Параметры выработки.
Буровой штрек – горизонтальная подземная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность, пройденная по простиранию месторождения и используемая для бурения камеры, вентиляции, доставки материалов и оборудования.
Параметры горных выработок зависят от:
- количества воздуха, пропускаемого по выработкам
- максимальных размеров транспортных средств для транспортирования горной массы
- допустимого зазора между наружным размером транспортных средств и внутренней стенкой выработки
- материала крепи
- способа передвижения людей по выработке.
Все эти условия регламентируются «ЕПБ при разработке рудных, не рудных и рассыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом», а так же «Строительные нормы и правила при проведении подземных горных выработок».
Определение размеров и форм поперечного сечения бурового орта.
Форму поперечного сечения выбираем в зависимости от горно-геологических условий, срока службы и назначения выработки. Исходя из выше перечисленных условий и учитывая типовые проекты, принимаем прямоугольно-сводчатую форму горной выработки. Принимаем основное транспортное средство KSSM-9M, расчет производим по габаритам этой машины.
Габариты KSSM-9M
d – ширина ТС 2480 мм;
h – высота ТС 2480 мм.
Ширина выработки в свету, Всв, мм
Всв=d+n1+m
где d – ширина ТС, 2480 мм
m – зазор между стенкой выработки и габаритом подвижного состава, 500мм принимаем с обеих сторон без учета прохода людей.
Всв=2480+2*500=3480 (мм)
Ширина выработки в вчерне Ввч, мм.
Ввч=Всв+2а
где а – толщина стенок крепи, 50 мм;
Ввч=3480+100=3580 (мм)
Высота выработки в свету Hсв, мм.
Hсв=H+h0
где H – высота транспортного средства, 2480 мм;
h0 – высота свода, 1/3 Всв=1160 мм;
Hсв=2480+1160=3640 (мм).
Высота выработки в вчерне, Hвч, мм.
Hвч=Hсв+hб+а
где Hсв – высота выработки в свету, 3640 мм;
а – толщина крепления, 50 мм;
Hвч=3640+50=3690 (мм).
Радиусы осевой R мм, боковой дуг: r мм:
R=0,692*H
r = 0.262 * H
Rсв=0,692*3640=2518,88 (мм);
rсв=0,262*3640=953,68 (мм);
Rвч=0,692*3690=2553,48 (мм);
rвч=0,262*3690=966,78 (мм).
Площадь поперечного сечения в свету Sсв, м2.
Sсв=Всв*(hст+0,26 Всв)
где hст – высота стенки, 2480 мм;
Sсв=3480*(2480+0,26*3480)=11,8 (м2).
Площадь поперечного сечения в вчерне Sвч, м2.
Sвч=Ввч*( hст+0,26 Ввч)
где hст – высота стенки, 2480 мм;
Sвч=3580*(2480+0,26*3580)=12,2 (м2).
Выбор крепи бурового штрека.
В нетронутом массиве силы, действующие на породу сверху и с боков, взаимно уравниваются. Однако, в том случае, когда в земной коре проводят горные выработки, равновесно-напряженное состояние породы нарушается. Чтобы предотвратить обрушение горной выработки, применяются особые конструкции, называемые крепью, а процесс возведения их называется креплением. Выбор крепи производится на основании физико-механических свойств и горно-технических параметров пород массива.
Предварительный прогноз устойчивости руд и пород в выработках
η=(γ*H)/R
где γ – плотность породы, т/м3
H – глубина залегания выработки, м
R – прочность породы на сжатие, т/м2
η=2,6*340/2800*0,6=0,52
η=0,52 – породы слабоустойчивые.
Окончательный прогноз устойчивости пород в выработках.
Исходя из геомеханической, находим
- безразмерный параметр – 10
- характеристика трещиноватости – 16
- подземные воды – 0
- элементы залегания трещин – 5
- оценка по форме блока – 8
- по сроку службы – 2
Сумма баллов составляет – 41.
По классификации скальных массивов этим баллам соответствует IVa класс.
Принимаем вид крепи: железобетонные штанги по кровле и бокам, сетка металлическая по кровле и бокам, набрызг бетон по кровле и бокам.
Временная крепь: 1) ж/б штанги постоянной крепи с отставанием 0,7м от груди забоя; 2) н/бетон слоем 2 см с отставанием 5 м от груди забоя.
Постоянная крепь: ж/б штанги, сетка металлическая с отставанием 15 м от груди забоя, н/бетон слоем 5 см с отставанием 15 м от груди забоя.
Проведение бурового штрека буровзрывным способом.
Буровзрывной способ проходки применяют в проходках с f>6 при отсутствии опасности разрушения пород, кровли в следствие взрывания шпуровых зарядов. Основными операциями проходческого цикла при применении этого способа является бурение шпуров, заряжание и взрывание зарядов, проветривание, погрузка породы и крепление.
Выбор бурильных машин и определение их производительности.
Выбор бурильных машин следует производить с условием вида выработки (горизонтальная, наклонная, вертикальная) и горно-геологической характеристикой пород.
Принимаем бурильную машину Минибур А210Р. На установке две бурильные машины. Установка самоходная, пневматическая.
Сменная эксплуатационная производительность Qсм м/смену, с учетом времени на подготовительно-заключительные операции и ремонтные простои по организационным и техническим причинам.
Qсм=Т – (tпз+t'пз+tот+tвв)/(1/(Ко*n*v))+(tман+tох+tк)
где Т – продолжительность смены, 360 мин
tпз – общее время подготовительно-заключительных операций, 2,5% т.
t'пз – время подготовительно-заключительных операций при бурении, 34 мин;
tот – время на отдых, 36 мин;
tвв – время технологических перерывов, 43 мин;
Ко – коэффициент одновременной работы буровых машин, 0,78
n – число буровых машин;
v – скорость бурения, 10,78 м/мин;
tман – время на манипуляции, 0,05;
tох – время обратного хода, 0,4 мин;
tк – время на замену коронок, 0,1 минута на 1 м.
Qсм=360-(9+34+36+43)/(1/(10,78*2*0,78))+(0,4+0,5+1)=109,7 (м).
Проектирование взрывных работ.
В качестве используемого ВВ принимаем относительно не дорогую, имеющую невысокую чувствительность к внешним возбудителям и удовлетворительные взрывные характеристики аммиачно-селитренную взрывчатку – аммонит 6 ЖВ.
Удельный расход (у) ВВ принимаем по табличным данным с учетом поправочного коэффициента.
у = 2,4*0,8=2,0 кг/м3.
Длина шпура Lшп м, определяется по формуле
Lшп= L/(tр*tс*nсм*nц*η)
где L – длина выработки, 60м;
tр – число рабочих дней в месяце, 25;
tс – срок проведения выработки, 0,5 месяца;
nсм – число рабочих смен в сутки, 3;
nц – число циклов в смену, 1;
η – коэффициент использования шпура, 0,85.
Lшп=60/(25*0,5*3*1*0,85)=2,4 (м)
Число шпуров в забое N, шп
N = 1,27*q*Sч/▲*d2*Kз
где ▲- плотность взрывчатого вещества в шпуре, кг/м3
d – диаметр патрона или шпура, м
Kз – коэффициент заполнения шпура.
N = 1,27*2,0*12,2/1000*0,0432*0,8=21 шп.
Окончательно число шпуров определяем графически.
Общее количество шпуров – 25 из них:
Врубовых – 3;вруб прямой, расстояние между врубовыми шпурами – 500мм;
Отбойных шпуров – 8, расстояние между ними 850мм;
Окантуривающих – 14, расстояние между ними 850мм, между шпурами и контуром выработки – 100мм.
Расход ВВ Qкг на продвижение забоя на цикл:
Q = q*Sвч
Q = 2,0*12,2*2,4=58,56 (кг).
Окончательно применяем 60 кг взрывчатки аммонит 6 ЖВ.
Продвигание забоя за взрыв составит:
Ly = Lшп*0,85
Ly = 2,4*0,85=2 (м)
Суммарная длина шпуров:
Q = 2,4*22+2,6*3=60,6 (м)
Средняя масса одного заряда на шпур:
q = Q/N
q = 60/25
q = 2,4 (кг)
- масса заряда во врубовых шпурах:
q в = 2,6*3=7,8 (кг)
- масса заряда в окантуривающих шпурах:
q = 14*2,4 = 33,6 (кг)
- масса заряда в отбойных шпурах:
q = 8*2,4 = 19,2 (кг).
Принимаем способ взрывания при помощи волноводов СНВШ с замедлением согласно контуров.
- врубы с замедлением – 0
- отбойные шпуры с замедлением – 20
- окантуривающие шпуры с замедлением – 40.
6. Погрузка породы
Отгрузка породы из забоя производится KSSM – 9M:
- грузоподъемность – 9,6 т;
- емкость ковша – 4,6 м3
- основные размеры: длина 9600мм; ширина 2480мм; высота 2480мм;
- радиус поворота 6635 мм.
Сменная производительность
Q = (Tсм-tпз-tл)/(tос+tвсп) (tо) (1+Kот) Vk Kз/Kр
где Tсм – продолжительность смены, 360 мин;
tпз – время на подготовительно-заключительные оперции, 40 мин;
tл – личное время, 10 мин;
Kр – коэффициент рыхления, 1,5;
Kот – коэффициент отдыха, 1,07;
tвс – время вспомогательных операций, мин.
tос = L/Vn + L/Vp + tn + tp
где L – расстояние транспортировки, 0,6;
Vp – скорость движения с грузом, 3км/час;
Vn – скорость движения порожнего, 6км/час;
tn - время погрузки, 0,7 мин;
tp – время разгрузки, 0,3 мин;
tвсп – время на вспомогательные операции, мин;
tос = 0,06 / 6 + 0,06 / 3 + 0,7 + 0,4 = 8 мин/рейс.
Qсм = (360-40-10) / (8+3) * (1+0,07) * 4,6 * 0,75 / 1,5 = 114,6 м3/см
Проветривание и приведение забоя в безопасное состояние
Перед допуском людей в выработку, содержание вредных газов необходимо снизить путем проветривания не менее чем до 0,008% по объему при пересчетена условный оксид углерода. Расчет проветривания при нагнетательном способе.
Определяем количество воздуха (Q3м3/ч) для проветривания горных выработок при проведении взрывных работ
Q3 = (2.25*S/60*t)* 
*A*L2/S*P2
Где S – площадь сечения, 12,2 м2;
t – время проветривания, 30 мин;
K – коэффициент, учитывающий обводненность, 0,6;
A – количество взрываемого ВВ, 60 кг;
B – газовость ВВ,60л;
L – длина выработки, 60м;
P – коэффициент утечек воздуха, 1,07.
Qз = 2,25*12,2/60*30* 
= 0,22м3/ч
При применении проходческого оборудования Qз м3/ч:
Qз = 5*N/60
Qз = 5*100/60=9.2 (м3/ч)
Проверяем скорость движения воздуха по выработке:
0,25<9,2/12,2
0,25<0,75 – удовлетворяет условиям.
Потребная подача вентилятора Qв:
Qв = 1,07*9,2 = 9,84(м3/ч)
Рассчитываем депрессию трубопровода, Hв (Па)
Нв = Нс + Нм + Hg
где Нс – статическое давление;
Нс = р * R * Q2
Нм = 0.2 Нс
Hg = υ12*γ/2
γ – плотность воздуха, 1,2 кг/м3
υ1 – скорость движения воздуха в трубопроводе;
R – аэродинамическое сопротивление в трубопроводе;
P = 1,07.
R = 6,5 * 4,5 * 10-5 * 60 / 1,05 = 1,8(с2/м4)
υ т = Q/п γ2
υ т = 9,84/3,14*0,52 = 12,5 (м/с)
Нс = 1,07 * 18 * 9,842 = 186,4 (Па)
Нм = 0,2 * 186,4 = 37,4 (Па)
Hg = 12,52 * 1,2/2 = 94
Нв = 186,4 + 37,4 + 94= 317,8
Согласно расчета, принимаем 1 вентилятор местного проветривания ВМ-12. Который обеспечивает производительность до 20 м3/час и давление 1000 Па.
Снабжение сжатым воздухом
Производительность компрессорной станции рассчитывается на максимальный расход сжатого воздуха.
Основными потребителями являются: бурильные машины и другая техника, работающая на этом приводе.
Расход сжатого воздуха Q(м3/ч)
Q = qδ*nδ*kδ*kм
где qδ – количество воздуха, потребляемое одной машиной, 13м3/мин;
nδ – количество машин, 2;
kδ – коэффициент, одновременной работы машины, 0,8;
kм коэффициент, учитывающий изношенность машины, 1,092.
Q = 13*2*0,8*1,092 = 22,73(м3/мин)
Потери сжатием воздуха в трубопроводе Qn.м3/мин
Qn = qy*L
Где qy – утечка воздуха 5;
L – длина трубопровода, 0,06
Qn = 5*0,06 = 0,3 (м3/мин)
Потребное количество воздуха Qп, м3/мин
Qп = Qδ + Qn
Qп = 22.73+0.3 = 23.03(м3/мин)
Диаметр трубы d, мм.
d = 3.18 * 
d = 3.18* 
= 16(мм)
принимаем трубопровод d = 50мм.
Охрана труда и техника безопасности.
Главная задача организации работ по ОТ горных предприятий состоит в том , чтобы довести до каждого работающего систему мероприятий по ОТ и ТБ, научить их работать в этой системе.
В состав комплексной проходческой бригады входят работы: бурение шпуров, ВР, крепление выработок, уборка и погрузка горной массы, вспомогательные работы.
9,1. Проходчик комплексной бригады обязан:
- обезопасить свое рабочее место, обобрать имеющиеся заколы в выработке согласно инструкции для разборщика заколов;
- обеспечить непрерывную работу вентилятора местного проветривания. Отставание сжатого воздуха и воды не более 15м.
9,2. При бурении шпуров бурильщик обязан:
- соблюдать инструкцию по ТБ;
- перед началом работ осмотреть забой на наличие заколов, обобрать заколы.
- обмывать грудь забоя водой;
- соблюдать паспорт БВР;
- бурение шпуров для ликвидации отказов производить в присутствии лица технического надзора.
9,3. При взрывных работах взрывник обязан знать и выполнять требования «ЕПБ при взрывных работах».
- при выполнении ВР иметь при себе наряд-путевку, пропуск на склад ВМ, забойник, свисток, часы;
- доставку ВМ к забоям вручную производить в специальных сумках. При этом ВВ и детонаторы переносить в отдельных сумках с соблюдением установленных норм переноски ВМ;
- убедиться в подготовленности забоя к взрыву (обуренный согласно паспорту БВР);
- наличие проветривания забоя;
- наличие оросителей для забоя;
Заряжание производить после вывода людей и ограждения опасной зоны.
9,4. Уборка породы
- осмотреть забой на наличие заколов;
- приступая к уборке породы убедиться что забой проверен на наличие отказавших зарядов;
- оросить взорванную горную массу.
9,5. Крепление горных выработок.
- перед началом работ осмотреть забой на наличие заколов;
- опасные участки закрепить временной крепью, затем постоянной ;
- соблюдать правила ТБ. При выполнении любых горных работ руководствоваться «ЕПБ при разработке рудных, не рудных и рассыпных месторождений подземным способом».
Организация работ и технические показатели.
При проведении выработок различают два вида горнопроходческих работ: основной и вспомогательный. Проходческий цикл – совокупность процессов необходимых для продвигания выработки на заданную величину за смену.
Таблица1.
| № | Вид рабочего цикла | Объем работ | Нормы выработки | Трудоемкость чел, смен | Число рабочих |
| 1 | Бурение шпуров | 60,6 | 109,7 | 0,55 | 2 |
| 2 | Заряжание и взрывные работы | 60 | 342 | 0,18 | 1 |
| 3 | Уборка породы | 24,9 | 114,6 | 0,21 | 1 |
| 4 | Крепление ж/б штангами, шт. и н/бетоном,м2 | 17шт. 17м2 | 70 70 | 0,41 | 2 |
| 5 | Прочие работы | 2 |
Трудоемкость работ ti
ti = Tсм – Ni*a(n*kн)
где Tcм – продолжительность смены, час.
kн – коэффициент выполнения норм выработки,1,05
а – коэффициент учитывающий затраты времени на заряжание, взрывание, проветривание.
a = (7-0.3)/7 = 0.928
- бурение шпуров
tб = 7*0.55*0.928/2*1.05 = 1,7ч
- заряжание
tз = 7*0,018*0,928/1*1,05 = 1,2ч
- уборка породы
tуб = 7*0.21*0.928/1*1.05 = 1,4ч.
- крепление
tкр = 7*0.41*0.928/2*1.05 = 1.4ч.
время проветривания tпр = 0.5ч.
время на вспомогательные работы tвс = 0,8ч
Циклограмма проходки.
| № | Наименование процесса | Время процесса | Смена, часы | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |||
| 1 | Уборка породы | 1,4 | |||||||
| 2 | Бурение забоя | 1,7 | |||||||
| 3 | Крепление | 1,4 | |||||||
| 4 | Вспомогательные работы | 0,8 | |||||||
| 5 | Заряжание, взрывание | 1,2 | |||||||
| 6 | Проветривание | 0,5 | |||||||