Расчет параметров и паспорта БВР

При проведении выработки рассчитывают удельный вес и общий расход ВВ, число и глубину шпуров комплекта величины заряда и другие показатели. Выбор ВВ производится по перечню рекомендуемых промышленных ВВ. Принимаем для зарядки шпуров гранулированное ВВ гранулит АС-8, который рекомендуется для парод средней крепости и крепких.

Для изготовления патронов боевиков принимаем патронированное ВВ типа аммонал.

Расчет количества шпуров.

Число шпуров на забой определяем по формуле:

N=1.27 *(q*Sпр/ A*d2*a).

Где q — удельный расход ВВ на 1 м³ взрываемой горной массы в массиве,(кг/м3).

Где е — коэффициент работоспособности ВВ.

е= 525/Р Где Р — работоспособность применяемого ВВ (см3). Работоспособность гранулита АС-8 находится в пределах 400 — 430 см³. Принимаем Р=410 см3, тогда:

е=525/410=1,28 см³.

f— коэффициент крепости пород по шкале профессора М. М. Протодьякона. По заданию f=12.

Snp — площадь поперечного сечения выработки в проходке Snp = 13,2, тогда:

кг/м3.

Удельный расход ВВ, необходимого для взрывания 1 м³ в массиве, зависит от физико-технических свойств, взрываемых пород (в первую очередь от крепости пород) степени залегания, глубины разработки, мощности взрываемых массивов, их однородности, трещиноватости, типа ВВ, взрываемости и ряда других факторов.

a — коэффициент заполнения шпура (отношение длины заряда к длине шпура). В условиях шахт неопасных по газу и пыли, и по рекомендации СНиП в зависимости от диаметра патрона ВВ и коэффициента крепости пород. Величину заполнения шпуров принимаем равной 0,5−0,75. Для расчетов принимаем а=0,65.

b — коэффициент относительной концентрации энергии в единицу объема ВВ, принимаем b=0,8−1,4.

? — плотность ВВ в шпуре или патроне (кг/м3), для гранулита А6=900−1100 кг/м3, принимаем ?=1000кг/м3.

d — диаметр патрона ВВ или диаметр шпура при не патронированном ВВ, принимаем d=45мм=0,045 м (Бумер Н-15).

На основании всего выше перечисленного определяем число шпуров на забой:

шп Полученное число шпуров на забой уточняем по формуле Покровского (нормы технологического проектирования рудников цветной металлургии с подземным способом разработки. М. 1986 г.).

Где Sпр — проектная площадь сечения забоя (м2);

Ю — величина КИШ от 0,85−0,99, принимаем 0,9;

? — весовое количество ВВ приходящееся на единицу длины шпура.

При диаметре шпура равном 45 мм и плотности заряжания 1гр/см3 расчетная вместимость 1 м шпура для гранулированных ВВ ?=1,59кг/м.

a — коэффициент заполнения шпура. В зависимости крепости пород следует принимать величину заполнения шпуров 0,7−0,85. Для расчетов принимаем а=0,8.

q — удельный расход ВВ определяем по формуле Покровского:

q=q1*kзп*kсп*e, кг/м3.

q=1*1,9*1,4*0,89=2,37кг/м3.

Где q1 — удельный заряд условного ВВ, при f=10−14, q1=1,1−1кг/м3;

Kзп — коэффициент зажима породы, определяется по формуле:

Kсп — коэффициент структуры пароды и определяется в зависимости от свойств массива. Для пород с неправильными залеганиями, мелкой трещиноватостью kсп=1,4.

е — коэффициент относительной работоспособности ВВ, есть отношение эталонной работы взрыва аммонита № 6 ЖВ к работе применяемого ВВ. Для гранулита АС-8 е=0,89.

e=Aэт/Aвв=0,89.

Расчетные коэффициенты эквивалентных зарядов ВВ по идеальной работе взрыва (эталон — аммонит № 6ЖВ).

Глубина шпуров в забое с неустойчивыми пародами не должна превышать величину допустимого обнажения пород:

Lшп=(0,5/1)*B, м,.

Lшп=0,57*4,03=2,3 м Где Lшп — длина шпура (м),.

B — ширина выработки при В=4,03 м, Для самоходных бурильных установок наименьшая трудоемкость проведения выработки достигается при глубине шпуров 2,1−3,6 м.

В стесненных условиях, а так же при бурении бурильными установками чаще всего применяют прямые врубы. Выбираем тип вруба — прямой. Глубина всех шпуров принята равной 2,3 м, так как применяем компенсационные шпуры. Принимаем установку для бурения шпуров «Бумер» фирмы «Атлас Копка» (Швеция) (глубина бурения до 4,3 м, диаметр шпура 45мм).

Все шпуры по назначению и последовательности взрывания подразделяются на: врубовые, вспомогательные и отбойные.

Врубовые шпуры чаще всего располагают в центральной части забоя и взрывают в первую очередь. Взрыванием этих шпуров создают дополнительную обнаженную плоскость, улучшающий показатели взрывов остальных шпуров.

Отбойные шпуры размещают по периметру выработки и взрывают в последнюю очередь. Между врубовыми и отбойными шпурами располагают вспомогательные шпуры. Число вспомогательных шпуров зависит от поперечного сечения выработки. Учитывая небольшое число и труд работу зарядов врубовых шпуров, принимаем увеличенную длину врубовых шпуров на 0,2 м, то есть:

Lвр=Lшп+0,2=2,3+0,2=2,5 м Линию наименьшего сопротивления (ЛНС) — это кратчайшее расстояние от центра заряда до ближайшей открытой поверхности и определяется по формуле:

Где m — коэффициент сближения зарядов (0,6−1,3), принимаем m=1,.

• ? — вместимость 1 метра шпура, определяется по формуле:
• ?=р*d2*?/4кг/м,
• ?=3,14*0,0452*1000/4=1,59кг/м,

На основании норм технологического проектирования рудников цветной металлургии с подземным способом разработки ЛНС для отбойки шпуров диаметром 45 мм W=0,75 м при f=12−14. При применении шпуров другого диаметра необходимо учитывать поправочный коэффициент:

к=(d/42)n,.

Где n=0,5−1. Меньшее значение n применяется для крепких монолитных пород при f более или равным 15. При n=1, k=45/42=1,07, тогда W=0,75*1,07=0,80 м.

На основании опыта проведения выработок в аналогичных условиях и характеристики пород принимаем прямой тип вруба.

Число компенсационных шпуров определяется по формуле:

N0=(Ю*Lшп/A)3/V0, шп,.

N0=(0,9*2,3/9,35)3/3656,1375=3шп Где Ю — коэффициент использования шпура,.

Lшп — глубина шпура (см),.

А — масштабный коэффициент, А=9,35,.

V0 — объем компенсационного и вычисляется по формуле:

V0=р*d2*Lшп/4, см3,.

V0=3,14*4,52*230/4=3656,1375.

Таким образом, выбираем прямой тип вруба с 8 врубовыми и 3 компенсационными шпурами.

Для обеспечения заданных размеров и формы поперечного сечения выработки, равномерного дробления породы, сосредоточенного отброса породы от забоя, высокого КИШ, уточняет требуемое число шпуров графически на схеме поперечного сечения выработки. Расстояние между шпурами принимаем равное:

a=m*W, м,.

a= 1*0,55=0,55 м, Где m — коэффициент сближения зарядов, равен 0,6−1,3, принимаем m=1.

Полученное расчетным и графическим путем необходимое число шпуров проверяем 3-мя опытными взрываниями. На их основании корректируем глубину и расположение шпуров, количество ВВ в шпурах добиваясь, что бы величина КИШ была в пределах 0,85−0,9 м.

Скорректированные параметры БВР на основании опытных взрываний и данных о проведении выработок в аналогичных условиях принимаем в качестве паспортных.

Количество врубовых шпуров: Nвр8шп.

Количество компенсационных шпуров: Nком=3шп.

Количество вспомогательных шпуров: Nвсп=12шп.

Количество отбойных шпуров: Nотб=17шп.

Nобщ= Nвр+ Nком+Nвсп+ Nотб=40шп.

Расход ВВ.

Расход ВВ на расчетную величину продвижения забоя за цикл определяем по формуле:

Qобщ=q*Sпр*Lшп, кг,.

Qобщ=2,37*13,2*2,3=71,95 кг.

Величина заряда на один шпур составит:

qср=Qобщ/ Nобщ, кг,.

qср=71,95/37=1,91 кг.

Величина заряда во вспомогательных и отбойных шпурах при их одинаковой длине равна:

qвсп=qотб=qср=1,91 кг.

Величина заряда во врубовых шпурах, но 20% больше, чем в остальных и составит:

qвр=1,2*qср, кг,.

qвр=1,2*1,91=2,29 кг.

Общий расход ВВ на цикл фактически составит:

Qобщ=Nвр*qвр+Nвсп*qвсп+Nотб*qотб, кг,.

Qобщ=8*2,29+12*1,91+17*1,91=73,71 кг.

Общий расход патронированного ВВ составит:

Qаммонала=0,2*(Nвр+Nвсп+Nотб), кг,.

Qаммонала=0,2*(8+12+17)=7,4 кг.

Уходка забоя за цикл при достигнутом значении КИШ=0,9 составит:

Lух=Ю*Lшп, м,.

Lух=0,9*2,3=2,07 м.

Объем горной массы отбиваемой за цикл будет равна:

V=(Sпр*Lшп)+Vв.к., м3,.

V=(13,2*2,3)+0,33=30,69 м³.

Где Vв.к. — объем горной массы водоотливной канавки (м3):

Vв.к.=0,4*0,4*Lух, м3,.

Vв.к.=0,4*0,4*2,07=0,33 м³.

Параметры патрона боевика.

Тип ВВ — аммонал.

Масса одного патрона ВВ — 0,2 кг, Длина патрона — 0,2 м, Диаметр патрона — 36 мм.

Величина зарядов каждого шпура аммоналом составит 0,2 кг (1 патрон-боевик).

Величина заряда гранулированного ВВ:

В отбойных и вспомогательных шпурах:

qгр.отб.=qгр.всп.=qср.-qпатрон-боевик, кг,.

qгр.отб.=1,91−0,2=1,71 кг.

Для вспомогательных шпуров расчет тот же.

Во врубовых шпурах:

qгр.вр.=qгр.вр.-qпатрон-боевик, кг,.

qгр.вр.=2,29−0,2=2,09 кг.

Длина заряда гранулированного ВВ:

В отбойных и вспомогательных шпурах:

Lгр.всп.=qгр.всп./х, м,.

Lгр.всп.=1,71/1,59=1,07 м.

Для врубовых шпуров:

Lгр.вр.=qгр.вр./х, м,.

Lгр.вр.=2,09/1,59=1,31 м.

Величина не до заряда ВВ в шпурах составит:

В отбойных и вспомогательных шпурах:

Lнед.всп.=Lнед.отб.=Lшп.отб.-(Lпат.боев.+Lгр.отб.)=2,3-(0,2+1,07)=1,03 м.

Для врубовых шпуров:

Lнед.вр=Lшп, вр.-(Lпат.боев.+Lгр.вр)=2,5-(0,2+1,31)=0,99 м.

Расход средств инициирования (СИ) на цикл:

Комплект EXEL — по количеству врубовых, отбойных и вспомогательных шпуров — 37шп.

Длина волновода — 6 метров.

Д.Ш. — 15 метров.

Э.Д. — 2 штуки.

Магистральные провода — 200 метров.

Сумма шпурометров на забой составит:

Lобщ=Lшп.вр.*Nвр+Lшп.комп.*Nкомп.+Lвсп*Nвсп+Lотб*Nотб, шп. м,.

Lобщ=2,5*8+2,3*3+2,3*12+2,3*17=93,6 м.

Количество шпурометров на 1 м³ горной массы составит:

Qшп.м=Lобщ/V, шп. м/м3,.

Qшп.м=93,6/30,69=3,05 шп. м/м3.

Расход ВВ на 1 м³ горной массы составит:

Qвв=Qобщ/V, кг/м3,.

Qвв=73,71/30,69=2,4кг/м3.

Расход комплектов ВВ неэлектрического способа взрывания:

N/Vобщ=37/30,69=1,21 шт./м3.

Расход волноводов:

6*N/V=6*37/30,69=222/30,69=7,23м/м3.

Расход ДШ:

15/V=15/30,69=0,49м/м3.

Расход магистральных проводов:

200/V=200/30,69=6,52м/м3.

Паспорт БВР.

Паспорт БВР должен включать:

• а) схему расположения шпуров, наименование ВВ, данные о способе заряжания, число шпуров, их глубине и диаметре, массе и конструкции зарядов и боевиков, последовательности и количестве порядка взрывания зарядов, материале забойки и ее длине, схему монтажа взрывной (электровзрывной) сети с указанием длины (сопротивления), количество ступеней замедлений, схемы и времени проветривания забоев.
• б) величину радиуса опасной зоны.

Опасная для человека зона действия воздушной волны определяется по формуле:

• в) указания о местах укрытия взрывника (мастера-взрывания) и рабочих на время производства взрывных работ.
• г) указание о расстановке постов охраны или оцепления, расположения предохранительных устройств, предупредительных и запрещающих знаков, ограждающих доступ в опасную зону или к месту взрывных работ.

Параметры БВР.

Выбор типа крепи и расчет расхода крепежных материалов Диапазон крепости для различных видов крепи следующий:

• 1. f= 3 + 9 — деревянная, монолитно бетонная.
• 2. f= 4 -^- 9 и выше — штанговая и комбинированная.
• 3. /= 7 **-12 и выше — набрызг-бетонная.

Выбор типа и конструкция крепи предопределяется устойчивостью массива пород окружающего выработку, которое зависит от множества горно-геологических и горнотехнических факторов: прочности пород, их напряженного состояния, степени колебания ослабления пород в массиве, формы и размеров выработки, глубины ее заложения и т. д., взаимосвязь между которыми установить весьма трудно. Поэтому на практике выбор типа крепи в значительной степени определяется предшествующим опытом ее эксплуатации в сравнимых условиях. Наряду с этим при предварительном назначении вида крепи, рекомендуется учитывать прочностные свойства пород и глубину заложения выработки, пользуясь безразмерным параметром:

Н j / Ксж Нглубина заложения выработки.

j — плотность пород вышележащей толщи.

Ксж — длительная прочность пород на сжатие.

• 1. При значении Н * j / Ксж < 0.1 породы можно считать устойчивыми. Рекомендуется набрызг-бетонная крепь небольшой толщины 2−5 см.
• 2. При 0.1 < Н * j / Ксж < 0.3 породный массив требует крепление. Рекомендуется штанговая и комбинированная крепи.
• 3. При 0.3 < Н * j' / Ксж < 0.45 принимаются монолитно-бетонная, деревянная, металлическая податливая крепь. Возможно, применение комбинированной крепи.

Крепление горных выработок осуществляется с соблюдением ЕПБ, ПТЭ, а так же в соответствии с типовыми паспортами крепления.

При выборе крепи необходимо руководствоваться следующими условиями:

• 1. В весьма устойчивых породах (1-я категория) — выработка проходится без кровли.
• 2. В устойчивых породах (2-я категория) — выработки проходятся без крепи, а при проведении их по трещиноватым породам или породам склонным к выветриванию применять набрызг бетон толщиной 2−3 см.
• 3. В породах средней устойчивости (3-я категория) — применять штанговую или комбинированную крепь.
• 4. В неустойчивых породах (4-я категория) — применять поддерживающие. крепи, деревянную, бетонную или арочную металлическую.
• 5. В весьма неустойчивых породах (5-я категория) — применять арочную металлическую с повышенной плотностью установки рам, а так же комбинированную с дополнительным упрочнением пород штангами.

Набрызгбетонная крепь.

Набрызгбетонная крепь возводится в крепких трещиноватых породах для предохранения их от выветривания и предотвращения от отдельных вывалов. Толщина крепи принимается одинаковой по всему периметру выработки. Проектная марка набрызгбетона 300−400. Для получения набрызгбетона используется цемент и песок при их соотношении 1:3 до 1:5 песок и мелкий щебень. Цемент рекомендуется марки не ниже 400. В песке не должно быть комков глины, суглинков.

Рисунок — Конструкция набрызгбетонной крепи.

Толщина слоя набрызгбетонной крепи в зависимости от крепости пород представлена в таблице.

Таблица — Толщина набрызгбетонной крепи.

Для ускорения твердения в бетон добавляют фтористый натрий, тонкомолотый алюминиевый спек и другие компоненты в количестве 2−5% от массы цементы.

Для механизации набрызгбетонных работ (торкретирования) корпорация «Нормет» предлагает ряд специализированных самоходных машин для набрызгбетонных работ серии Спреймек:

• — серия Спреймек 6050 для выработок горнорудных предприятий и проходки туннелей малого сечения (рисунок 5.52);
• — серия Спреймек 7110 для проходки туннелей среднего и переменного сечения;
• — серия Спреймек 9150 для возведения набрызгбетонной крепи больших подземных пространств и разнообразных высотно-подземных работ;
• — серия Спреймек 2000 Буминг для роботизированного возведения арочно-набрызгбетонной крепи в больших транспортных туннелях и подземных сооружениях.

Все машины Спреймек могут поставляться в модификации WPC (со встроенным компрессором) или WP (без компрессора). Машины серии 6050 также могу поставляться в модификации W, то есть с приводом всей гидравлики от дизельного двигателя.

Для торкретирования горных выработок на Малеевском руднике применяется самоходная машина с дизельным двигателем, оснащенная гидродинамической передачей, с приводом на четыре колеса и рулевым управлением на гидроприводе Spraymec 605WPC.

Техническая характеристика самоходной машины для торкретирования выработок Spraymec 605WPC приведена в таблице.

Система дозирования ускорителя схватывания Нордозер 900 производит точное дозирование подачи ускорителя пропорционально объему бетонной смеси с отображением текущего расхода на мониторе. Пропорция дозирования ускорителя для различных бетонных смесей могут быть введены в память блока управления.

Таблица — Техническая характеристика самоходной машины для торкретирования выработок Spraymec 605WPC.

Для смешивания, доставки бетона к месту торкретирования и загрузке его в машину Spraymec 605WPC на руднике используется самоходная машина с дизельным двигателем, гидродинамической трансмиссией, четырьмя ведущими колесами и гидравлической системой управления с центральной осью поворота Uttimec 1500 trancmixer.

Техническая характеристика самоходной машины Uttimec 1500 trancmixer приведена в таблице.

Таблица — Техническая характеристика самоходной машины Uttimec 1500 trancmixer.

Бетоно-растворный узел предназначен для замешивания бетона и загрузки в машину Uttimec 1500 trancmixer и состоит из шнекового смесителя и шнекового дозатора цемента. Производительность бетоно-растворного узла 2 м3/ч.