Проведение подземных горных выработок

1. Выбор формы и определение размеров поперечного сечения штрека

При проведении выработок различают два вида горнопроходческих операций: основные и вспомогательные.

Основными горнопроходческими операциями называются такие, которые выполняются в забое выработки и относятся непосредственно к проходке и креплению выработки.

Вспомогательными называют операции, которые обеспечивают нормальные условия для выполнения основных проходческих операций.

Форма поперечного сечения горизонтальных выработок чаще всего бывает трапециевидная и сводчатая и реже — прямоугольная. На выбор формы поперечного сечения влияют физико-механические свойства горных пород, в том числе и величина горного давления и его направление, сроки службы, род крепёжных материалов.

Площадь поперечного сечения выработки зависит от назначения и габаритов располагаемого в ней оборудования. Различают площади поперечного сечения горизонтальных выработок в свету, вчерне и после проходки. Площадь в свету определяют по размерам выработки до крепи за вычетом площадей, занимаемых балластным слоем и трапом в сечении выработки. Площадь вчерне является проектной площадью в проходке. При определении этой площади, к площади в свету прибавляют площади, которые занимают крепь, балластный слой, трап и затяжка (при рамных крепях установленных вразбежку). Действительная площадь, которая получается в результате проведения выработки, обычно 3−5% и более превышает проектную площадь.

Размеры поперечного сечения (ширина и высоте) откаточных выработок зависит от габаритных размеров откаточных вагонеток и электровозов, от рельсовых путей способа передвижения рабочих по выработкам и количества подаваемого воздуха для проветривания.

Для заданных условий: двух путевая выработка, устойчивые породы, крепость 14. Выбираю выработку прямостенную со сводчатым перекрытием, тип трехцентровой, сплошная набрызг-бетонная крепь.

1. Расчёт размеров выработки по высоте:

1.1. Высота верхнего строения рельсов пути выработки:

h_o = h₆ + h_m + h_n + h_p, мм;

Где: hoвысота верхнего строения пути выработки, выбирается с нормами предусматривающими ЕПБ, мм;

h₆ — высота балластового слоя, 90 мм;

п_ш — высота шпального бруса, 120 мм;

h_n — высота подкладки под рельс, 18 мм;

h_p— высота рельсового пути, 120 мм;

h₀ = 90 + 120 + 18 + 120 = 348 (мм).

1.2. Высота выработки от уровня головок рельс до верхняка (высота подвижного состава):

h=1500, мм;

1.3. Высота прямо стенного участка выработки вчерне:

h₂ = h₁ + (l/3*h_б + h_n + h_p), мм;

Где: h₁ — высота прямо стенного участка выработки, 1600 мм;

h_б— высота балластного слоя, выбирается с нормами предусматривающими ЕПБ, 120 мм;

h_n — высота подкладки под рельс, 18 мм;

h_p— высота рельсового пути, 120 мм;

h₂ = 1600 + (1/3 * 120 + 18 + 120) = 1778(мм).

1.4. Высота сводчатого перекрытия в свету:

h₃ = l/3 * B

Где: В — ширина выработки в свету;

h₃ = 1/3 * 3796 = 1265мм.

1.5. Высота свода в проходке:

h_ч = h_з + Т_кр

Где: Т_кр — толщина крепления набрызгбетоном,

h₃ — высота сводчатого перекрытия в свету, 1265 (мм);

h_ч = 1265 + 30 =1295 (мм).

2. Расчёт ширины двух путевой откаточной выработки сводчатой формы:

1) ширина выработки в свету:

В = п + 2А + т + с, мм;

Где: В — ширина выработки в свету, мм;

п — зазор между крепью и подвижным составом, 200 (мм);

А — ширина подвижного состава, 1348(мм);

mсвободный проход для людей, 700(мм);

с — зазор между составами, 200(мм)

В = 200 + 2696 + 700 + 200 = 3796(мм).

2.1. В₁-ширина выработки в проходке:

B₁ = В + 2 * Т_кр., мм;

Где: В — ширина выработки в свету, 3796 (мм);

Т_кр — толщина крепления набрызгбетоном.

В₁ = 3796 + 60 = 3856 (мм).

3. Площадь сечения выработки в свету:

S_св = B * (h₂ + 0,26 * B)

Где: В — ширина выработки в свету, 3796 (мм);

h₂ — высота стены в свету от балласта, 1417 (мм);

S_св = 3796 * (1778 + 0,26 * 3796) = 10,6 м².

2.2. Площадь выработки вчерне:

S_чep. = B₁ * (h₃ + 0,26 * B₁)

S_чep. = 3796 * (1948 + 0,26 * 3796) = 11,4 м²

Где: Bi — ширина выработки в свету, 3796 (мм);

h₃ — высота стены в черне, 1948 (мм).

2.3. Площадь сечения в проходке:

S_пр = 1,03 * S_чep = 1,03 * 11,4 = 11,7 (м²)

Где: S_чep— площадь выработки вчерне 11,4(м)

3. Полученная площадь поперечного сечения выработки в свету проверяется на скорость движения воздушного потока:

V = Q_возд/S_св, м/с;

V = 14/10,6 = 1,3 м/с.

Где: V — регламентируемая правилами безопасности скорость движения вентиляционной струи по выработке, м/с;

0,25 <V> 8,0

Q_возд— количество воздуха проходящего по выработке, 14 м³/с;

S_св— площадь поперечного сечения выработки в свету, 10,6 м²;

Так как V =1,3 м/с, то 0,25 < V > 8,0 удовлетворяет требованиям ЕПБ, следовательно, данное сечение рассчитано, верно.

4. Радиус малой дуги свода, мм.

r = 0,262 * В

r = 0,262 * 3796 = 995 мм

5. Радиус большой дуги свода, мм.

R = 0,692 * 3796 = 2627 мм

Рассчитываем площадь сечения водоотливной канавки

1. Принимаем высоту и ширину канавки

Bi = 350 мм;

h_K = 500 мм;

2. Площадь сечения водоотливной канавки

S_K = 0,2 м²

2. Выбор и описание технологической схемы проведения штрека откаточного

При поведении горизонтальных выработок могут применяться различные способы производства работ, определяемые свойствами горных пород, размерами поперечного сечения и назначением этих выработок. Проведение выработок в обычных условиях, в зависимости от свойств пересекаемых пород, может быть подразделено на:

Проведение выработок в однородных породах, когда забой выработки всем своим сечением проходит по однородной массе.

Проведение выработок в неоднородных породах, по своим физико-механическим свойствам горных пород.

В первом случае характерно проведение штрека по пустым породам. Все проходческие операции производятся последовательно по всей поверхности забоя, и выработка продвигается по всему сечению полной плоскостью забоя.

Во втором случае наиболее характерно проведение штреков по жиле или пласту полезного ископаемого с подрывкой боковых пород и с учётом физико-механических свойств в данном случае: плотность пород = 3,4 т/м³, устойчивость пород — средняя.

При проведении выработок различают два вида горнопроходческих операций: основные и вспомогательные.

Основными горнопроходческими операциями называются те, которые выполняются в забое выработки и относятся непосредственно к проходке и креплению выработки.

Вспомогательными называются операции, которые обеспечивают нормальные условия для выполнения основных проходческих работ.

2.1 Цикл проходки штрека

Основными процессами проходческого цикла является бурение шпуров, заряжание их и взрывание, проветривание и приведение забоя в безопасное состояние, погрузка породы, возведение постоянной крепи. Одновременно с основными процессами выполняются и вспомогательные. После взрывания шпуров и проветривания забоя, проходчики обирают и обстукивают бока выработки с помощью специальных оборников до необходимого поперечного сечения выработки. Погрузка породы осуществляется при помощи погрузочной машины в вагонетки. Откатка гружёных вагонеток производится при помощи контактного электровоза. Вентиляция выработки осуществляется при помощи вентиляторов местного проветривания. При проходке горизонтальных применяются временные и постоянные рельсовые пути. Временные рельсы стелются только на время проведения выработки, затем бригада слесарей укладывает постоянные рельсовые пути. Для стока руды сооружают водоотливные канавки, отставание канавки от забоя по ЕПБ не более 80 м. Канавку проводят со стороны прохода людей, сверху (над ней) сооружают трапы. Для подвода сжатого воздуха, воды и электроэнергии применяются трубы и кабели. Их стараются проводить с противоположной стороны прохода людей, или таким образом, чтобы они не мешали передвижению по выработке ни рабочим, ни рудничным локомотивам. Способы проведения горных выработок зависят от устойчивости пересекаемых горных пород и их обводнённости. Различают обычные и специальные способы их проведения. Способ, который применяется при проведении выработок в породах достаточно устойчивых и средней устойчивости, допускающих обнажения кровли и стенок выработки на относительно длительный срок, без применения специальных видов крепи и специальных средств по борьбе с поступающей водой, называются обычными.

К специальному способу относится проведение горной выработки в сложных горно-геологических условиях (плывуны, сильно обводнённые неуст. породы).

Под технологической схемой проведения горной выработки подразумеваются способы и последовательность работ по выемке породы и возведению временной или постоянной крепи.

На выбор той или иной технологической схемы проведения горной выработки оказывают влияние многие факторы. Основными из них являются: физико-механические свойства пересекаемых выработкой пород, способ выемки пород или полезного ископаемого, форма забоя выработки (сплошной, уступный), схема расположения подрывки пород и схема расположения раскопки, последовательность по выемке породы и возведению временной крепи и др. Свойства пересекаемых пород, также как и размеры поперечного сечения, определяют тот или иной вид горных работ для проведения выработки, а следовательно, и схему организации работ, выбор механизмов и машин. В данном курсовом проекте применён обычный способ строительства горизонтальной выработки (откаточного штрека). В однородных породах с коэффициентом крепости 10 применяется следующая схема строительства, — выемка породы производится сплошным забоем при помощи буро — взрывных работ и механизированной погрузки породы.

2.2 Сущность способа строительства горизонтальной выработки

По забою бурятся шпуры в определённом порядке (согласно паспорту БВР, в зависимости от крепости и вязкости породы). Затем производится заряжание шпуров и их инициирование (согласно паспорту БВР). После проветривания забой приводят в безопасное состояние, производят настилку рельсовых путей. Следующим этапом: отбитую горную массу убирают их забоя, и цикл работ повторяется заново.

Бурение шпуров является самым трудоёмким процессом цикла, поэтому при проведении выработок этот процесс определяет продолжительность всего цикла. Продолжительность бурения шпуров зависит от крепости пород, типа бурильной машины и способа её установки в забое, применяемого вида энергии и других факторов. Для бурения шпуров наибольшее распространение получили машины ударно-поворотного действия ПП -50 В. Электродетонатор: ЭДКЗ, взрывчатое вещество — аммонит № 6ЖВ.

Для проветривания забоя, длиной 500 метров будет использоваться нагнетающий метод проветривания будем использовать вентилятор нагнетающего действия ВМ — 6 м.

Погрузка породы будет производиться машиной типа ПНБ3 в вагонетки ВГ-4,0 и откатываться электровозом 14Кp.

Крепление набрызгбетон возводится после полной проходки штрека, другой бригадой крепильщиков.

3. Выбор проходческого оборудования и его техническая характеристика

Технологическая схема проведения выработки выбирается в зависимости от горно-геологических и горнотехнических факторов.

Проектируемая выработка проводится по породе с коэффициентом крепости 10. При этих условиях предпочтителен буровзрывной способ проходки.

Горнотехнические факторы включают в себя: площадь поперечного сечения выработки, её протяжённость, срок службы, скорость проведения, способ доставки горной массы, материалов и оборудования, конструкцию крепи, и, при необходимости способ охраны выработки.

Исходя из заданных условий, выбираем арочную сводчатую форму выработки с набрызг-бетонной крепью.

Для бурения шпуров наибольшее распространение получили переносные перфораторы, поэтому в качестве бурильной машины принимаем переносной перфоратор ПП50 В. Отделение породы от массива производится с помощью взрывных работ. Для взрывных работ выбираем тип взрывчатого вещества — аммонит № 6ЖВ, тип электродетонаторов — ЭДКЗ и тип взрывного прибора — КВП — 1/100М. способ взрывания электрический.

Погрузка породы осуществляется при помощи погрузочной машины типа ПНБ3 в вагонетки ВГ — 4,0. откатка гружёных вагонеток производится при помощи контактного электровоза 14Кp. Вентиляция в выработке осуществляется при помощи вентилятора местного проветривания ВМ — 6 М.

Таблица 1. Техническая характеристика — аммонит № 6ЖВ.

Таблица 2. Техническая характеристика погрузочной машины ПНБ3.

Таблица 3. Техническая характеристика вентилятора ВМ — 5 М.

Таблица 4. Техническая характеристика КВП — 1/100М.

Таблица 5. Техническая характеристика вагонетки ВГ — 4,0.

Таблица 6. Техническая характеристика электровоза 14Кр.

Таблица 7. Техническая характеристика ПП50 В

Таблица 8. Техническая характеристика ЭД-КЗ.

Для нанесения набрызг-бетонной крепи используем машину БМ-60

Таблица 9. Техническая характеристика БМ-60.

4. Расчет паспорта буровзрывных работ

В породе с коэффициентом крепости 10, выработка будет проводиться обычным способом с применением буровзрывных работ.

Взрывание будет проводиться электрическим способом с применением ЭД-КЗ и взрывной машинки КВП — 1/1 ООМ, что позволит обеспечить приемлемое дробление породы и высокий коэффициент использования шпуров. Взрывание пород производим, используя Аммонит № 6ЖВ. (диаметр патрона: 32 мм, длина патрона: 0,3 м, масса патрона: 0,25кг).

1. Определение количества шпуров:

В данном случае коэффициент крепости горных пород > 10, воспользуемся формулой профессора М. М. Протодьяконова.

N = 2,7 * `v` f * S_прох

Где: N — количество шпуров, шт.;

f — коэффициент крепости;

S_прох — площадь поперечного сечения выработки в проходке, м²;

N = 2.7 * v14 * 11.4 = 34 (шт.)

2. Определение глубины (длины) шпуров:

Глубина шпуров является основным параметром проходческих работ, определяющим при прочих равных условиях продолжительность цикла и скорость проведения выработки. штрек буровзрывной забой проходческий Глубина шпуров зависит от физико-механических свойств горных пород, оборудования и ширины забоя, типа буровых установок и общей организации работ в забое. При последовательной организации работ, когда работы по бурению, уборке и креплению не совмещаются, глубину шпуров можно определить по следующей формуле:

2.1. Глубина оконтуривающих и вспомогательных шпуров:

l_ш = L/(t_p * t _с * п_см n_ц *), м;

Где: l_ш — глубина шпура, м;

L — длина выработки, 150 м;

t_p— число рабочих дней в месяц, 22;

t_c — срок проведения выработки, 1 месяц;

n_см — количество смен в сутки, 3 смены;

n_ц — число циклов в смену 1;

— коэффициент использования шпуров 0,9;

l_ш = 150/(22 * 1 * 381 * 0,9) = 2,5 м.

2.2. Глубина врубовых шпуров

l_вр = l_ш + l_n, м Где: l_вр — глубина врубовых шпуров, м;

l_ш - глубина оконтуривающих и вспомогательных шпуров 2,5 м;

l_n — длина патрона ВВ, 0,3 м;

l_вр = 2,5 + 0,3 = 2,8 м.

2.3. Схема расположения шпуров

2.4 Определение расхода ВВ на цикл:

Q_bb =q * S_пр * l_ш * n, кг

Где: Q_bb — расход ВВ на цикл, кг;

q — удельный расход ВВ, кг/м³;

q = q_н * f_c * V_з * е, кг/м³

Где: q_н — нормальный расход ВВ (q_н= 0,1 * f = 1);

f_c — коэффициент структуры горных пород — 1,5;

V_з — коэффициент зажима горных пород в забое;

V_з = 6,5/vS_пр = 1,9

е — коэффициент работоспособности (e=380/360 = 1)

q = 1 * 1,5 * 1,9 * 1,0 = 2,85 (кг/м³)

S_прох— площадь сечения забоя выработки в проходке, м²

l_ш — глубина шпура 2,5 м;

— КИШ 0,9;

Q_вв = 2,85 * 11,7 * 2,53 * 0,9 = 68,7 (кг)

2.5. Расход ВВ на один шпур

Q_шп = Q_вв/N, кг;

Где: Q_шп, — величина заряда на один шпур, кг;

Q_bb — расход ВВ на цикл, 68,7 кг;

N — количество шпуров, 34 шт;

Q_шп = 68,7/34 = 2 (кг)

3. Расчёт количества патронов ВВ на шпур:

n = Q_шп/m, шт.;

Где: n — количество патронов ВВ на шпур, шт;

Q_шп — величина заряда на один шпур, 2 кг;

m — масса патрона, 0,25кг

n = 2/0,25 = 8 (шт.)

3.1. Количество патронов во врубовые шпуры следует увеличить на один патрон, следовательно, n_вр= 8.

4. Расчёт фактической массы заряда на забой:

Q_факт⁼ N_вр * n_вр * m_п + N_всп * n * m_п + N_ок * n * m_п, кг

Где: Q_факт -фактическая масса заряда на забой, кг;

N_вр, N_всп, N_ок — количество шпуров на забой выработки соответственно врубовых: 4, вспомогательных: 9, оконтуривающих: 21,

n_вр, n — количество патронов ВВ соответственно на шпур врубовый 8 шт., а на остальные 9 шт.

m — масса патрона ВВ, 0,25 кг;

Q_факт⁼ 4 * 8 * 0,25 + 9 * 9 * 0,4 + 21 * 9 * 0,25 = 75,5 (кг)

5. Расход ВВ на один метр выработки:

Q_ввм = Q_факт/ l_ш * , кг

Где: Q_ввм — расход ВВ на один метр выработки, кг;

Q_факт— фактическая масса заряда на забой, 75,5 кг;

l_ш - глубина шпура, 2,5 м;

— КИШ 0,9;

Q_ввм = 75,5/2,5 * 0,9 = 33,5 (кг)

6. Расход ВВ на 1 м³ выработки:

q_факт = Q_факт/S_прох * l_ш * , кг

Где: q_факт — расход ВВ на 1 м³ выработки, кг;

Q_факт -фактическая масса заряда на забой, 75,5 кг;

S_прох — площадь сечения забоя выработки в проходке, 11,7 м²;

l_ш — глубина шпура, 2,5 м;

— КИШ 0,9;

q_факт = 75,5/11,7 * 2,5 * 0,9 = 2,87 (кг)

7. Расчёт электровзрывной сети:

Способ взрывания зарядов принимаем электрический. Расход электродетонаторов составляет 28 штук на один взрыв. Принимаем электродетонатор ЭДКЗ — 30, соединённые последовательно.

Параметры электродетонатора:

сопротивление — 4 Ом;

безопасный ток — 0,18 А;

стомилисекундный ток — 0,375 А;

минимальное время передачи — 0,6 ^м/_с ;

Материал жилы — медь, диаметр — 0,5 мм, площадь сечения жилыS = 0,2 мм², удельное сопротивление меди — р = 0,0175 Ом * мм²/м.

Выбираем конденсаторный взрывной прибор КВП 1/100М:

напряжение на конденсаторе накопителе, В — 600;

ёмкость конденсатора накопителя, мкФ — 10;

максимальное сопротивление при использовании ЭД, Ом — 320;

длительность подключения конденсатора к сети, м/с — 2;

первичный источник тока — 3 сухих элемента 373;

основные размеры машинки 152 122 100;

масса прибора, кг — 2,0.

Длина концевых проводов электродетонаторов 1 метр при сопротивлении 0,09 Ом.

7.1 Расчёт взрывной цепи:

I_об = U/R_об,, А

Где: I_об — сила тока, А;

U — напряжение взрывного прибора, В;

R_об — сопротивление, Ом;

R_об = R_мп + r_д * n_дб, Ом

Где: R_мп — сопротивление магистральных проводов, Ом;

R_мп= 2 * p * L/S, Ом;

Где: р — удельное сопротивление, Ом * мм²/ м;

L — длина магистрального провода, м;

S — Сечение магистральных проводов, мм²;

R_мп= 2 * 0,0175 * 350/0,2 = 61,25 (Ом);

r_д — сопротивление одного детонатора = 3, Ом;

n_д — количество детонаторов, шт;

R_об = 61,25 + 3 * 28 = 145,25 (Ом);

I_об = 600/145,25 = 4,1 (А).

Полученное значение силы тока сравнивается с гарантийным током, по обязательному условию I_об > I_гар, где I_гар = 1А. Следовательно: 4,1 > 1, что удовлетворяет условию гарантийности тока.

5. Расчёт паспорта проветривания забоя

В атмосферу горной выработки, которая находится в состоянии проходки, поступают различные вредные газы, особенно при буро взрывном способе. Для обеспечения нормальных санитарно — гигиенических условий труда проходчиков в каждом случае составляется проект проветривания выработки на период её проведения.

Перед допуском людей в выработку после производства буро взрывных работ содержание вредных газов необходимо снизить путём её проветривания не менее, чем до 0,008% по объёму при пересчёте на условный оксид углерода.

Содержание кислорода в выработке, где находятся люди, должно быть не менее 20%.

Путём проветривания выработок из них удаляется, кроме того, пыль, которая может явиться причиной профессионального заболевания или быть взрывоопасной (пыль угольная, серная, колчеданная и др.).

Подавая в выработку подогретый или, наоборот, охлаждённый воздух, можно поддерживать температуру в горной выработке на требуемом уровне.

Выработки при их проведении проветривают благодаря общешахтной депрессии или вентиляторами местного проветривания в сочетании с вентиляционными трубами.

Для хорошего проветривания выбираем всасывающий способ вся выработка, за исключением её призабойной части, свободна от вредных газов и пыли. Однако эффективное проветривание возможно лишь в том случае, если трубопровод находится на удалении от забоя всего на 2 — 3 метра. Но с учётом возможного повреждения при взрывных работах практически его можно располагать не ближе 6 — 8 метров. Таким образом, непосредственно у забоя могут образовываться плохо проветриваемые (застойные) зоны.

На участке от забоя до вентилятора при всасывающем способе исключается возможность использования гибких труб, поскольку трубопровод на этом участке работает под внутренним давлением, меньшим атмосферного. Всасывающая вентиляция позволяет после взрыва раньше приступить к уборке породы, чем при нагнетательной вентиляции.

Всасывающая вентиляция необходима также для борьбы с рудничной пылью, опасной по силикозу. Проветривание всасыванием загрязнённого воздуха целесообразно производить в забоях выработки с протяжённостью свыше 200 метров.

1. Расчёт потребного количества воздуха для проветривания тупикового забоя производится по следующим формулам:

1) по количеству работающих людей в забое:

Q_л = Z * n * q_л, м³/мин;

Где: Q_л — количество потребного воздуха в забой, м³/мин;

Z — коэффициент резерва 1,3;

n — количество работающих людей в забое;

q_л — норма подачи воздуха на одного человека по ЕПБ, 6 м³/мин;

Q_л = 1,3 * 3 * 6 = 23,4 (м³/мин).

2) Определение количества воздуха поступающего в забой при нагнетающем способе проветривания:

Q_наг= 21,4/t * А * V, м3/мин;

Где: Q_наг — требуемое количество воздуха, м³/мин;

t — время проветривания забоя по ЕПБ, мин;

А — расход ВВ за цикл, кг;

V — объем проветриваемой выработки, м³;

Q_наг = 21,4/30 * V25 * 1272= 127,2 (м³/мин).

3) По выносу пыли:

Q_п = 60 * V_min * S_св, м³/мин;

Где: Q_п — потребное количество воздуха по выносу пыли, м³/мин;

V_min — установленная скорость воздуха по выработке (ЕПБ) 0.25 м/с;

S_св— площадь поперечного сечения выработки в свету, 10,6 мм²;

Q_n = 60 * 0,25 * 10,6 = 159 (м³/мин).

2. Производительность вентилятора:

Q_вент = Р * Q_вс, м³/мин

Где: Q_вент — производительность вентилятора, м³/мин;

Р — коэффициент утечки воздуха;

Q_вс — требуемое количество воздуха в забой, м³/мин;

Q_вент = 1,11 * 9,5 = 10,55 (м³/мин).

3. Подсчёт депрессии трубопровода:

R_тр = ( * L_ТР * Р_ТР * (Q_вент /60)²) / S_tp³, Па;

Где: R_tp — депрессия трубопровода, Па;

— коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода;

L_ТР — длина трубопровода, м; Р_ТР — периметр трубопровода, м.

Р_ТР = р * d, м;

Где: d — диаметр трубопровода, м;

Ртр = 3,14 * 0,4 = 1,3 (м).

Q_вент — производительность вентилятора, м³/мин;

S_tp — сечение трубопровода, м;

S_tp = р * d²/4 = 3,14 * 0,4²/4 = 0,1 (м).

R_тр = (0,45 * 300 * 1,3 * (19,2/60)²) / 0,1³ = 17,97 (Па).

6. Расчёт погрузки породы из забоя

Погрузка породы является одной из самых трудоёмких операций в горнопроходческом цикле работ. На уборку породы в механизированных проходках при проведении горизонтальных выработок затрачивается около 35 — 40% от общего времени цикла.

В состав уборки породы входят операции: погрузка породы машинами непосредственно в рудничные вагонетки, откатка гружёных вагонов до обменного пункта или к пунктам разгрузки, обмен гружёных вагонеток на порожние, а также подготовительно-заключительные работы.

Для уборки породы из забоя при наличие рельсовых путей в выработке применяем погрузочные машины типа ПНБ3 в сочетании с рудничными вагонетками ВГ — 4

* Определим объем взорванной породы

V_п = S_пр * l_шп * , м³

Где: S_пp — площадь поперечного сечения в проходке, м²;

l_шп — глубина шпура, м;

— коэффициент использования шпура;

V_п= 11,7 * 2,5 * 0,9 = 26,33, м³

1. Производительность в час:

Р_ч = 3600/t_ц * V_л* П_л * К_нл * K_ив , м³/ч

Где: Р_ч — производительность погрузочной машины в цикле, м³/час;

t_ц — продолжительность одного цикла черпания, сек;

V_л — объем лап, м³;

К_нл — коэффициент наполнения лапы;

K_ив — коэффициент использования времени;

П_л— количество лап;

Р_ч = 3600/3 * 0,04* 2 *0,5 * 0,8 = 38,4 (м³/ч)

1.1. Производительность в смену:

Р_см = Т_см* Р_ч, м3/час

Где: Р_см — производительность в смену, м³/час;

Т_см — продолжительность смены, час;

Р_ч — производительность погрузочной машины в цикле, м³/час;

Р_см = 7 * 38,4 = 268,8 (м³/час).

1.2 Продолжительность уборки породы при непрерывной работе машины:

t_погр = S_ч * l_шп * n * 1,3/Р = 11,7 * 2,5 * 0,9/38,4 = 0,7 (ч)

При погрузке всего объема взорванной породы в один состав, время уборки увеличивается на общее время, вследствие замены груженых вагонеток на порожние, т. е. на величину

t = t₁(n₁ - 1), час

Где: n₁ — количество вагонеток

n₁ = V_n/V_ваг * n = 26,33/3 * 0,9 = 9 (шт.)

t = 0,7 * (9 - 1) = 5,6 (час)

7. Расчет паспорта крепления

Горные породы внутри земной коры находятся в состоянии напряжённого равновесия, которое называется сжатием каждой частицы породы под действием веса вышележащих толщ. При проведении выработок такое напряжённое равновесие пород нарушается. Вокруг выработок начинается деформация пород, проявляющаяся в пригибании и растрескивании их и в обрушении. Чтобы не допустить развития значительных деформаций и обрушения пород, в проводимой выработке будет возводиться комбинированная крепь, штанги и набрызг-бетон. Крепь будет препятствовать обрушению пород, испытывая давление горных пород.

Величина горного давления зависит главным образом от физико-механических свойств горных пород, формы и размеров поперечного сечения выработки, а также от глубины расположения выработки от поверхности.

Вопрос определения прочных размеров крепи является весьма важным вопросом горнопроходческого дела.

Паспорт крепления должен обеспечивать максимальную безопасность и наибольшую устойчивость выработки при наименьшем расходе материалов и рабочей силы.

Крепь горных выработок при их проведении должна возводиться в соответствии с паспортом крепления, который составляется начальником участка и главным инженером шахты и утверждается главным инженером треста.

Паспорт крепления:

1. S_kp = S_ч — S_cb=11,4 — 10,06 = 0,8 м³

2. V_бетон = S_кр * L = 0,8 * 150 = 120 м³

Для нанесения набрызг-бетонной крепи используем машину БМ-60.

8. Расчёт паспорта организации труда

Продолжительность цикла — 1 смена. Расчету с составлением графика цикличности предшествует выбор целесообразного способа проведения выработки и средств механизации, определения поперечного сечения выработки, составление паспорта БВР и паспорта крепления.

Основными процессами цикла являются:

бурение шпуров;

заряжание и взрывание;

проветривание;

уборка породы;

возведение крепи;

настилка рельсового пути.

Проектирование цикличной организации работ в забое:

1. Определение объёма работ по каждому рабочему процессу:

1) Бурение шпуров:

V_бур = N * l_шп , шп. м;

Где: V_бур — объём работ на бурение шпуров, шп. м;

N — количество шпуров, шт;

l_шп— длина шпура, м;

V_6yp = 34 * 2,5 = 85 (шп.м).

2) Уборка породы:

V_уб⁼ S_пр * l_шп * , м³;

Где: V_уб — объём работ на уборку породы, м³

S_np — площадь поперечного сечения выработки в проходке, 11,7 м²;

l_шп — длина шпура 2,5 м;

— коэффициент использования шпуров 0,9;

V_уб = 11,7 * 2,5 * 0,9 = 26,33 (м³).

3) Крепление:

V_kp = l_шп * * l, рам;

Где: V_кр — объём работ на крепление, рам;

l_шп — длина шпура 2,5 м; - коэффициент использования шпуров 0,9;

l — расстояние между рамами, 0,8 м;

V_кр = 2.5 * 0,9 * 0, 8 = 1,8

4) На проходку водоотливной канавки:

V_вк = S_кан*l_шп * , м³

V_bk = 0,2 * 2, 5 * 0,9 = 0,5 (m³)

2. Определение трудоёмкости работ по каждому рабочему процессу:

1) Бурение шпуров:

q_бур = V_бур/Н_бур, чел. смен;

Где: q_6yp — трудоёмкость работ на бурение, чел. смен;

V_6yp — объём работ на бурение шпуров, 85 шп. м;

Н_бур — часовая норма выработки на бурение, смен;

q_6yp = 85/22,4 = 3,8 чел. смен;

2) Уборка породы:

q_уб=V_уб/Н_уб, чел. смен;

Где: q_уб — трудоёмкость работ на уборку породы, чел. смен;

V_уб — объём работ на уборку породы, м³;

Н_бур — часовая норма выработки на бурение, смен;

q_y6 = 26,64/43,12 = 0,62 (чел. Смен)

3) Крепление:

q_кр = V_кр/Н_кр, чел. смен;

Где: q_кр— трудоёмкость работ на крепление выработки, чел. смен;

V_кр — объём работ на крепление, рам;

Н_кр— часовая норма выработки на крепление выработки, смен;

q_кр = 11,5/8,22 = 1,4 (чел. смен).

4) Настилка рельсовых путей:

q_pn = V_кр/Н_кр, чел. смен;

Где: q_pn — трудоёмкость работ на настилку рельсового пути, чел. смен;

V_кр — объём работ на настилку рельсового пути, м³;

Н_кр — сменная норма выработки на настилку рельсового пути, смен;

q_кр = 2,25/12,9 = 0,2 (чел. смен)

5) Проходка водоотливной канавки:

q_вк = V_вк / Н_вк, чел. смен;

Где: q_вк — трудоёмкость работ на проходку водоотливной канавки, чел. смен;

V_вк — объём работ на проходку водоотливной канавки, м³;

Н_вк — сменная норма выработки на проходку водоотливной канавки, смен;

q_вк = 0,5/5,2 = 0,1 чел. Смен

3. Определение суммарной трудоёмкости работ на один цикл:

У_q = q_бур + q_уб +q_кр, чел. смен;

Где: У_q — суммарная трудоёмкость работ на один цикл, чел. смен;

q_6yp — трудоёмкость работ на бурение, чел. смен;

q_уб — трудоёмкость работ на уборку породы, чел. смен;

q_кр — трудоёмкость работ на крепление выработки, чел. смен;

Уq = 1,4 + 3,8 + 0,62 + 0,1 + 0,2 = 6,12 (чел. смен).

4. Определение количества рабочих на одну смену:

n₁ = n/T_ц, чел.;

Где: n₁— количество рабочих на смену, чел;

n — количество рабочих на цикл, чел;

Т_ц — продолжительность цикла в сменах;

n₁ = 6/1 = 6 (чел).

5. Определение продолжительности выполнения отдельных рабочих процессов: 1) Бурение шпуров:

t_бyp = (Т_см * q_6yp) / (n * К), час;

Где: t_бyp — продолжительность бурения шпуров, час;

Т_см — продолжительность смены, час;

q_бур — трудоёмкость работ на бурение, чел. смен;

n — количество рабочих на бурение шпуров, чел;

К — процент выполнения нормы выработки;

t_бур=(7 * 3,8) / (6 * 0,98) = 4,5 (час).

2) Уборка породы:

t_y6 = (Т_см * q_yб) / (n * К), час

Где: t_уб — продолжительность уборки породы, час;

Т_см — продолжительность смены, час;

q_уб — трудоёмкость работ на уборку породы, чел. смен;

n — количество рабочих на уборку породы, чел;

К — процент выполнения нормы выработки;

t_y6 = (7 * 0,6) / (6 * 0,98) = 0,7 (час).

3) Крепление:

t_kp = (Т_cм * q_кр) / (n * К), час;

Где: t_kp— продолжительность возведения крепления, час;

Т_см — продолжительность смены, час;

q_кр — трудоёмкость работ на крепление выработки, чел. смен;

n — количество рабочих на крепление выработки, чел;

К — процент выполнения нормы выработки;

t_kp = (7 * 1,4)/(6 * 0,98) =1,6 (час).

4) Настилка рельсового пути:

t_pп = (Т_см * q_рп) / (n * К), час;

Где: t_pn — продолжительность настилки рельсового пути, час;

Т_см — продолжительность смены, час;

q_pn — трудоёмкость настилки рельсового пути, чел. смен;

n — количество рабочих на настилку рельсового пути выработки, чел;

К — процент выполнения нормы выработки;

t_pn = (7 * 0,2) / (6 * 0,98) = 0,2 (час)

5) Проходка водоотливной канавки:

t_вк = (T_см * q_вк) / (n * К), час;

Где: t_вк — продолжительность проходки водоотливной канавки, час;

Т_см — продолжительность смены, час;

q_вк — трудоёмкость настилки рельсового пути, чел. смен;

n — количество рабочих на проход водоотливной канавки выработки, чел;

К — процент выполнения нормы выработки;

t_вк = (7 * 0,1) / (6 * 0,98) = 0,1 (час)

6. Определение фактической продолжительности цикла:

Т_ц' = t_6yp + t_y6 + t_кр, час;

Где: Т_ц' - фактическая продолжительность цикла, час;

t_бур — продолжительность бурения шпуров, час;

t_y6 — продолжительность уборки породы, час;

t_kp — продолжительность возведения крепления, час;

Т_ц' = 4,5 + 0,7 + 1,6 + 0,2 + 0,1 = 7,1 (час).

Время на заряжание и взрывание составляет 0,5 часа.

Время на проветривание забоя по ЕПБ рекомендуется проветривать не менее 0,5 часа. По полученным данным составляем график цикличности организации работ.

9. Мероприятия по безопасному производству проходческих работ в забое

При проведении горизонтальных выработок площадь обнажения пород обычно ограничена, поэтому работы в них относительно безопасны.

Основными причинами травматизма при выполнении проходческих операций могут быть:

1) образование заколов и вследствие этого обрушение отдельных кусков породы из кровли незакреплённого забоя, если он недостаточно обобран от ослабленной и отслоившейся породы;

2) невыполнение требований нормальной эксплуатации бурового оборудования горнопроходческих машин, водно-воздушной и электрической сети;

3) неисправности вследствие отсутствия надлежащего надзора и ухода за транспортными устройствами, рельсовыми путями и оборудованием;

4) работа в забое с неисправными или затупленными инструментами (кайла, лопаты, отбойные молотки, буры, режущие инструменты и др.);

5) работа без защитных средств (рукавиц, касок, очков наколенников и др.).

Во избежание травматизма при выполнении проходческих работ необходимо строго руководствоваться утвержденным проектом и правилами безопасности.

Перед началом работы каждой смены техник или инженер, осуществляющие горный надзор, должны проверить, устойчива ли кровля, надёжна ли крепь, нет ли трещин и заколов, по которым может произойти обрушение породы. При наличии отслоений и трещин ослабленную породу отбивают ломиком; если этого сделать нельзя, то слабые места подкрепляют крепью.

В начале бурения рабочий продувает сжатым воздухом шланг и присоединяет его к перфоратору, затем производится его проверка на пригодность к работе; в случае неисправности шланг и перфоратор заменяются запасными. Во избежание выпадения бура из держателя, забуривание на глубину первых 2−3 см. углубки шпура производится при слабых и редких ударах поршня. Для этого в начале бурения воздушный кран открывают неполностью. При смене буров нужно остерегаться произвольного и внезапного включения крана сжатого воздуха у перфоратора. При внезапном включении перфоратор может вырваться из рук бурильщика и ударить его или кого-либо из находящихся поблизости рабочих.

После прекращения бурения и на время перерыва в работе бур из перфоратора вынимают.

Для уборки и раскайловки породы пользуются исправным и хорошо заправленным инструментом.

Перед погрузкой породы проверяют, прочно ли стоит на рельсах вагонетка и не может ли она скатиться по концам рельсов на породу. Чтобы избежать схода вагонетки с рельсов при погрузке, рекомендуется под колёса помещать деревянные подкладки.

Вагонетку загружают не выше её верхней кромки, так как выступающие поверх вагонетки куски породы во время движения по выработкам могут задеть за переклад дверного оклада и прочее, в результате чего вагонетка может сойти с рельсов; может также произойти авария с проводами электрической сети или воздухопроводами.

При скреперной погрузке породы, тщательно следят за прочностью крепления головного блока в забое, т.к. в момент сильного натяжения каната штырь или распорная колонка с блоком могут быть вырваны из гнезда и задеть находящихся вблизи рабочих.

В процессе погрузки погрузочными пневматическими машинами, рабочие должны находиться вне зоны падения кусков породы из ковша в момент его опрокидывания.

Кроме того, следят, чтобы не было неплотностей в соединениях воздухоподводящей сети, т.к. удар струёй воздуха также может вызвать травмирование.

Для нормальной гигиенической работы на руднике, необходимы следующие условия:

1) хорошее проветривание забоев: рудничная атмосфера по содержанию в ней кислорода должна быть максимально приближена к обычным условиям, в которых люди находятся на земной поверхности;

2) достаточное освещение рабочего места при помощи искусственных источников света;