Организация буровзрывных работ и крепления породы в забое

1.Обоснование принятых решений

При выборе способа проведения горной выработки необходимо учесть, что квершлаг проходит по породе с крепостью пород 5−6. В связи с этим данную выработку проходим буровзрывным способом.

• Опираясь на техническую характеристику буропогрузочных машин (применительно к моим условиям) выбираю ППН-1С. Буропогрузочная машина обеспечит максимальный уровень механизации процесса бурения и погрузки породы, высокую производительность с минимальной стоимостью.

1.1 Определение сечения выработки

Для выполнения поставленной задачи по проведению горной выработки изначально производим расчет технологии проведения выработки: определение её сечения и сопоставление с заданными параметрами. Размеры выработки подбирают в соответствии с правилами безопасности. Высота прохода не должна быть меньше 1,8 м., расстояние от вагонетки до стены противоположной стороне прохода людей не должно быть меньше 0,2 м., вентиляционные и другие трубы на высоте не менее 2,0 м. Следуя этим требованиям принимаем S в свету =8,14 м² и h =2м. Площадь сечения вчерне подбираем с учетом ширины рамы крепления, величины забутовки закрепленного пространства и т. д. Площадь вчерне принимаем S в черне =8,98 м².

2.Расчет паспорта БВР

Буровзрывные работы при строительстве горизонтальных выработок должны обеспечить разрушение горных пород в объеме проектного контура выработки при условии равномерного дробления и минимального разброса породы по выработке. Поэтому необходимо правильно выбрать взрывчатое вещество, величину и конструкцию заряда в шпурах, глубину, число и расположение шпуров, а также тип бурильных установок.

Взрывчатые вещества и средства для осуществления взрыва.

Взрывчатые вещества, применяемые при ведении взрывных работ в подземных условиях, должны обладать высокой работоспособностью. В связи с тем, что шахта опасная по газу и пыли (1 категория по газу), в качестве ВВ будем использовать АП5-ЖВ.

Таблица 2.1 Характеристики АП5-ЖВ

область применения — шпуровые заряды в сухих и мокрых забоях, опасных по взрыву газа и пыли;

вид упаковки — патроны (d=36 мм, m=300 г);

плотность ВВ в патронах — 1 г/см³;

работоспособность — 330 см³;

При электрическом способе инициирования ВВ в качестве средств для осуществления взрыва, принимаем электродитонаторы.

Расход и величина заряда ВВ Отклонение величины удельного расхода ВВ от оптимального значения вызывает некачественное оконтуривание выработки и неравномерное дробление горных пород, образование интенсивной трещиноватости, снижение производительности труда проходчиков. Поэтому очень важно правильно рассчитать величину удельного расхода ВВ, от которой в дальнейшем будет зависеть и количество шпуров, обеспечивающих отбойку породы. При проходке будем применять колонковый заряд, в котором патроны располагаются вплотную друг к другу. Для достижения более высокого коэффициента использования шпура (КИШ) принимаем обратное инициирование заряда.

Удельный расход ВВ определяется из формулы:

m

m=1, для диаметра патрона =36 мм.

Расход ВВ на расчетную величину продвижения забоя за цикл определяется как произведение объема породы, на удельный расход ВВ.

Удельный расход ВВ АП5-ЖВ Средняя масса заряда в шпуре

q_ср=27,6/22=1.23 Принимаем величину заряда: в отбойном шпуре=1,23 кг в оконтуривающем шпуре=1,05 кг во врубовом шпуре =1,41 кг Глубина бурения и конструкция заряда Глубина бурения является одним из основных параметров, от которого зависят эффективность буровзрывных работ, продолжительность проходческого цикла, что в конечном итоге определяет технико-экономические показатели проведения выработок.

Глубина бурения определяется следующим образом:

Принимаем следующие значения заданных параметров:

v=70 м/мес., t_ц=12 часов, m=25 дней, b=18 часов, з=0,9

Конструкция заряда (размещение заряда ВВ по длине шпура, расположение электродетонатора в заряде, соотношение диаметров патронов ВВ и шпура) должна обеспечить отбойку на полную глубину шпура, качественное оконтуривание поперечного сечения выработки. При проведении горизонтальных горных выработок используется колонковый заряд, длина которого значительно превышает его диаметр. Диаметр патрона составляет 36 мм.

Количество и расположение шпуров.

К расчетному количеству шпуров добавляем 1 шпур для проходки водоотливной конавки (этот шпур бурится под углом на проектную глубину водоотливной канавки, взрывается одновременно с оконтуривающими шпурами). Оптимальная схема расположения шпуров в забое обеспечивает максимальный коэффициент использования шпуров при минимальных расходах ВВ и объемах бурения. Расположение шпуров зависит от крепости и структуры породы, формы и размеров поперечного сечения выработки, количества обнаженных поверхностей, применяемого бурового оборудования и способа взрывания. Схема расположения шпуров представлена на основном чертеже, который прилагается к пояснительной записке. Число врубовых шпуров при среднем коэффициенте крепости 6 и площади сечения выработки (в проходке) менее 8,98 м² принимается равным 4. Тогда по остальным линиям взрыва распределяем (отбойные и оконтуривающие шпуры) 18 шпуров. Бурение шпуров занимает от 20 до 35% общей продолжительности проходческого цикла и осуществляется с помощью ручного перфоратора ПР-30.

3. Расчет местного проветривания выработки

Для создания комфортных условий труда проходчиков выработка на всем протяжении должна проветриваться свежим воздухом. При этом по правилам безопасности воздух у забоя должен содержать:

22% кислорода

?71% азота

?0,005% углекислого газа

?0,0001% угарного газа

Нагнетательная схема проветривания получила наибольшее распространение, при которой свежий воздух вентилятором ВМ-4 по трубам нагнетается в забой выработки. Происходит интенсивное перемешивание свежего воздуха с воздухом, находящимся в призабойной части выработки, и эта смесь по выработке перемещается в исходящую струю воздуха. Дальность действия струи зависит от поперечного сечения выработки и скорости исходящей из труб струи воздуха. При нагнетательной схеме применяю гибкие трубы, которые обладают следующими достоинствами (по сравнению с металлическими):

меньшее число стыков, снижающее утечки воздуха и трудоемкость монтажа

малая масса (масса 1 м трубы 1,8−4,7 кг)

низкая стоимость

удобство при транспортировке и монтаже

Вентиляционные трубы следует прокладывать прямолинейно с плотным соединением стыков, исключающим утечки воздуха. Гибкие трубы должны быть натянуты, и не иметь складок и скручивания.

Стоит отметить, что такой способ проветривания далеко не идеален, поскольку люди, работающие в начальной и центральной части выработки дышат загрязнённым воздухом, идущим из призабойной зоны. В связи с тем, что горная выработка рассчитана не более чем на 150 м. Из экономических соображений принимаем именно этот способ проветривания.

Общий расход воздуха по ВВ:

Общий расход воздуха по наибольшему числу людей, одновременно работающих в горной выработке:

n — число одновременно работающих в забое людей Общий расход воздуха по минимальной скорости движения воздуха v _min, принимаемый в соответствии с ПБ:

В результате вычислений получили 3 значения:

Q_{З (1)}=90 м³/мин

Q_{З (2)}=60 м³/мин

Q_{З (3)}=79,5 м³/мин

Q_ВМП=Q max=90 м³/мин Определим потребную подачу вентилятора:

Рассчитываем депрессию трубопровода (напор вентилятора):

H_в=R_тр* (Q_в^потр)²+Hм

Hм=20%(R_тр* (Q_в^потр)²)=53,25 Па

R_тр— аэродинамическое сопротивление (при d=600 мм, длине 150 м R_тр=85 (из табл.)

Н_в=1,77² 85+147,9=887,6Па Исходя, из полученных значений выбираем вентилятор

Qв=2,95 м/сек

Н_в=887,6Па (принимаем вентилятор ВМ-4)

4. Уборка породы

После выполнения БВР и проветривания приступаем к уборке горной массы.

Для погрузки породы будем использовать погрузочную машину переодического принципа действия ППН-1. Принцип работы заключается в следующем — рабочий орган машины выполняет погрузку горной массы на конвейер. Фронт погрузки данной машины неограничен, а техническая производительность при погрузке породы составляет 0,8 м³/мин.

Таблица 4.1Техническая характеристика электровоза 4,5АРП-2м

Таблица 4.2Характеристика вагонетки ВГ-1,4

Таблица 4.3Буропогрузочная машина ППН-1С

5. Возведение крепи

Возведение постоянной крепи является наиболее ответственным и трудоемким процессом при проведении горных выработок. В общих затратах труда и времени в проходческом цикле процесс крепления занимает 30−60% в зависимости от типа и конструкции крепи.

6. Водоотлив

При проведении горных выработок наиболее часто характерно такое явление как водоприток с того или иного участка шахтного поля. Именно поэтому выработка в своей конфигурации должна иметь водоотливную канавку. Форма и размеры сечения канавки выбираются в зависимости от ожидаемого водопритока, свойства пород, типа крепи, размеров выработки и ее срока службы.

Канавка имеет трапециевидное сечение и располагается со стороны прохода для людей. Т.к. f= 6, то одновременно с взрывом заряженных шпуров в забое необходимо зарядить и взорвать в почве выработки еще один шпур, пробуриваемый в месте расположения канавки. После уборки породы канавка оформляется до проектного сечения отбойными молотками. После этого водоотливную канавку перекрывают деревянными настилами, в неустойчивых породах её обсаживают или цементируют. По водоотливной канавке вода самотёком вытекает из выработки.

7. Настилка рельсовых путей

Для бесперебойной работы проходческих машин вблизи от забоя настилают временные рельсовые пути, которые по мере продвижения забоя заменяют постоянными. Настилку временного пути производят отдельными звеньями в виде отрезков рельсов длиной 1−2 м, привариваемых к металлическим шпалам из швеллера # 16−20, или путем применения выдвижных рельсов длиной 4 или 8 м. Верхнее строение пути состоит из балластного слоя, шпал, рельсов и скреплений. Настилку постоянного пути начинают с разбивки оси пути на почве выработки и установки на стенах ее реперов с отметкой проектного положения головки рельса. Рельсы массой 33 кг костылями пришивают к деревянным шпалам через подкладку, а с ж./б. шпалами соединяют болтами. Под шириной колеи понимается расстояние между внутренними рабочими канатами рельсов. Шпалы укладываются через 1 метр друг от друга на балласте из гравия крупностью 3 — 20 мм или из щебня крупностью 20 — 40 мм. Толщину балластового слоя равную 200 мм. Шпалы утапливают в балластный пласт на 2 / 3 высоты. Настилку постоянного рельсового пути начинают с разбивки оси пути и установки через каждые 10 м реперов на стенке выработки на высоте 1 м от проектного положения головки рельса. Затем производят планировку полотна пути, укладывают на расстоянии 0,7 м друг от друга деревянные шпалы. Уложенные на шпалы рельсы скрепляют при помощи балок и болтов с ранее установленными рельсами. Рельсы костылями пришивают к деревянным шпалам. Ширину колеи проверяют путевыми шаблонами. Затем засыпают балласт между шпалами; домкратами поднимают их и рихтуют путь, под шпалы подбивают балласт толщиной 90 мм. Пространство между шпалами засыпают на 2/3 толщины шпалы, предварительно выверив угол.

В качестве балласта применяют щебень крупностью 20−40 мм или гравий крупностью 3−20 мм с содержанием примесей и пыли не более 20%. Рельсовому пути придают уклон 0,003−0,005 в сторону откатки грузов.

Путеукладочные работы будут выполняться с использованием ручных инструментов, что объясняется высокой стоимостью и большой массой путеукладочных комплексов.

8. Наращивание коммуникаций

Трубопроводы воды и сжатого воздуха располагают со стороны прохода людей на высоте 2000 мм. Такое расположение облегчает монтаж и дальнейшую эксплуатацию, предохраняет их от повреждения. Трубопроводы воды (диаметром 100 мм) и сжатого воздуха (диаметром 150 мм) монтируют в плеть из труб длиной 5 м на фланцах и поднимают на высоту 2000 мм стоечным трубоподъемником. Все проходчики снабжены индивидуальными аккумуляторными светильниками. Наращивание вентиляционных труб производится рабочими в определённое отведённое для этой операции время. Став вентиляционных труб должен отставать от забоя на 8−12м (по ПБ). Для уменьшения утечек воздуха качество сбора вентиляционного става должно быть высоким. Применяются трубы диаметром 0,6 м.

9. Расчет графика организации работ

Организация работ является одним из главных факторов повышения технико-экономических показателей. График позволяет рассчитать оптимальное количество рабочих для проходки забоя и эффективно распределить выполняемых работ. В связи с этим можно сказать, что график организации работ является главным документом для выполнения поставленной задачи в кротчайшие сроки.

Рассчитаем продолжительность цикла

где

t_см-длительность рабочей смены (6ч)

m-количество рабочих дней в месяц (25 дней)

bколичество рабочих смен в сутки (2 смены)

l_ц— продвигание забоя за цикл, равное средней величине шпура (1,6 м)

Lзаданное месячное продвигание забоя (70 м) Поскольку длительность рабочей смены составляет 6 ч., продолжительность цикла целесообразно принять равной 12 часам.

Трудоемкость процессов в табличной форме Таблица 9.1

Рассчитаем количество проходчиков в смену Целесообразно принять в смену 2 проходчика

Коэффициент, учитывающий сокращение времени Т_в — продолжительность ненормированных процессов

К ненормированным процессам относят:

заряжание;

взрывание;

проветривание Продолжительность заряжания шпура:

На заряжение и взрыв всех шпуров по забою при любых горно-геологических условий уходит 28 минут. Для проветривания выработки требуется 20 минут. Таким образом, общее время ненормированных процессов составит 0,8 час.

Количество времени на каждый процесс

n_i — проходчиков на отдельный процесс;

q_i— трудоемкость Время на бурение (4 проходчиков)

Уборка горной массы (4 проходчиков) Укладка рельсового пути, разработка водоотливной канавки, оформление канавки, наращивание вентиляции считаем общей формулой. (4 проходчика) Расчет технических показателей

К основным технико-экономическим показателям относят:

Длина выработки (задана в проекте)

L=150 м Площадь в свету (в проекте)

S_св=8,14 м²

Площадь в проходке (в проекте)

S_пр=8,98 м²

Месячная скорость (в проекте)

V_мес=70м/мес

H_комп.=1,6/2,7=0,6м/чел.смену

n=1,6/2=0,8м/чел.смену

10. Техника безопасности и охрана труда

На всех горных предприятиях (особенно на шахтах опасных по газу и пыли) должны строго соблюдаться правила техники безопасности (ПТБ). Все проходчики обязаны быть ознакомлены с правилами ТБ. Этому вопросу должно уделяться особое внимание. Особенно строго должны соблюдаться ПТБ во время заряжания шпуров и взрывных работ.

На шахтах должен вестись учет всех лиц, спустившихся в шахту и вышедших из нее.

Все лица во время пребывания в шахте должны быть в исправных защитных касках, спецодежде и обуви и иметь при себе необходимые средства защиты.

Всем лицам, спустившимся в шахту должны выдавать исправные, индивидуально закрепленные самоспасатели.

Все горные выработки должны быть своевременно закреплены в соответствии с утвержденными проектами и паспортами.

Ширина проходов для людей в горных выработках, зазоров между транспортными средствами и крепью, а также между различными транспортными средствами должна соответствовать стандартным величинам (они приведены в ПТБ).

Отставание постоянной крепи от забоев подготовительных выработок не должно быть более 3 метров.

Содержание кислорода в воздухе выработок, в которых находятся люди, должно составлять не менее 20% (по объему).

Скорость воздуха не должна превышать допустимых величин.

В действующих горных выработках температура и влажность воздуха должна соответствовать нормам.

Расширение пути допускается не более чем на 4 мм и сужение не более чем на 2 мм против нормально установленной рельсовой колеи.

Особенно строго должны соблюдаться ПТБ при заряжании и взрывании горной породы.

При взрываниилюди и техника должны находиться на безопасном расстоянии.

Взрывание производиться только после 3-х предупредительных свистков.

Доставка средств взрывания к забою производится в специальных сумках.

За правильность заряжания шпуров отвечает мастер-взрывник.

К управлению машинами допускаются лица, имеющие специальное удостоверение и прошедшие инструктаж по безопасному применению оборудования с дизельными двигателями в подземных условиях.

Во время работы машин необходим постоянный контроль за содержанием вредных компонентов в выхлопных газах дизельных двигателей, пыли в воздухе, уровнем шума и вибрации, освещением и креплением выработок. Лабораторный анализ выхлопных газов производят через день, а контроль рудничной атмосферы — ежесуточно.

буровзрывной выработка крепь

Вяльцев. Технология, строительство горного предприятия в примерах и задачах. — М.: Недра, 1981. 240 с.

Единые правила безопасности при взрывных работах. — М.: Недра, 1976. — 240 с.

Строительство и реконструкция горных предприятий. Сост. Конокотов Н. С., Очкуров В. И., Очнев В. Н. C-Пб, СПГГИ, 2000 г.

Килячков А. В Технология горного производства.-М.:Недра, 1992.-3с.

Яцких В.Г., Спектор Л. А., Кучерявый А. Г. Горные машины и комплексы. — М.: Недра, 1984. — 415 с.

Справочник. Единые нормы выработки и времени для шахт и рудников горно-добывающей промышленности.