~1 (Проектирование горно-разведочной выработки)

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК.

В данной работе следовало выбрать сечение с минимально возможным его размером, так как выработка (штрек) не должна будет использована в дальнейшем. Так же следовало пройти ее в максимально короткие сроки. Отсюда величина сечения зависела только лишь от используемого проходческого оборудования, его габаритных размеров.

Срок службы данной выработки ограничен, поэтому целесообразно было использовать трапециевидную форму ( в сечении) и дерево в качестве крепежного материала.

Площадь поперечного сечения определяется по известным формулам:

S = HB_ср

B_{ср =} B₁ + B₂

2

где S – площадь поперечного сечения, м²;

H – высота выработки, зависит от вертикального размера породопогрузочной машины с поднятым ковшом (H=2450мм);

В₁ и В₂ – ширина выработки соответственно по кровле и по подошве;

В_ср и В_усл - средняя и условная ширина выработки, м – зависти от ширины электропоезда, используемого для откатки породы и от величины зазоров от стенок выработки, необходимых по условиям соблюдения техники безопасности.

х₁ х₂ х₃ и х₄ - вспомогательные размеры выработки, 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

В_ср = ------------------- = 2,022 (м)

2

Находим площадь сечения в свету:

S_вс = 2,4 х 2,0 = 4,9 (м)

Для определения размеров поперечного сечения в проходке необходимо сначала рассчитать поперечные размеры крепи, которые в свою очередь зависят от величины горного давления.

При выборе размеров поперечного сечения были учтены следующие правила безопасности:

1. В выработках, по которым производится механизированная перевозка людей, откатка и доставка грузов расстояния между наиболее выступающей частью подвижного 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. Свободный проход 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 – 1,800 м. Боковые стенки выработки наклонены под углом 85⁰.

Для уборки породы выбрана породопогрузочная машина ППН-1С.

Техническая производительность – 1 м³/мин, фронт погрузки – 2,2 м, высота в рабочем положении – 2,250 м.

Для откатки породы:

аккумуляторный электровоз АК2У-600.

ширина – 0,9 м

высота – 1,210 м

и вагонетки типа ВО – 0,8

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА КРЕПЬ ВЫРАБОТКИ.

Величина горного давления рассчитывается по формуле M.М.Протодьяконова : Давление на 1м² кровли 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.

Наиболее нагруженная часть в горизонтальной выработке определяется по следующей формуле; при крепления в разбежку:

аР х В₁ ²

d = 1,08 ³ К_изг (3)

где: а - расстояние между крепленными рамами, м, а=1,5м

В₁-ширина выработки по кровле, В₁=1,8м

К_изг -допускаемое напряжение на изгиб для сосны, К_изг = 7,5х10⁶(Па).

1,5х4717х1,8²

d=1,08 ³ 7,5х10⁶ = 0,19(м)

По конструктивным соображениям толщина стоек принимается равной толщине переклада. Толщину затяжки в метрах при установке крепежных рам вразбежку можно рассчитывать по следующей формуле; для затяжки из досок:

в

h_д = 1,4 х 10² х а х  f x К_изг ( 4 )

в - половина В₁

0,.9

h_д = 1,4 х 10² х 1,5  3,4х7,5х10⁶ = 0,031 (м)

Теперь можно рассчитывать площадь сечения выработки в проходке:

В₁ ¹ + В₂ ¹

S_вч = Н¹ х 2 ( 5 )

Н¹ = 2,5 + 0,19 + 0,031 = 2,8 ( м )

В₁ ¹ = 1,8 + 2 х(0,19 + 0,031) = 2,3( м )

В₂ ¹ = 2,2 + 2 х(0,19 + 0,031) = 2,7 ( м )

2,3 + 2,7

S_вч = 2,8 х 2 =7,00( м² )

ПАСПОРТ КРЕПЛЕНИЯ.

1. Характеристика выработки:

а) Форма трапецевидная.

б) Площадь поперечного сечения S_вс =4,9м², S_вч=7,00м².

в) Глубина выработки-150м.

г) Колесно-рельсовый способ откатки электровозом АК2У-600.

д) Тип и емкость откаточного сосуда-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, удельный вес в массиве 2600кг/м³, не устойчивые.

3. Характеристика крепи:

а) Конструкция-крепежные рамы вразбежку а=1,5м.

б) Материал крепи-сосна, К_изг=7,5*10⁶(Па).

в) Угол наклона стоек-85⁰.

г) Глубина лунок, см-20, со стороны водосточной канавки-30.

д) Затяжка кровли и боков-доски h_а=0,031(м).

Соединение элементов крепи-”встык”,металлическими скобами.

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И СОСТАВЛЕНИЕ ПАСПОРТА БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ.

4.1. Выбор бурового оборудования и инструмента

Буровое оборудование выбирают в зависимости от типа проходимой выработки и свойств горных пород. При проходке горизонтальных выработок целесообразны ручные быстроударные перфораторы на пневмоподдержках. Число перфораторов в забое зависит от принятой организации работ и размеров поперечного сечения выработки. На каждую буровую машину должен приходиться участок не менее 80-100см, следовательно, в данном случае используются 2 перфоратора марки ПП36В и 2-е пневмоподдержки П-8. Для бурения шпуров следует применять крестовые (для трещиноватых), армированные твердыми сплавами съемные буровые коронки. Марка сплава -ВК-11.

Диаметр буровой коронки-36мм (диаметр патрона применяемого ВВ-32мм).

Комплект буровых штанг БШ-25 из стали 55С2,.шестигранного сечения.

Забурник имеет наибольший диаметр ( 46) буровой колонки, конечный -40мм.

4.2. Выбор способа взрывания, взрывчатых веществ и средств взрывания.

Для повышения эффективности отбойки пород взрывом лучше применить короткозамедленное взрывание (КЗВ). Способ взрывания - электрический, как наиболее доступный и не требующий

Тип применяемого ВВ - аммонит N 6ЖВ длина=250мм, m=200г,  32

Зависит от крепости и обводняемости пород , по которым идет выработка.

4.3. Расчет параметров буровзрывных работ.

Глубина отбойных шпуров в М выбирается исходя из принятой организации работ, ориентировочно.

Т_ц¹ - К_n х Т_пз

l_отб = N_m x N_б /n₁ +  x S_вч x N_уб/n₂ x  x N_кр/n₃ (7)

проходческий цикл должен укладываться в целое число смен (включая перерывы).

Формула ( 7 ) соответствует последовательному выполнению основных проходческих процессов в течении рабочей смены при условии проведения взрывных работ, проветривания забоя и геологического обслуживания в перерыве между рабочими сменами.

Число шпуров для расчетов по формуле (7) определяется по формуле М.М.Протодъяконова:

N_ш = 2,7 х  f x S_вч( 8 )

N_ш = 2,7 х  3,4 х 7,00 = 13 ( шт )

 = 0,9, N_б = 0,051( справочник ), N_уб = 1,3 ( расчетная ), N_кр = 3,29 [ЕНВ], тогда

6 - 3 х 0,5

l_отб = 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 . l_вр  2.2 ( м )

При наклонных врубах эта величина проверяется по формуле:

В_л - 0,2

l_вр  4 х tq 

если  = 75⁰ , В_л = 1,950 м

Применяется клиновой вруб, углами наклона в горизонтальной плоскости 75⁰.

4.4. Расчет заряда и числа шпуров.

Величина заряда на забой (на один цикл ).

Q_ц = q x S_вч х l_отб х  ( 9 )

где q = удельный расход ВВ , кг/м³, определяется по формуле:

f

q = Q х  S_вч ( 10 )

Q- поправочный коэффициент ,учитывающий работоспособность применяемого ВВ

520

Q = 360 = 1,4

3,4

q = 1,4 х  7,00 = 0,97

Q_ц = 0,97 x 7,00 х 2,00 х 0,9 = 12,2 ( кг )

Средняя величина заряда одного шпура:

Q_ц 12,2

Q_ср = N_ш = 13 = 0,94 ( кг )

Окончательно принимаемая величина заряда ВВ в забое выработки , после уточнения величины заряда в каждом шпуре должна удовлетворять условию:

Q¹_ц = N_вр х Q_вр + N_отб х Q_отб  Q_ц

Q¹_ц = 5 х 0,6 + 8 х 0,52 = 12,02 ( кг )  12,00 ( кг )

l_заряда 0,25 х 2

К заполнения шпура = l_отб = 2,00 = 0,6

4.5. Определение границ опасной зоны.

При взрывании шпуровых зарядов в подземных условиях укрытия располагаются за поворотом выработки или в других (естественных) углублениях, например в разлиновке на расстоянии не менее 75м.

1. ПРОВЕТРИВАНИЕ ВЫРАБОТОК И ВЫБОР

ВЕНТИЛЛЯЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

5.1. Общие положения.

Подземные горизонтальные выработки протяженностью более 10 м должны проветриваться с помощью вентиляторов.

Допуск людей в подземные выработки разрешается после установления 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 производиться кажды й раз перед допуском людей в выработку.

5.2. Выбор способа проветривания.

Допуск людей в подзеемные выработки разрешается после установления в воздухе предельно допустимой концентрации вредных веществ (ПДК). Способ провввветпиввания - нагнетательныый.Проветривание нагнетанием в выработку свежего воздуха разрешается в вертикальных выработках любой протяженности, а также в горизонтальных и наклонных выработках длиной до 300 м. При нагнетанельном проветривании очистка воздуха в забое особенно интенсивна , воздух подается по удобным в эксплуатации гибким трубопроводам, конец трубопровода расположен на значительном расстоянии от забоя, что предотвращает его повреждения при взрывных работах. Тогда производительность всасывающего вентилятора должна быть увеличена на 10-15 %, т. е. выбранный вентилятор по производительности должен превосходить расчетную минимум на 15%.

5.3. Определение необходимого количества воздуха при нагнетательном проветривании выработки.

Исходными данными являются требования правил безопасности. Количество воздуха должно рассчитываться по выносу пыли, вредным и ядовитым газам, выделяющимся при взрывных работах и работе двигателей внутреннего сгорания. При проектировании учитывается наибольшее количество воздуха, полученное по вышеуказанным факторам. Обычно количество воздуха определяется исходя:

1. Из количества рабочих :

На 1 рабочего необходимо Ю=6м³/мин свежего воздуха

Q_заб = 6 х n, м³/мин ( 11 )

где n- число рабочих

Q_заб = 6 х 2 = 12 ( м³/мин )

1. По расходу ВВ:

21,4

Q_заб = t_n х v Q¹_ц x S_вч x L_в = м³/мин ( 12 )

21,4

Qзаб = 30 х v 12,2 х х 750 = 85,6 (м³/мин )

1. По выносу пыли:

скорость воздуха в выработке >= 0,35 м/с

Q_заб = 0,35 х S_вч х 60, м³/мин ( 13 )

Q_{3 заб} = 0,35 х 7,00 х 60 = 147 ( м³/мин )

Принимаем значения Q_заб = 136,5 м³/мин.

Ввиду наличия утечек в вентиляционном трубопроводе производительность вентилятора должна быть выше значений, определяемых формулой ( 13 ).

С учетом воздуха.

Q_заб

Q_в = η_т ( 14 )

η_т – коэффициент доставки воздуха, для текстовинитовых труб протяженностью 700м ?_т =0,93 , тогда

147

Q_в = 0,93 = 158,1 ( м³/мин )

Такова должна быть минимальная производительность всасывающего вентилятора. Производительность нагнетающего вентилятора должна быть меньше – 0,7 Q_вс, для того чтобы исключить распространение загрязненного воздуха по всей выработке.

5.4. Определение потерь напора (депрессии) в вентиляционном трубопроводе.

При всасывании воздуха создается пониженное давление, разность которого с атмосферным является депрессией.

Потери напора в Паскалях при транспортировании воздуха по трубам: