Реферат: Проектирование горно-разведочной выработки
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ
ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХВЫРАБОТОК.
В данной работе следоваловыбрать сечение с минимально возможным его размером, так как выработка (штрек)не должна будет использована в дальнейшем. Так же следовало пройти ее вмаксимально короткие сроки. Отсюда величина сечения зависела только лишь отиспользуемого проходческого оборудования, его габаритных размеров.
Срок службы даннойвыработки ограничен, поэтому целесообразно было использовать трапециевиднуюформу ( в сечении) и дерево в качестве крепежного материала.
Площадь поперечногосечения определяется по известным формулам:
S = HBср
Bср= B1 + B2
2
где S – площадь поперечного сечения, м2;
H – высота выработки, зависит от вертикального размерапородопогрузочной машины с поднятым ковшом (H=2450мм);
В1и В2 – ширина выработки соответственно по кровле и по подошве;
Всри Вусл - средняя и условная ширина выработки, м – зависти от шириныэлектропоезда, используемого для откатки породы и от величины зазоров от стеноквыработки, необходимых по условиям соблюдения техники безопасности.
х1х2 х3 и х4 — вспомогательные размерывыработки, необходимые для расчетов:
х1= 1000 х ctg 85 = 90
x2 = 650 x ctg 85 = 58,5
x3 = 1450 x ctg 85 = 130,5
x4 = 1800x ctg 85=162
B1 = 1950 – (90+58,5) = 1,8 (м)
B2 = 1950 + (130,5+162) = 2,2 (м)
1,8 +2,2
Вср = — = 2,022 (м)
2
Находим площадьсечения в свету:
Sвс = 2,4 х 2,0 = 4,9 (м)
Для определенияразмеров поперечного сечения в проходке необходимо сначала рассчитатьпоперечные размеры крепи, которые в свою очередь зависят от величины горногодавления.
При выбореразмеров поперечного сечения были учтены следующие правила безопасности:
1. В выработках, по которым производится механизированная перевозка людей,откатка и доставка грузов расстояния между наиболее выступающей частьюподвижного состава и стеной (крепью) должно быть с одной стороны не менее 0,7 м(для свободного прохода людей, с другой стороны не менее 0,25 м. Свободныйпроход на всем протяжении выработки устраивается с одной стороны.
2. Высота от почвы выработки до головы рельсов для временного пути – 0,2 м.
3. Минимальная высота свободного пространства под пешеходной дорожкой – 1,800м. Боковые стенки выработки наклонены под углом 850.
Для уборкипороды выбрана породопогрузочная машина ППН-1С.
Техническаяпроизводительность – 1 м3/мин, фронт погрузки – 2,2 м, высота врабочем положении – 2,250 м.
Для откаткипороды:
аккумуляторныйэлектровоз АК2У-600.
ширина – 0,9 м
высота – 1,210 м
и вагонеткитипа ВО – 0,8
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА КРЕПЬ ВЫРАБОТКИ.
Величинагорного давления рассчитывается по формуле M.М.Протодьяконова : Давление на 1м2кровли горизонтальной выработки в Па :
γ x B1
Р=0.33 x f (2)
Если породы VII категории, то ?=27000 Н/M3 , f=3,4 , тогда
27000 x 1.8
Р=0.33 x 3.4 =4717 (Па)
РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ВЫРАБОТОК.
Наиболеенагруженная часть в горизонтальной выработке определяется по следующей формуле;при крепления в разбежку:
аР х В1 2
d = 1,08 3Ö />Кизг (3)
где: а — расстояние междукрепленными рамами, м, а=1,5м
В1-ширинавыработки по кровле, В1=1,8м
Кизг-допускаемое напряжение на изгиб для сосны, Кизг = 7,5х106(Па).
1,5х4717х1,82
d=1,08 3Ö 7,5х106 = 0,19(м)
Поконструктивным соображениям толщина стоек принимается равной толщине переклада.Толщину затяжки в метрах при установке крепежных рам вразбежку можнорассчитывать по следующей формуле; для затяжки из досок:
в
hд = 1,4 х 102 х а х Ö f x Кизг ( 4 )
в — половина В1
0,.9
hд = 1,4 х 102 х 1,5 Ö 3,4х7,5х106 = 0,031 (м)
Теперь можно рассчитывать площадьсечения выработки в проходке:
В11 + В2 1
Sвч = Н1 х 2 ( 5 )
Н1 = 2,5 + 0,19 +0,031 = 2,8 ( м )
В11 = 1,8+ 2 х(0,19 + 0,031) = 2,3( м )
В21 = 2,2+ 2 х(0,19 + 0,031) = 2,7 ( м )
2,3+ 2,7
Sвч = 2,8 х 2 =7,00( м2 )
ПАСПОРТ КРЕПЛЕНИЯ.
1. Характеристика выработки:
а) Форма трапецевидная.
б) Площадь поперечного сечения Sвс=4,9м2, Sвч=7,00м2.
в) Глубина выработки-150м.
г) Колесно-рельсовый способоткатки электровозом АК2У-600.
д) Тип и емкость откаточногососуда-ВО-0,8.
2. Характеристика пород:
а) Категория пород по ЕНВ-7
б) Характер и устойчивость:трещиноватые, средней крепости f=3,4, коэффициент разрыхления-1,35, удельныйвес в массиве 2600кг/м3, не устойчивые.
3. Характеристика крепи:
а) Конструкция-крепежные рамывразбежку а=1,5м.
б) Материал крепи-сосна, Кизг=7,5*106(Па).
в) Угол наклона стоек-850.
г) Глубина лунок, см-20, состороны водосточной канавки-30.
д) Затяжка кровли и боков-доски hа=0,031(м).
Соединение элементов крепи-”встык”, металлическими скобами.
4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И СОСТАВЛЕНИЕ ПАСПОРТА БУРОВЗРЫВНЫХРАБОТ.
4.1. Выборбурового оборудования и инструмента
Буровое оборудованиевыбирают в зависимости от типа проходимой выработки и свойств горных пород. Припроходке горизонтальных выработок целесообразны ручные быстроударные перфораторына пневмоподдержках. Число перфораторов в забое зависит от принятой организацииработ и размеров поперечного сечения выработки. На каждую буровую машину долженприходиться участок не менее 80-100см, следовательно, в данном случаеиспользуются 2 перфоратора марки ПП36В и 2-е пневмоподдержки П-8. Для буренияшпуров следует применять крестовые (для трещиноватых), армированные твердымисплавами съемные буровые коронки. Марка сплава -ВК-11.
Диаметр буровойкоронки-36мм (диаметр патрона применяемого ВВ-32мм).
Комплект буровых штангБШ-25 из стали 55С2,.шестигранного сечения.
Забурник имеет наибольшийдиаметр (Æ 46) буровой колонки, конечный -40мм.
4.2. Выбор способавзрывания, взрывчатых веществ и средств взрывания.
Для повышения эффективностиотбойки пород взрывом лучше применить короткозамедленное взрывание (КЗВ).Способ взрывания — электрический, как наиболее доступный и не требующий
Типприменяемого ВВ — аммонит N 6ЖВ длина=250мм, m=200г, Æ 32
Зависит открепости и обводняемости пород, по которым идет выработка.
4.3.Расчет параметров буровзрывных работ.
Глубинаотбойных шпуров в М выбирается исходя из принятой организации работ,ориентировочно.
Тц1 - Кn х Тпз
lотб= Nm x Nб /n1 + h x Sвч x Nуб/n2 x h x Nкр/n3 (7)
проходческийцикл должен укладываться в целое число смен (включая перерывы).
Формула ( 7 )соответствует последовательному выполнению основных проходческих процессов втечении рабочей смены при условии проведения взрывных работ, проветриваниязабоя и геологического обслуживания в перерыве между рабочими сменами.
Число шпуровдля расчетов по формуле (7) определяется по формуле М.М.Протодъяконова:
Nш = 2,7 х Ö f x Sвч(8 )
Nш= 2,7 х Ö 3,4 х 7,00 = 13 ( шт )
h = 0,9, Nб = 0,051( справочник), Nуб = 1,3 ( расчетная ), Nкр = 3,29 [ЕНВ], тогда
6 — 3 х 0,5
lотб= 13 х 0,051 + 0,9 х 7,00 х 1,3 + 0,9 х 3,29 = 2,00 (м )
2 2 2
Глубина врубовых шпуров должна превышать глубину отбойных на 20 %, т. е . lвр @2.2 ( м )
При наклонныхврубах эта величина проверяется по формуле:
Вл — 0,2
lвр <= 4 х tq b
если b = 750 , Вл = 1,950 м
Применяетсяклиновой вруб, углами наклона в горизонтальной плоскости 750.
4.4.Расчет заряда и числа шпуров.
Величина зарядана забой (на один цикл ).
Qц= q x Sвч х lотб х h ( 9 )
где q =удельный расход ВВ, кг/м3, определяется по формуле:
f
q = Q х Ö Sвч ( 10 )
Q-поправочный коэффициент, учитывающий работоспособность применяемого ВВ
520
Q = 360 = 1,4
3,4
q = 1,4 х Ö 7,00 = 0,97
Qц = 0,97 x 7,00 х 2,00 х 0,9 = 12,2 ( кг )
Средняявеличина заряда одного шпура:
Qц 12,2
Qср = Nш = 13 = 0,94 ( кг )
Окончательнопринимаемая величина заряда ВВ в забое выработки, после уточнения величинызаряда в каждом шпуре должна удовлетворять условию:
Q1ц= Nвр х Qвр + Nотб х Qотб » Qц
Q1ц= 5 х 0,6 + 8 х 0,52 = 12,02 ( кг ) »12,00 ( кг )
lзаряда 0,25 х 2
К заполненияшпура = lотб = 2,00 = 0,6
4.5.Определение границ опасной зоны.
При взрывании шпуровыхзарядов в подземных условиях укрытия располагаются за поворотом выработки или вдругих (естественных) углублениях, например в разлиновке на расстоянии неменее 75м.
5. ПРОВЕТРИВАНИЕ ВЫРАБОТОК И ВЫБОР
ВЕНТИЛЛЯЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
5.1. Общие положения.
Подземныегоризонтальные выработки протяженностью более 10 м должны проветриваться спомощью вентиляторов.
Допуск людей в подземные выработки разрешается послеустановления в воздухе предельно допустимой концентрации вредных веществ ( ПДК) :
пыль- (1 – 10) мг/м3
NO2 – 0,00026%
СO –0,0016%
нормальный состав воздуха: O2 >= 20% CO2<=0,5%.
Контроль за составом воздуха должен производитьсякажды й раз перед допуском людей в выработку.
5.2. Выбор способа проветривания.
Допуск людей вподзеемные выработки разрешается после установления в воздухе предельнодопустимой концентрации вредных веществ (ПДК). Способ провввветпиввания — нагнетательныый.Проветривание нагнетанием в выработку свежего воздухаразрешается в вертикальных выработках любой протяженности, а также вгоризонтальных и наклонных выработках длиной до 300 м. При нагнетанельномпроветривании очистка воздуха в забое особенно интенсивна, воздух подается поудобным в эксплуатации гибким трубопроводам, конец трубопровода расположен назначительном расстоянии от забоя, что предотвращает его повреждения привзрывных работах. Тогда производительность всасывающего вентилятора должнабыть увеличена на 10-15 %, т. е. выбранный вентилятор по производительностидолжен превосходить расчетную минимум на 15%.
5.3.Определение необходимого количества воздуха при нагнетательном проветриваниивыработки.
Исходнымиданными являются требования правил безопасности. Количество воздуха должнорассчитываться по выносу пыли, вредным и ядовитым газам, выделяющимся привзрывных работах и работе двигателей внутреннего сгорания. При проектированииучитывается наибольшее количество воздуха, полученное по вышеуказаннымфакторам. Обычно количество воздуха определяется исходя:
1. Из количества рабочих :
На 1 рабочегонеобходимо Ю=6м3/мин свежего воздуха
Qзаб = 6 х n, м3/мин ( 11 )
где n- число рабочих
Qзаб = 6 х 2 = 12 ( м3/мин )
2. По расходу ВВ:
21,4
Qзаб= tn х v Q1ц x Sвч x Lв = м3/мин ( 12 )
21,4
Qзаб = 30 х v 12,2 х х 750 = 85,6 (м3/мин)
3. По выносу пыли:
скорость воздуха в выработке >= 0,35 м/с
Qзаб = 0,35 х Sвч х 60, м3/мин ( 13 )
Q3 заб = 0,35 х 7,00 х 60 = 147 ( м3/мин)
Принимаем значения Qзаб = 136,5 м3/мин.
Ввиду наличия утечекв вентиляционном трубопроводе производительность вентилятора должна быть вышезначений, определяемых формулой ( 13 ).
С учетом воздуха.
Qзаб
Qв = ηт ( 14 )
ηт – коэффициентдоставки воздуха, для текстовинитовых труб протяженностью 700м ? т=0,93 , тогда
147
Qв = 0,93 = 158,1 ( м3/мин)
Такова должнабыть минимальная производительность всасывающего вентилятора.Производительность нагнетающего вентилятора должна быть меньше – 0,7 Qвс, для того чтобы исключить распространениезагрязненного воздуха по всей выработке.
5.4. Определениепотерь напора (депрессии) в вентиляционном трубопроводе.
При всасывании воздухасоздается пониженное давление, разность которого с атмосферным являетсядепрессией.
Потери напора вПаскалях при транспортировании воздуха по трубам:
Ит= Rт x Qв2x ηт (15)
Lт
Rт = R100 x 100 (16)
где: Qв – расчетная пр-тьвентилятора м3/с
Qв — Qв/ 60; R100 –сопротивление 100-метрового участка трубопровода Н х С2/м3 при диаметре труб d = 300 м R100<sub/> = 108
150
Rт<sub/> =108x 100 = 162
Ит= 162х 2,892 х 0,93 = 1258 (Па)
По полученным значениямвыбираем необходимый вентилятор – ВМ-3
Нагнетательныйвентилятор должен, как уже говорилось иметь меньшую производительност.
Но скорее всегоцелесообразно использование такого же вентилятора, включая его же на полнуюмощность. Необходимо проверить соответствия мощности выбранного вентиляторамощности расчетного:
Nв >= Nв1
1,1 х QВ х Нт
Nв = 1000 х? в , (кВт) (17)
где? = КПД вентиляционного агрегата
1,1 x1,7 x 1258
Nв = 1000 x 0,62 = 3.92( кВт)
Nв = 3.92 кВт > Nв 1
* Всасывающийвентилятор должен устанавливаться на расстоянии, не менее 10 м от устьявыработки, во избежании попадания туда загрязненного воздуха. Воздух долженвыходить в направлении основного движения воздуха вне устья выработки.Нагнетательный вентилятор ставится в 50-60 м от забоя.
6.Водоотлив при проходке
выработки
При проходкегоризонтальных выработок вода самотеком поступает в водоотливные канавки. Дляулавливания воды, поступающей из горизонтальных и других подземных выработок,создаются водосборники, емкость которых должна соответствовать четырехчасовомупритоку воды.Из водосборников вода стационарными насосами откачивается наповерхность.При отсутствии специального оборудования воду можно удалять вподъемных сосудах, однако этот способ, как правило, значительно снижает темпыпроходческих работ.
7.Уборка породы
При проведениигоризонтальных выработок породу убирают при помощи породопогрузочных машин.
Вгоризонтальных выработках с площадью сечения более 5 м 2 основноеприменение находят малогабаритные погрузочные машины ковшового кипа(ППН-1, ППН-2). При выборе той или иной погрузочной машины учитывают еегабвритные размеры в рабочем положении(высоту подъема ковща).
8. ТРАНСПОРТ ИПОДЪЕМ ПОРОДЫ.
При проходкегоризонтальной выработки отбитая порода транспортируется с помощьюэлектровозной откатки в вагонетках. При проходке выработки такой протяженностьюнаиболее целесообразна электровозная откатка по рельсовому пути. Для того чтобыне увеличивать поперечного сечения выработки нужно использовать аккумуляторный электровозАК2У-600 и сделать проходку однопутевой.
Дляпроходческих работ удобны малогабаритные вагонетки с опрокидным кузовом ВО-0,8.
9.ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ И СОСТАВЛЕНИЕ ЦИКЛОГРАМЫ ПРОХОДКИ ВЫРАБОТКИ.
Полный комплексрабочих процессов: уборка породы, бурение шпуров, крепление выработки,взрывание и заряжание, геологическое обслуживание и др, обеспечивающихпродвигание выработки на одну заходку ( в нашем случае 1,3 — 1,4м в среднем ),образуют проходческий цикл.
Из-занебольшого размера сечение целесообразно выполнения проходческих процессовпоследовательно (здесь большое влияние оказывает т. ж. геологическоеобслуживание выработки, отнимающее львиную долю времени).
Длянеобходимости достижения максимальных темпов проходки работы должны вестись круглосуточно.Проходческий цикл должен укладываться в целое число смен, в данном случае — 3смены, с перерывом по 3 часа между сменами. Для проведения выработкиорганизуется комплексная проходческая бригада из 6-и человек (с учетомвозможности их размещения в забое выработки и условий обслуживаниясоответствующих горных машин, их характеристик). Для ликвидации простоев присовмещении профессий состав звена рекомендуется сохранять постоянным в течениирабочей смены. Определяем затраты времени на отдельные процессы проходческогоцикла, выполняемые последовательно. Для большинства рабочих процессов
АNвр
Т =Тпзз + n (18)
где: Тиз -время подготовительно-заключительных операций — 0,5 ч.; А — объем работы; Nвр — норма времени, с учетом поправочных коэффициентов; n — число рабочихили число звеньев.
Нормы времениопределяются из справочника ЕНВ на геолого-разведочные работы в единицах,соотносящихся с единицами объеме работ.
1. Определениевремени необходимого на уборку породы:
Абур х Nвр
Tбур = Тnз + n (19)
Абур = Nвр х lвр + Nотб х lотб Nвр = 0,051 (ЕНВ)
Абур = 5 х 2,2 + 8 х 2.0 = 24
24 х 0,051
Тбур = 0,5 + 2 = 1,1 (ч)
2. Определениевремени, необходимого на уборку породы:
Sвч х lзах х Nвр
Туб = Тnз + n (20)
Nвр = 1,3 (ЕНВ) , lзах =2,0 (м)
7,0 х 2,0 х 1,3
Туб = 0,5 + 2 = 2,5 (ч)
3. Определениевремени, необходимого на крепление выработки:
lзах /a х Nвр
Ткр = Тnз + n (21)
Nвр = 3,29 (ЕНВ)
1,2 х 3,29
Ткр = 0,5 + 2 = 2,5 (ч)
В сумме онидают 6 часов — полный рабочий день и 3 часа на проветривание и заряжание ивзрывание, а т. ж. на геологическое обслуживание . Цикл — 9 часов, в сутки — 3цикла.
Работу следуетначинать с уборки породы.
10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙПРОХОДКИ.
Они включают трудовыезатраты, расходы основных материалов и энергии.
Трудовыезатраты определяются на основании расчетов, выполненных для составленияциклограммы. При этом учитываются только затраты рабочей силы. Трудовые затратыуправленцев и обслуживающего персонала не учитываются.
Трудовыезатраты в человеко-сменах на один цикл:
Тn
Cц = Тсм , где Т – время (22)
1. Бурильщики: цикла,Тсм – время смены.
1,1х 2
Сц= 6 = 0,36 ( чел. — смены )
2. Крепильщики:
2,5x2
Сц = 6 = 0,83 ( чел. – смены)
1? Уборщики породы:
2,5х 2
Сц = 6 = 0,83 (чел. – смены )
Расход материалов в кг на цикл:
1? Буровой стали:
Абур х GБС1
1000
24 x 5
Сбс= 1000 = 0,12
2. Коронок:
Cк = Абур C’ -стойкость буровой коронки с
С’ учетом возможных заточек
Cк =24 = 0,24 С‘ = 100 м
100
3. Лесоматериалов:
vокл x lокл
vкц = а
Vокл = 0,785 x d2 x ( ln + 2 lст)=0,785x 0,04(2,3+2 x 2,8)=
=0,2
Vгц = hг( ln + 2lст ) x lзах = 0,034 x (2,3 + 2x 2,8 ) x 1,8 =
=0,4
4. Затрраты труда: Эц= Nдв x Тмн
Вентилятор Эц =2.2 x 9 = 19.8
Электровоз Эц =4,4 x 9 = 39.6
Погрузчик Эц =22,0 x 9 = 198
Перфоратор Эц = 1,4x 9 = 12.6
5. Сжатого воздуха:
Qсж =60 x Q’сж x Тмн
Qсж-расходсжатого воздуха пневматическим
двигателем, м3/мин.
Qсж =60 x 5 x 9 = 850
Затраты на 1 м выработки:
C’ц = Сц / lзах = Сц / lотбx п п=0,9
C’уб = 0,83 / 2 x 0,9 = 0,46
C’кр = 0,83 / 2 x 0,9 = 0,46
C’бур = 0,36 / 2 x 0,9 = 0,2
C’взр = 0,167 / 2 x 0,9 = 0,09
V’кц = 0,24 / 2 x 0,9 = 0,13
V’гц = 0,4 /2 x 0,9 = 0,72
Э’ц = 37,6 /2 x 0,9 = 20,8
C’бц= 0,12 /2 x 0,9 =0,07
C’кор= 0,24 /2 x 0,9 = 0,13
Затраты на 1 м3:
C’’ц = Сц / Sвч x lзах =С’ц / Sвч
С’’уб = 0,46/ 7 = 0,07
C’’кр= 0,46 / 7 = 0,07
C’’бур = 0,21 / 7 = 0,03
C’’взр = 0,09 / 7 = 0,01
V’’кц = 0,13 / 7 = 0,02
V’’гц = 0,72 / 7 = 0,1
Э’’ц = 20,8 / 7 = 2,9
C’’бц = 0,06 / 7 = 0,008
C’’кор = 0,13 / 7 = 0,02
Затраты на весь объем:
C = C’ц x Lв
Lв — протяженность выработки, м.
Cуб = 0,46 x 150 = 75
Cкр = 0,46 x 150 =75
Cбур= 0,21 x 150 = 30
Cвзр = 0,09 x 150 = 13.5
Vкц = 0,13 x 150 = 19.5
Vгц = 0,72 x 150 = 108
Эц = 20,8 x 150= 3120
Cбц = 0,06 x 150 = 9.0
Cкор = 0,13 x 150 = 19.5
ра,