Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Выбор форм и расчет поперечного размера горной выработки

3. Расчет параметров устойчивости

4. Расчет горного давления

5. Выбор и расчет крепи

6. Расчет паспорта БВР

7. Расчет уборки пород

8. Настилка пути

9. Устройство водоотливной канавки

10. График организации работ

11. Построение циклограммы

Введение

Наряду с высокими темпами развития рыночных отношений большое значение имеет создание высокопроизводительного горного оборудования с наименьшими затратами изготовления и энергосберегающими технологиями работ. Помимо этого требуется снижение затрат на ведение горных работ. Эффективность ведения горных работ, а именно разработка МПИ зависит от своевременности проведения подготовительных и нарезных выработок, то есть подготовки фронта очистных работ. Но помимо своевременности подготовки необходимо еще и удешевление горно-проходческих работ, так как эти работы имеют большой удельный вес в себестоимости одной тонны добытого полезного ископаемого, что сказывается на конкурентоспособности реализованной руды. Удешевление горнопроходческих работ можно добиться путем внедрения высокопроизводительного оборудования на всех операциях проходческого цикла.

Это позволяет увеличить темпы проходческих работ, а это в свою очередь снижает затраты по фонду заработной платы, а так же снижает затраты по содержанию оборудования и всех обще-шахтных затрат. В настоящее время это достигается путем внедрения импортного оборудования, причем возникает необходимость создания проходческих комплексов. Чтобы уменьшить цикличность работ, то есть, как можно больше увеличивать удельный вес на внедрение операций по поточной технологии. В транспортных работах выгодно применение высокопроизводительного конвейерного оборудования, а буровзрывную отбойку менять на механизированную, то есть, внедрение комбайнового способа проведения.

1. Исходные данные

1. Вариант - 18

2. Наименование выработки - квершлаг однопутевой

3. Длина выработки - 70

4. Угол падения гв - 2

5. Пересекаемые породы - Доломит

6. Трещиноватость пород - нетрещиноватые

7. Коэффициент крепости - 10

8. Водоприток в гв - 0,1

9. Объемный вес - 2900

10. Применяемое оборудование - ВГ-4, 14 КР

11. Глубина заложения - 320

12. Размер структурного блока - 0,5

13. Количество воздуха через гв - 80

2. Выбор формы и расчет поперечных размеров горной выработки

Выбор формы и поперечных размеров горной выработки зависит как от величины горного давления, так и от срока службы горной выработки. Применяют следующие виды горных выработок.

1 Трапециевидная форма применяется при небольшом сроке службы горной выработки, при повышенном давлении с кровли не небольшом давлении с боков.

2 Прямоугольно-сводчатая форма применяется при большом сроке службы горной выработки, большом давлении с кровли и небольшом давлении с боков.

3 Подковообразная форма применяется при большом горном давлении как с кровли, так и с боков, а так же незначительном давлении с почвы.

4 Круглая форма применяется при большом всестороннем давлении и большом сроке службы горной выработки. Данная форма так же применяется при проведении вертикальных стволов и при проведении вертикальных выработок небольшого сечения методом бурения.

5 Прямоугольная форма применяется в выработках имеющие небольшое горное давление, а так же небольшое сечение самой выработки; при проведении вертикальных выработок (восстающих и стволов).

Трапециевидная, прямоугольно-сводчатая и подковообразная формы применяются при проведении горных и слабонаклонных горных выработок. Так как в исходных данных назначение применяемой горной выработки – однопутевой путевой квершлаг, а коэффициент крепости пород равен 10, то для шахт Урала наиболее применимой является прямоугольно-сводчатая форма, ее и выбираем.

Для выбора поперечных размеров горной выработки руководствуемся габаритными размерами применяемого оборудования, заданного в исходных данных, а так же допустимыми зазорами при применении данного оборудования.

Так как у меня в дальнейшем при эксплуатации горной выработки будет использоваться следующее оборудовании: ВГ-4, 14КР; то исходя из габаритов применяемого оборудования и безопасных зазоров для данного оборудования, я определяю поперечные размеры своей выработки.

Определение ширины выработки в свету определяется по формуле:

(1)

где m – безопасный зазор для перемещения людей, мм;

n – безопасный зазор, мм;

А – ширина применяемого оборудования, мм;

p – зазор между составами, мм;

Безопасный проход для перемещения людей в квершлаге равен 1200 мм.

Безопасный зазор между электровозом и стенкой выработки равен 200

Так как ширина электровоза равна 1340 мм (14-КР), а ширина вагона 1350 мм (ВГ-4), то в качестве ширины применяемого оборудования выбираю ширину вагона.

Зазор между электровозами и вагонами должен быть равным 200 мм.

(1)

Определение ширины выработки в чернее находится по формуле:

(2)

где δ – ширина крепи, мм;

Ширина крепи равна 50 мм.

(2)

Высота свода горной выработки при коэффициенте крепости горных пород меньше 13 (в исходных данных он равен 10) определяется по формуле:

(3)

(3)

Высота горной вертикальной стенки горной выработки находится по формуле:

(4)

где h_б – высота балластного слоя, принимаем равной 190 мм;

(4)

Свод горной выработки состоит из трех дуг – два радиуса малой дуги и один радиус большой дуги. Радиус большой дуги для выработок, коэффициент крепости пород в которых меньше 13, определяется по формуле:

(5)

(5)

Радиус малых дуг для пород, коэффициент крепости которых меньше 13, определяется по формуле:

(6)

(6)

Поперечная площадь горной выработки в свету, при коэффициенте крепости пород меньше 13, находится по формуле:

(7)

(7)

Поперечная площадь выработки в чернее, при коэффициенте крепости пород меньше 13 находится по формуле:

(8)

(8)

3. Расчет параметров устойчивости

Под устойчивостью горных пород понимается их способность сохранять равновесие при обнажении. При проведении выработки равновесное состояние массива горных пород нарушается. Происходит перераспределение напряжений в массиве. Появляются области пониженных напряжений в кровле и почве выработки и области повышенных напряжений в боках. Соответственно максимальные вертикальные сжимающие напряжения в боках выработки определяются по формуле:

;(1)

где k₁ – коэффициент концентрации максимальных напряжений;

– объемный вес горных пород;

Н – глубина залегания выработки, м;

(1)

Минимальные горные напряжения в кровле находятся по следующей формуле:

; (2)

где k₂ – коэффициент концентрации растягивающих напряжений;

λ₁ – коэффициент бокового распора;

k₁ при прямоугольно-сводчатой форме горной выработки равен 2. k₂ при крепости пород меньше или равном 12 равен 0,3, если коэффициент крепости пород больше 12, то k₂ равен 0,4.

₁ находится по формуле:

; (3)

где μ – коэффициент Пуассона, для горных пород берется равным 0,2…0,3;

(3)

(2)

Оценка устойчивости контура незакрепленной выработки обычно выполняется для одноосного напряженного состояния по величине максимальных напряжений в максимальной точке.

В качестве критерия оценки устойчивости применяем запас прочности (устойчивости) пород, который определяют для одноосного напряженного состояния. Так как предельные состояния для кровли и боков будут различны, то определяем запасы прочности как в боках, так и в кровле.

Запас прочности в бока определится по формуле:

; (4)

где R_сж – предел длительной прочности массива горных пород при сжатии;

Запас прочности в кровле находится по следующей формуле:

; (5)

где R_р – предел длительной прочности массива горных пород при растяжении;

Предел длительной прочности массива горных пород при сжатии по формуле:

; (6)

где δ_сж – предел прочности пород на одноосное сжатие;

k_с – коэффициент структурного ослабления;

ξ – коэффициент длительной прочности;

Предел длительной прочности массива горных пород при растяжении по формуле:

; (7)

δ_р – предел прочности пород на растяжение;

Предел прочности пород на одноосное сжатие находится по формуле:

, Па; (8)

где f – коэффициент прочности горных пород;

; (8)

Предел прочности пород на одноосное растяжение определяется по формуле:

, Па; (9)

; (9)

K_c – коэффициент структурного ослабления, определяется графическим путем:

По горизонтальной оси откладываем отношение , а по вертикальной оси отложим K_c, который будет определен, для чего пусть ширина выработки в свету B = 2,7, а b_б = 0,5, тогда

_; (10)

где b_б – размер структурного блока;

Данное отношение откладываем на горизонтальной оси и провели с горизонтальной оси вверх до пересечения кривой и провели горизонтальную линию по пересечении с вертикальной линией точка пересечения дала искомый K_c. Коэффициент длительной прочности для крепости пород, равном 10 равен 0,75

; (6)

; (7)

; (4)

; (5)

Исходя из расчета, я принимаю 1

4. Определение горного давления

Определяем высоту свода обрушения по формуле:

, (1)

где а – полупролет выработки;

tgφ – коэффициент внутреннего трения горных пород;

, (2)

; (2)

; (1)

Определяем величину горного давления по формуле: