Разрушение горных пород взрывом

Министерство образования и науки РФ Федеральное агентство по образованию Иркутский государственный технический университет Расчетно-графическая работа Тема: «Разрушение горных пород взрывом»

Выполнил студент группы ГП-07−1

Батжаргал Зоригт

Проверил преподаватель: Томашев.Г.С г. Иркутск 2009

ГЛАВНЫЕ ВСКРЫВАЮЩИЕ ВЫРАБОТКИ Главными вскрывающими выработками являются шахтный ствол и штольня. Кроме главных выработок, для вскрытия применяются вспомогательные стволы, служащие для целей вентиляции и как дополнительный выход на поверхность; квершлаги, соединяющие главный и вспомогательные стволы с месторождением. Для вскрытия нижележащих горизонтов и отдельных участков рудного тела проходят слепые стволы, капитальные восстающие, уклоны.

Характеристика главных вскрывающих выработок. Главные вскрывающие выработки служат для транспортирования полезного ископаемого на поверхность, вентиляции, передвижения людей, доставки материалов, оборудования и для других целей.

Ввиду ответственного назначения выработок вскрытия и большого срока их службы важен правильный выбор их формы, размеров сечения и способа крепления.

При выборе формы сечения и способа крепления необходимо исходить из минимальной суммы затрат по проведению и креплению выработки с расходами по ремонту крепи, транспорту и вентиляции за всевремя существования.

Размеры поперечного сечения выработки должны быть достаточными для нормальной работы транспорта, безопасного и удобного передвижения людей, доставки материалов и оборудования, а также должны обеспечивать прохождение необходимого ковичества воздуха.

Штольни имеют сводообразное, трапециевидное, режепрямоугольное сечениеи проводятся с уклоном 0,001−0,008 в сторону устья. Длина штолен достигает нескольких километров. Например, длина Мизурской штольни на Садонском руднике больше 4 км; месторождение медного рудника «Нейшенл таннел» /США/ вскрыто штольней длиной свыше 7 км.

Штольня как вскрываящая выработка имеет ряд преимуществ по сравнению с шахтным стволом:

затраты на проходку и крепление 1 м штольни в 5−7 и более раз меньше, а скорость проходки в 3−5 раз выше

транспортирование руды намного проще и дешевле, может осуществляться до обобгатительной фабрики без перегрузки руды, передвижение людей и грузов безопаснее расходы на водоотлив значительно ниже, так как движение воды происходит самотеком и водоотливных механизмов не требуется затраты на поверхностные сооружения у устья штольни значительно меньше, так как не требуестя сооружения копра, надшахтного здания и подъёмной машины ремонд крепи штольни проще и дешевле.

ВСКРЫТИЕ ШТОЛЬНЯМИ Вскрытие штольнями иеет ряд достоинств перед другими способами вскытия, поэтому, когда позвляет рельеф местности и условия залегания месторождения, этому способу отпают предпочтение. Относительно рудного тела штольни располагают по простиранию, вкрест простирания или по диагонали к линии простирания.

При вскрытии тонких месторождений по простиранию штольни проводят по руде; в мощных же месторождениях штольни обычно располагают параллельно рудному телу в пустых породах и проводят от них до месторождения квершлаги.

Расположение штолен в висячем или лежачем боку месторождения при вскрытии вкрест простирания определяется положением рудного тела относительно склона горы.

Как правило, месторождение выше уровня штольни отрабатывают несколькими этажами, поэтому возможны два варианта вскрытия.

В первом случае каждый этаж вскрывают самостоятельными штольнями, которые служат для проветривания, доставки материалов, выдачи пустой породы, передвижения рабочих. Руду с верхних этажей перепускают до нижней штольни по рудоспускам.

Во втором случае проходят только одну нижнюю штольню. Этот вариант применяется, когда по условиям залегания рудного тела на каждом этаже необходимо было бы проводить очень длинные штольни по пустым породам. Вышележащие этажи над штольней вскрывают капитальным восстающим или слепым стволом с вентиляционным и ходовым отделениями, а также клетевым подъёмом для доставки людей, материалов и оборудования. Для перепуска руды обычно устраивают несколько рудоспусков. В широких масштабах вскрытие штольнями применяется на рудниках производственного объединения «Апатит», рарабатывающих Хибинское месторождение апатито-нефелиновых руд. Штольни применяются для вскрытия не только наподземных работах, но и на карьерах.

Общая капитальная штольня Расвумчоррского рудника была проведена сечением 36 м кв. и длиной 5 км. Рудоспуски с откаточных горизонтов рудников к штольне были пройдены диаметром 5−6 м и глубиной 130−600 м.

Штольнями в СССР вскрыты Садонское полиметаллическоетесторождение, меднорудное месторождение Эль Сальвадор в Чили молибденовое месторождение Клаймакс и многие другие.

Устья штолен необходимо располагать в местах, не подверженных затоплению весенними и ливневыми водами. Размеры площадки перед устьем штольни должны обеспечивать размещение необходимых поверхностных сооружений; к площадке должны быть удобные подщездные пути. Последнее условие в гористой местности не всегда удается выполнить, и часто руду транспортируют от штольни по канатным дорогам или конвейерам.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Штольня

В = 4м — ширина Н = 2.8м — высота

— коэфициент крепости пород

— продолжительность возведения крепи Обводненность = да

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТОК

1.1 Определение площади поперечного сечения Площадь поперечного сечения выработки вчерне с достаточной для дальнейших расчетов точностью определяется по форме

— коэфициент, зависящий от формы поперечного сечения выработки где — высота свода выработки, м

1.2 Определение периметра поперечного сечения выработок Для прямоугольно-сводчатой формы поперечного сечения выработки где? СВ — высота свода выработки, м,

2. ВЫБОР ВВ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ВВ И ЧИСЛА ШПУРОВ НА ЦИКЛ Тип взрывчатого вещества, для проведения выработки, выбирается из перечня ВВ. Целесообразно, в крепких породах применять наиболее высокоэнергетические ВВ (как правило, они более дорогие), а в слабых — ВВ с более низким значением идеальной работы взрыва (как правило, они бодее дешевые). В моем случае (крепеая порода), поэтому применяю ВВ Аммонит скальный № 1.

Т.к площадь поперечного сечения S = 10.6 и, то удельный расход ВВ равен:

Т.к в моем случае ВВ не аммонит 6ЖВ, то расчетный удельный расход ВВ:

— идеальная работа взрыва принятого ВВ

Число шпуров на забой выработки:

— диаметр заряда в шпуре;

— коеффициент заполнения шпуров, принимаемый по СНиП;

— плотность ВВ в заряде.

3.ВЫБОР БУРОВОГО ИЛИ ДРУГОГО ПРОХОДЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И РАСЧЁТ ЕГО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ Т. к в моем случае вид выработки горизонтальный, а, то в качестве бурового оборудования выбираю ручные перфораторы ПП63 В.

Скорость бурения расчитывается по формуле:

Эмпирические коэффициенты определяют на основании фотохронометражных наблюдении, при отсутствии таких наблюдении (отсутствует в моем случае) принимают при ударно-поворотном бурении:

Т.к, наша формула примет вид:

— энергия удара

— число ударов

— диаметр шпура Согласно норм проектирования норматив площади забоя на одного бурильщика при бурении ручными перфораторами (сверлами) составляет 1.5−2 площади в восстающих выработках и 4−5 в горизонтальных и наклонных — число бурильщиков должно быть не более:

— норматив площади забоя поперечного сечения выработки на одного бурильщика При выборе погрузодоставочного оборудования необходимо принимать в мягких породах погрузмашины тира ПНБ, а в крепких и средней крепости породах — типа ППН.

Т.к в моем случае (крепеая порода), выбираю погрузочную машину ППН-1с.

Производительность погрузочной машины рассчитывается по формуле:

— коэффициент наполнения

— коэффициент разрыхления

— паспортная производительность погрузочной машины

— число вагонеток в составе

— емкость вагонетки

— продолжительность замены вагонеток при погрузке

Продолжительность смены состава (при применении одного состава):

— расстояние транспортировки

— скорость движения состава

— время разгрузки вагонеток и их замены под разгрузкой выработка штольня забой взрывчатый

4. РАСЧЕТ ЛИНИИ НАИМЕНЬШЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ШПУРОВЫХ ЗАРЯДОВ Определяют плотность заряжания шпуров:

Определяют коволюм взрывных газов:

Определяют давление взрывных газов в шпуре:

— температура взрыва

— объем газов взрыва

По формуле ИГД АН СССР линия наименьшего сопротивления для шпуровых зарядов:

— эмпирическии коэффициент

— предел прочности горной породы на растяжение Линия наименьшего сопротивления отбойных и оконтуривающих шпуров:

5.ВЫБОР ТИПА ВРУБА И ЕГО ГЛУБИНЫ При установлении типа вруба (клиновый или прямой) необходимо учитывать следующее: клиновый вруб обычно применяют при бурении сравнительно неглубоких шпуров (до 1.5м) ручными перфораторами или сверлами, при глубоких шпурах и при бурении буровыми установками чаще применяют прямые врубы. Достоинством клиновых врубов является то, что требования к точности обуривания у этих врубов значительно меньше, чем у прямых врубов. Точность соблюдения расстоянии между шпурами в прямых врубах по всей длине шпуров должна быть очень высокой, иначе возможно простреливание при взрывании зарядов ВВ в шпурах и как следствие — значительное уменишение коэффициента использования шпуров.

Задаются средним значением глуьины шпуров l, которую первоначально принимают равной 1.5 м или рассчитывают приближенное значение по выражению с последующим уточнением:

— коэффициент использования шпуров Глубину вруба определеяют из соотношения:

— превышение глубины вруба над средней длиной шпуров Глубину вруба, до которой можно применить простой клиновый вруб определяют по коэффициенту использования шпуров. Если расчетное значение КИШ более 0.8 принимают клиновый вруб, а если меньше — прямой вруб.

Рациональное значение угла наклона врубовых шпуров к плоскости забоя выработки:

Угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя по условиям забуривания:

— минимально допустимое расстояние между забоями врубовых шпуровъ Коэффициент использования шпуров:

— плотность горной породы

— коэффициент, определяемый экспериментально Т. к, применяем простой клиновый вруб

6.РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КЛИНОВОГО ВРУБА, ВЕЛИЧИН ШПУРОВЫХ ЗАРЯДОВ И ЧИСЛА ВРУБОВЫХ, ОТБОЙНЫХ И ОКОНТУРИВАЮЩИХ ШПУРОВ Величина заряда врубовых швуров:

— масса патрона ВВ

— число патронов во врубовых шпурах Расстояние между парами сходящихся врубовых шпуров:

Число врубовых шпуров:

Высота вруба:

Расстояние между устьями шпуров во врубовых парах:

Число оконтуривающих шпуров:

Число отбойных шпуров:

Т.к, то число оконтуривающих шпуров равен:

Значит в моем случае отбойных шпуров нет.

Величина заряда оконтуривающих и отбойных шпуров:

— число патронов в оконтуривающих шпурах (т.к нет отбойных шпуров)

Длина заряда для врубовых шпуров:

Длина заряда для оконтуривающих шпуров:

8.РАСЧЕТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЦИКЛА, РАЦИОНАЛЬНОЙ ДЛИНЫ ШПУРОВ, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ.

Вспомогатульная величина А:

— число буровых молотков ручных или на карете

— число заряжающих Производительность заряжающего:

— норма времени при заряжнии Норма выработки при заряжении и взрывании шпуров:

Вспомогательная величина :

— коэфициент переборов Вспомогательная величина :

— подготовительно-заключительное время на бурение

— вспомогательное время, затрачиваемое на забуривание в расчете на 1 шпур Продолжительность цикла:

Продолжительность процессов цикла:

Продолжительность бурения:

Продолжительность взрывных работ:

Продолжительность погрузочных работ:

Продолжительность крепления выработки:

т. к

9.РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БУРОВЗРЫВНОГО КОМПЛЕКСА Число шпуров на цикл для горизонтальных выработок при необходимости сооружения водоотводной канавки :

— число холостых шпуров

т. к применяем клиновый вруб Обшая длина шпуров на цикл равна:

Подвигание забоя выработки за один цикл:

Нормативная площадь поперечного сечения выработки в проходке:

Удельный расход бурения на 1 м проходки:

Удельный расход бурения на проходки:

Фактический объём горной массы, отбиваемой за один цикл:

Расход ВВ на цикл может измениться, т. к в каждый шпур размещают количество ВВ кратное весу патрона при заряжении патронированными ВВ, т. е целое число патронов. Кроме того добавляют ВВ на сооружение водоотводной канавки. С учетом изложенного расход ВВ на цикл составит при взрывании патронированными (аммонит скальный № 1 является патронированным ВВ):

при отсутствии водоотводной канавки; при наличии водоотводной канавки (в моем случае водоотводная канавка есть); расчитывают по формуле:

Удельный расход ВВ на 1 м проходки:

Фактический удельный расход ВВ на 1 горной массы:

Расход электродетонаторов при электрическом взрывании:

Расход капсюлей-детонаторов при электроогневом взрывании:

следовательно

Расход соединительных проводов при электроогневом и электрическом взрывании принимают на основании данных практики, а при отсутствии (в случае отсутствует) таких данных принимают:

10.РАСЧЕТ БЕЗОПАСНЫХ РАССТОЯНИИ ПО ДЕЙСТВИЮ ВЗРЫВНЫХ, ВОЗДУШНЫХ ВОЛН НА ЧЕЛОВЕКА Находим избыточное давление в воздушной, взрывной волне, распространяющейся по выработке:

1. Вспомогательная величина

— удельный заряд, участвующая в формировании воздугной взрывной волны

— величина одновременно взрываемого заряда, кг

2. Определяют избыточное давление:

R — расстояние от места взрыва, м, которая определяется по допустимому значению избыточного давления, которая составляет 10−20кПа

b = 0.035 — коэффициент шероховатости

— площадь поперечного сечения выработки в свету, по которой распространяется воздушная взрывная волна,

не входит в промежуток допустимого значения

входит в промежуток допустимого значения, следовательно допустимо.