8,98 м²

 

S_св.мин = 6 м²

S_св.тр = 8,98 м²

S_св.в = 3,73 м²

 

Минимальное сечение выработки  в свету для пропуска воздуха  должно быть менее 6,9 м².

Руководствуясь « Прогрессивными схемами ведения подготовительных работ» для обеспечения участка  необходимым количеством воздуха, а также для лучшего обслуживания транспортных средств, габаритами оборудования и минимальными допустимыми зазорами согласно ПБ в курсовом проекте принимаем  сечение выработки в свету  S_св=8,98м², принимаем ширину выработки в свету 3730мм, высоту выработки в свету 2500мм.

Сечение имеет прямоугольную  форму с косой кровлей, соответствующая  углу падения пласта.

2.Расчет анкерной  крепи

В настоящее время наиболее широкое применение для крепления  подготовительных (пластовых) выработок  получила анкерная сталеполимерная  крепь. Она состоит из анкера (диаметром d_ан=20 или 24 мм), закрепляемого в скважине (диаметром d_c=28 мм) быстродействующими смолами и поддерживающих элементов (опорные шайбы, подхваты). В качестве затяжки широкое применение получила металлическая сетка.

Параметрами анкерной крепи  является количество анкеров в ряду n_ан, длина анкера l_ан и расстояние между рядами анкеров a_ан.

Расчетное расстояние между  рядами анкеров в кровле определяется по формуле

а_анк = , м ;    а_ak =

= 2,14 м

Проверка расстояния между  рядами анкеров в кровле

а_анк =

, м ;      а_ak =   = 1,07 м

Расчет произведен согласно «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи в угольных шахтах России». С-Петербург. 2000г. Исходные данные из расчета

- Расчетная минимальная  глубина заложения выработки  – 138м

- Ширина выработки –  В=3,73м

 

 

 

 

 

 

2.1 Расчет крепления кровли  выработки

Расчетное сопротивление  пород сжатию в кровле определяется для всех слоев, залегающих на расстоянии равном ширине выработки по формуле

R_с=

, МПа

 

где  - сопротивление сжатию различных слоев пород, МПа

m₁₂ – мощность слоя, м

k_c – коэффициент учитывающий нарушенность массива пород k_c = 0,9

В – ширина выработки, м

 

R_с= =39 МПа

 

Непосредственная кровля пласта по устойчивости относится к  I классу кровля неустойчивая 30< R_с<60 МПа I типа R_с< 90.

Ожидаемое смещение пород  кровли 180мм

При ожидаемых смещениях  кровли 180мм крепление и поддержание  выработки можно производить  одной анкерной крепью с сопротивлением крепи Р_а=45 кН/м² длиной анкеров l_a=1,8м (определяемыми по табл.1 «Инструкции..»)

Количество анкеров в  рядах кровли принимается в зависимости  от ширины выработки n_ak=4 при 3,73 м < В < 5 м

 

2.2 Расчет крепления боков выработки

 

Необходимость установки  и расчета параметров анкерной крепи  в боках выработки определяется по степени относительной напряженности  пород и пласта, расположенных  в боках.

Согласно п. 4.2. «Инструкции…»  степень относительной напряженности  пород расположенных в боках  выработки определяется по формуле

 

σ_б=К_в*К_вл*К₀γН/R_cб

 

где  γ – средний объемный вес пород, принимаемый равным 0,025МН/м³,

Н – глубина расположения от поверхности, принимаемый равным 138м,

К_в – 1,5 – коэффициент концентрации в боках от проходки,

К_вл – 1 – коэффициент увеличения напряжений в боках от других выработок,

К₀ – коэффициент увеличения напряжений в боках выработки при расположении ее в зоне влияния опорного давления от очистных работ при l_ц≥0,1Н равен 1

 

σ_б=1,5∙1∙1,85∙0,025∙138 / 13=0,73

 

Согласно п. 4.3 «Инструкции..»  при σ_б<1 крепление боков выработки анкерной крепью не предусматривается.

 

3. Технология проведения  горной выработки и организация  проходческих работ

 

Принимаем комплекс оборудования:

- комбайн 1ГПКС

- ленточный конвейер КЛКТ-800 с перегружателем ПЛц-45

 

 

Техническая характеристика комбайна 1ГПКС

 

Производительность, т/мин

по углю………………………………………………………………..………....2,0

по породе……………………………………………………..………………..0,66

Скорость передвижения комбайна, м/с…………………………………….0,133

Мощность электродвигателей, кВт…………………………….……………..110

Площадь сечения, м²……………………………………………..………..….6-17

Масса  комбайна базового, т………………………………………………....21,0

Высота, м…………………………………………………………..………...2-4,05

Ширина, м………………………………………………………..……..…..2,6-4,7

Длина, м………………………………………………………….……..……..10,5

 

 

 

Техническая характеристика перегружателя ПЛц-45

 

Производительность, т/ч……………………………………………………215

Ширина и длина ленточного полотна, мм……………………………...450*8

Скорость движения ленты, м/с…………………………………………….1,86

Мощность двигателя, кВт…………………………………………………..100

Масса, кг……………………………………………………………………..224

 

 

Техническая характеристика ленточного конвейера КЛКТ-800

 

Скорость движения ленты, м,с……………………………..……………2,0  2,5

Производительность, т/ч…………………………………..…………....420; 520

Номинальная ширина ленты, мм………………………..…………………..800

Максимально возможная длина  конвейера…………….…………………1000

Допустимый угол наклона  выработки, град……………………...от -3 до +10

Мощность привода, кВт…………………………………………………..2 х 75

Номинальный диаметр роликов, мм……………………………………….108

Телескопичность, м…………………………………………………………..50

Тип ленты……………………………………………….……..резинотканевая

Максимальная масса конвейера, т…………………………………………60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технология проведения выработки  это расстановка машин и механизмов, отделение горной массы от массива  ее погрузка и транспортировка, а  также по возведению крепи. Исходя из выше сказанного в курсовом проекте  для проведения ярустного вентиляционного  штрека принимаем технологическую  схему с применением проходческого  комбайна 1ГПКС, ленточного перегружателя  ПЛц-45 с погрузкой и транспортировкой горной массы по выработки на ленточный  конвейер типа КЛК-800.

После обработки забоя  комбайном 1ГПКС до необходимого сечения, производится оборка кровли и бортов выработки от отслоившихся кусков породы и угля пикой l=2,5 м.

Проходчики, занятые обработкой кровли, должны находиться под защитой  постоянной крепи

После сборки кровли, пространство между возводимым и ранее установленным  верхняком крепи перетягивается решетчатой затяжкой. Из-под защиты постоянной крепи подвешивается  металлическая решетчатая затяжка  к ранее установленной решетке, которые соединяются между собой  при помощи замка и металлического прутка.

На крепеподъемник комбайна 1ГПКС укладывается верхняк швеллер  №8, и поднимается к кровле выработки.

- Верхняк проверяется  по заданному маркшейдерскому  направлению и с шагом установки  крепи – 1,0м поджимается к  кровле выработки, при помощи  крепеподъемника комбайна 1ГПКС, рабочий  орган комбайна остается в  верхнем положении и блокируется.

Рабочие при помощи пневмоустановки  Ромбор, через отверстие в верхняке, бурят шпур длиной 1,9м, при помощи анкера d=20 мм в шпур вставляют две химические ампулы и при помощи этого же анкера химические ампулы разрушаются. На конец штанги одевается шайба и закрепляется гайкой. Затяжка производится до обеспечения контакта кровли с элементом крепи.

После отхода забоя на 10-15 метров необходимо вторично подтянуть  гайки анкеров, а в дальнейшем подтягивать по мере необходимости.

По окончании крепления  приступают к вспомогательным работам (настилка рельсового пути, наращивание  трубопроводов и т.п.).

Запрещается:

- оставлять забой не  закрепленным на последующие  смены,

- включать комбайн в  работу без предварительной проверки  наличия и целостности зубков  рабочего органа

При замене зубков комбайн  устанавливается так, чтобы рабочий  орган комбайна находился в закрепленном пространстве не на расстоянии не ближе 1,5м от забоя

Электроэнергия с комбайна снимается, а кнопка «стоп» фиксируется  в отключенном положении.

Работы по наращиванию  рельсового пути, наращиванию вентиляционного  става и противопожарного става  производится в 1ю смену.

 

4.Расчет проветривания  выработки

 

Расчет проветривания тупиковой выработки включает в себя отделение необходимого количества воздуха, требуемой производительности и депрессии вентилятора местного проветривания (ВМП), а также минимального расхода воздуха в месте установки ВМП. На основе полученных значений выбирают оптимальный ВМП из выпускаемых промышленностью для угольных шахт.

Расчет необходимого количества воздуха (расхода) Q_зн для шахт Кузбасса определяется по следующим факторам метановыделению, разбавлению ядовитых газов после взрывных работ и минимальной скорости движения воздуха. На других месторождениях также производят расчет по тепловому фактору (глубокие шахты) и по числу одновременно находящихся в выработке людей.

При проведении пластовых  выработок проходческим комбайном  расход воздуха по метановыделению  можно определить по формуле

Q_зн = 100 ∙ I_n / C – C₀, м³/мин

где  I_n – метанообильность подготовительной выработки 4,6 м³/мин,

С – допустимая концентрация СН₄ в исходящей вентиляционной струе, %,

С₀ – допустимая концентрация СН₄  в поступающей в забой струе, %

Q_зн = 100 ∙ 4,6 / 1-0,5 = 920

Расход по минимальной  скорости движения воздуха

Q_зн = 60∙V_min∙S_cв, м³/мин,

где  V_min – минимально допустимая по ПБ скорость воздуха в выработке

0,25, м/мин

Q_зн = 60 *0,25*8,98 = 134,7 м³/мин  

Из полученных расчетных  значений Q_зн выбираем большее значение, на основе которого определяют требуемую производительность ВМП

Q_в = K_ym∙Q_зн, м³/мин,

где Q_в – производительность ВМП, м³/мин,

K_ym – коэффициент утечек воздуха в вентиляционном трубопроводе  1,5,

Q_зн – максимальное значение расхода воздуха для проветривания выработки

920 м³/мин

 

Q_в = 1,5 ∙ 920 = 1380 м³/мин

 

Согласно ПБ подача воздуха  ВМП не должна превышать 70% расхода  воздуха в выработке в месте  его установки. Минимальный расход воздуха в выработке со сквозным проветриванием где будет установлен ВМП

Q_св = 1,43 ∙ Q_в ∙ 1,1, м^3/мин,

Q_св = 1,43 ∙ 1380 ∙ 1,1 = 2170 м³/мин,

По полученным значениям  из специальных сводных графиков выбираем вентилятор ВМЭ-12А

Техническая характеристика вентилятора ВМЭ-12А

Длина проветриваемых выработок, м……………………………………….500

Сечение  проветриваемых выработок, м²……………………………………24

Диаметр рабочего колеса номинальный…………………………………..1200

Подача номинальная, m³/s…………………………………………………….21

Подача в пределах рабочей  области,  m³/s………………………….…….10-30

Давление номинальное/полное, daPa…………………………….....260/80-300

КПД максимальный полный, не менее……………………………………..0,72

Мощность электропривода, кВт……………………………………………..110

Напряжение, В……………………………………………………………380/660

Габаритные размеры: длина/ширина/высота………………….2280/1350/1750

Масса вентилятора, кг………………………………………………………2200

 

5. Разработка графика  цикличной организации проходки  выработки 

При проведении ярусного вентиляционного  штрека проходческий цикл состоит из следующих рабочих процессов  подготовительно-заключительные операции, выемка горной массы комбайном с  одновременной ее погрузкой на ленточный  конвейер, крепление, наращивание ленточного конвейера, наращивание вентиляционной трубы.

Для расчета графика организации  работ нужно определить трудоемкость. Расчет производится в таблице

 

 

 

 

 

 

Определение продолжительности  проходческого цикла

Наименование процесса	Ед. измерения	Объем на цикл	Норма выработки			Продолжительность, мин.
			по сборнику	поправочный коэффициент	установленная
Выемка комбайном	Мин.	1	14,23	0,769	10,95	40
Отборка	Мин.	1	37,3	1	37,3	10
Установка крепи	Мин.	4	16,8	0,94	15,79	25
Перенос датчика метана	Мин.	1	130	1	130	5
Зачистка почвы	Мин.	1	43,2	0,68	29,38	10
Наростка противопожарного става 1 раз в сутки	Мин.	2	-	-	-	-
Наростка конвейера 1 раз  в сутки	Мин.	8	-	-	-	-
tц  =						90

 

 

Определение скорости проведения выработки

 

Месячная скорость проведения выработки может составить:

 

V_m = n_д ∙ l_ц ∙ n_ц ∙ n_c 

 

где V_m – месячная скорость подвигания забоя, м/мес.;

n_д – число рабочих дней в месяце 30;

l_ц – подвигание забоя за цикл, 1 м;

n_ц – число циклов в смену, 4 шт.;

n_с – число смен по проведению выработки в сутки, 3.

Число циклов в смену определяют исходя из продолжительности одного цикла t_ц :

n_ц =

где n_ц – продолжительность смены, мин.;

t_ц – продолжительность цикла, 90 мин;

t_см – продолжительность отдельного не совмещенного рабочего процесса, 360 мин.

n_ц =

= 4 цикла

 

V_m = 30 ∙ 1 ∙ 4 ∙ 3 = 360 м/мес.

1.7 Определение  себестоимости проходки 1м выработки

 

Расчет себестоимости  проведения горной выработки и других сложных технологических процессов  на современном горном предприятии, является довольно трудоемким и выполняется  специалистами с соответствующей  подготовкой. Однако существуют затраты, которые составляют основу себестоимости  проведения одного метра. В проекте  используем формулу, учитывающею основные виды затрат

С=(С_з + С_м + С_а + С_з) / L_сут, руб

где С – себестоимость проведения 1м выработки, руб,

С_з – затраты заработную трату, руб,

С_м – затраты на материалы, руб,

С_а – суточные амортизационные отчисления, руб,

С_з – затраты на электроэнергию, руб,

L_сут – подвигание забоя за сутки, L_сут=12 м

 

 

 

 

 

 

Суточные затраты по каждой позиции сводим в таблицы

Затраты на материалы С_м

№	Наименование материалов	Ед. измерения	Расход на сутки	Цена единицы, руб.	Стоимость материалов, руб.
1	Метал. Верхняк швеллер  №8	шт.	12	200	2400
2	Сталеп. Анкер (АВ-20) 2000 мм	шт.	48	420	20160
3	Ампула	шт.	96	178	17088
4	Решетч. затяжка	шт.	12	150	1800
Итого за сутки:					41448

 

 

 

 

Расчет суточного фонда  заработной платы С_з

Профессия		Разряд	Количество выходов в  сутки	Тарифная ставка, руб.	Районный коэффи- циент	Заработная плата, руб.
МГВМ		V	4	311	1,3	1617,2
Проходчик		V	6	268	1,3	2090,4
Проходчик		IV	4	248	1,3	1289,6
Электрослесарь		V	2	268	1,3	696,8
Электрослесарь		IV	3	234	1,3	912,6
Горнорабочий		II	4	188	1,3	977,6
Горнорабочий		II	4	173	1,3	899,6
Итого			27			8483,8

 

 

 

 

 

Затраты на амортизацию С_а

Наименование оборудования	Кол-во	Стоимость единицы, руб.	Общая стоимость, руб.	Норма амортизации, %	Амортизационные отчисления, руб.
					За год	За сутки
Комбайн 1ГПКС	1	8000000	8000000	20	1600000	320000
Перегружатель ПЛц-45	1	200000	200000	20	40000	8000
Ленточный конвейер КЛК-1000	1	2500000	250000	20	50000	10000
Вентилятор ВМЭ-12А	2	440000	880000	20	176000	35200
Итого:						373200

 

 

Затраты на электроэнергию С_э

 

Наименование оборудования	Количество	Общая мощность, кВт.	Продолжительность работы, ч.	Расход кВт/ч	Стоимость 1 кВт/ч, руб	Сумма затрат
Комбайн 1ГПКС	1	110	18	1980	1,43	2831,4
Перегружатель ПЛц-45	1	120	18	2160	1,43	3088,8
Ленточный конвейер КЛКТ-800	1	75	18	1350	1,43	1930,5
Вентилятор ВМЭ-12А	1	110	24	2640	1,43	3775,2
Итого:							11625,9

 

Себестоимость проведения одного погонного метра конвейерного штрека определяется, как сумма вышеприведенных  затрат на суточное проведение забоя.

С = (8483,8+41448+373200+11625,9) / 12 = 36229,8 руб.

Спец. Часть

Прогноз горных ударов при ведении очистных работ

 

Понятие о горном ударе

Горный удар происходит в  результате концентрированного накопления потенциальной энергии упругого сжатия горных пород и характеризуется  как мгновенное высвобождение этой энергии. В результате происходит внезапное  хрупкое разрушение сильно напряженных  угля и боковых пород, сопровождается резким сильным звуком.

Горные удары возникают  при определенной глубине разработки (более 200м). 
Местами проявления горных ударов могут быть подготовительные и очистные выработки, целики угля. 
В подготовительных выработках, проводимых по мощным пластам или однородным породам, горные удары возникают в момент взрыва зарядов, расширения и перекрепления выработок, при этом, как правило, разрушение происходит со стороны незакрепленного участка выработки. 
В очистных выработках горные удары чаще всего возникают во время выемки угля.