Расчет технологической схемы проведения откаточного штрека
Расчетно-пояснительная записка
Расчет технологической схемы проведения откаточного штрека
Содержание
Введение к проекту
. Выбор формы и расчёт размеров поперечного сечения выработки
. Выбор и описание технологической схемы проведения штрека
. Выбор проходческого оборудования и его техническая характеристика
. Расчёт паспорта буро-взрывных работ (БВР)
. Расчёт паспорта проветривания забоя
. Расчёт погрузки породы из забоя
. Расчёт паспорта крепления
. Расчет организации работ и графика цикличности и вспомогательные работы
. Описание вспомогательных работ
. Стоимость проведения горной выработки
Заключение
Библиография
Введение к проекту
Раздел техники, который охватывает комплекс процессов, необходимых для извлечения из недр полезного ископаемых и их предварительной обработки, называется горным делом, а извлечение полезных ископаемых из недр - их добычей.
Горное дело изучает методы и технику ведения горных работ при эксплуатации месторождений полезных ископаемых.
Горнорудная промышленность ведёт разработку разнообразных видов полезных ископаемых, которые предназначены для удовлетворения растущих потребностей народного хозяйства. Полезные ископаемые, добываемые из недр, являются минеральным сырьём. Различают следующие виды минерального сырья: рудное - горные породы или минеральные агрегаты, содержащие какие-либо металлы; неметаллическое (нерудное) - горные породы или минералы, используемые непосредственно в промышленности или служащие сырьём для того или иного производства, но не являющиеся источником получения металла; горючее - уголь, нефть, газ, торф, сланцы (горючие), используемые как энергетическое сырьё.
Металлы и их сплавы используются в разных отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, в быту и т.д. Алюминий и магний применяются в самолётостроении, машиностроении, электротехнике и других отраслях промышленности. Никель необходим в качестве примеси в сплавах железа и цветных металлов. Олово идёт в оловянные сплавы, на покрытие жести, для пайки, на химические реактивы и т.п. Ртуть используется в медицине, химии, электротехнике и т.д. Вольфрам употребляется в электротехнике, химии, при выплавке специальных сортов стали и в производстве твёрдых сплавов. Молибден и кобальт - это необходимая добавка при выплавке особых сортов стали и твёрдых сплавов.
Платина применяется в электротехнической, химической и других отраслях промышленности. Висмутовые руды необходимы для производства лёгких сплавов. Редкие металлы, такие как германий, ниобий, тантал, титан, индий, теллур, торий, цирконий, селен и другие элементы таблицы Менделеева - применяются в электротехнике, радиотехнике, реактивной и атомной технике. Особое значение приобретает германий, полупроводниковый металл. Индий употребляется для покрытия отражателей прожекторов. Селен идёт для изготовления фотоэлементов. Титан необходим для жаропрочных сплавов, реактивных самолётов и др. Применение железа, золота, свинца и цинка широко известны в народном хозяйстве.
Для увеличения добычи полезных ископаемых необходимо на действующих и на рабочих шахтах и рудниках широко внедрять современные достижения горной науки и технике в области механизации горных работ (бурения, взрывные работы, погрузка и крепление) и новых форм организации труда.
Для автоматизации и контроля отдельных технологических процессов горного дела (вентиляция, откатка и выпуск руды, контроль устойчивости горных пород и т.п.) внедряются радиоактивные установки с использованием радиоактивных изотопов.
Роль механизации в горнорудном деле за последние годы сильно возросла и на многих рудниках достигает 90-99 %.
Буро-взрывные работы, уборка породы и другие процессы ведутся совершенными методами с применением бурильных машин с повышенным числом ударом, буровых тележек с мощными перфораторами, высокопроизводительных погрузочных механизмов, а также с использованием комплексного оборудования для отбойки о погрузки породы.
Новаторы горнорудной промышленности цветной металлургии за последние годы добились высоких показателей проходки выработок в весьма крепких породах.
Добыча твердых полезных ископаемых включает следующие стадии: вскрытие и подготовку месторождения, очистную выемку. Они предполагают выполнения ряда технологических процессов, необходимых для добыче полезных ископаемых: проведение и крепление горных выработок, очистные работы, транспортирование и подъём полезных ископаемых, проветривание горных выработок и водоотлив и т. д. Знание стадий и процессов и их взаимоувязки является необходимым условием эффективной разработки месторождений полезных ископаемых.
Полости в земной коре, образованные в результате выемки горных пород при разведке или разработке месторождения полезных ископаемых, называются горными выработками. Все горные выработки классифицируются по следующим признакам:
1.назначение:
·разведочные;
·эксплуатационные;
·хозяйственные;
2.расположение относительно дневной поверхности:
·открытые (выработки, не имеющие замкнутого контура в поперечном сечении, вследствие примыкания их к земной поверхности);
·подземные (выработки, ограниченные по всему контуру поперечного сечения горными породами);
3.положение в пространстве:
a.вертикальные;
b.горизонтальные;.наклонные
4.протяжённость:
a.протяжённые (их длина во много раз больше поперечного сечения);
b.камерные (их длина не значительно отличается от размеров поперечного сечения);
Поверхности, ограничивающие выработку, носят различные наименования. Поверхность, ограничивающая выработку снизу, называется подошвой или почвой выработки, сверху - кровлей, а с боков - стенками или боками выработки.
Начало подземной выработки, примыкающее к дневной поверхности или к другой выработке, называется устьем, а противоположный перемещающийся в результате горных работ конец её, забоем.
По направлению оси выработки измеряется её длина или протяжение. В зависимости от угла, составляемого осью выработки с горизонтом. Так и классифицируют выработки на вертикальные, горизонтальные и наклонные.
Очерёдность проведения выработок:
1.Разведочные выработки проводятся с целью обнаружения месторождений, выяснения характера залегания и определение запасов полезного ископаемого в месторождении.
2.Эксплуатационные выработки проводятся с целью добычи полезного ископаемого из месторождения подземным или открытым способом. Эксплуатационные выработки подразделяются на капитальные, подготовительные и очистные.
Капитальными называются выработки, которые имеют целью соединить месторождение с земной поверхностью, также служащие для размещения стационарного горного оборудования и машин.
Подготовительными выработками, называются выработки рассекающие месторождение полезного ископаемого на выемочные участки и блоки и таким образом подготавливающие его для очистной выемки.
Очистными называются выработки, предназначенные для добычи полезного ископаемого из месторождения.
Горизонтальные выработки подразделяются на камерообразные и штольнеобразные. Камерообразной называется горизонтальная выработка, имеющая сравнительно большое поперечное сечение и небольшую длину. Штольнеобразной называется любая горизонтальная выработка, имеющая сравнительно малые поперечные размеры по отношению к длине.
Горизонтальные штольнеобразные выработки проходятся обычно не строго горизонтально, а с незначительным подъёмом в сторону границ шахтного поля для облегчения откатки руды и сток подземных вод.
К штольнеобразным горизонтальным выработкам относятся штреки, штольни, туннели, квершлаги, орты и др.
Штреком или продольной выработкой называется горизонтальная подземная выработка, не имеющая выхода на земную поверхность и проводимая по простиранию рудного тела, а при горизонтальном его залегании в любом направлении.
Штреки (продольные выработки) подразделяются на:
1.главные, проводимые на всю длину шахтного поля ;
2.групповые, предназначенные для обслуживания разработки группы пластов, жил и других видов залежей;
.промежуточные или подэтажные, ограничивающие подэтаж блока, ярус или столб залежи.
Штрек, пройденный по пустой породе, параллельно простиранию залежи, называется полевым, а по руде - рудным. Штрек предназначен для транспортирования полезного ископаемого, пустых пород, материалов, оборудования, передвижения людей, стока воды, проветривания, прокладывания шахтных коммуникаций.
1. Выбор формы и расчёт размеров поперечного сечения выработки
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.
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 в разбежку). 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.
При наличии в выработки рельсовых путей для передвижения людей предусматривается дорожка (проход) шириной не менее 700мм, который должен выдерживаться на высоте 1800мм от уровня трапа (балластного слоя).
Исходя из конкретных условий: f =16; устойчивость - средняя; срок службы выработки - 16 лет, выбираем сводчатую форму выработки, набрызг бетонным креплением
1.Рассчитывают поперечное сечение высоты выработки.
a.Высота строения рельсового пути h0, мм
h0 = hб + hш + hп + hр , мм;
Где: h0 - высота верхнего строения пути выработки, выбирается с нормами предусматривающими ЕПБ, мм;
hб - высота балластового слоя, мм;
hш - высота шпального бруса, мм;
hп - высота подкладки под рельс, мм;
hр - высота рельсового пути, мм;
h0 = 100 + 420 + 20 + 135 = 375 (мм).
2.Высота подвижного состава h, мм
h =1650 (мм).
3.Высота прямостенного участка выработки.
h1 = 1800 (мм).
4.Высота выработки в свету.
h2 = h1+hб+1/3hш, мм;
h2 =1800+135+20+1/3*120=1995 (мм).
Где: h1 - высота прямостенного участка выработки, мм;
hб- высота балластного слоя, выбирается с нормами предусматривающими ЕПБ, мм;
hш- высота шпального бруса, мм;
5.Высота выработки в чернее.
3= h0+ h1, мм;
h3=375+1800=2175 (мм).
6.Высота сводчатого перекрытия в свету.
ч=1/3*В, мм;
ч=1/3*2250=750 (мм).
7.Высота сводчатого перекрытия в черне.
5= hч+ Ткр., мм;
5=750+50=800 (мм).
8.Расчитывается ширина выработки в свету.
В= n+A+m, мм;
В=200+1350+700=2250 (мм).
Где: В - ширина выработки в свету, мм;
n - зазор между крепью и подвижным составом, мм;
А - ширина подвижного состава, мм;
m -свободный проход для людей, мм;
9.Ширина выработки в черне.
B1=В+2* Ткр., мм;
B1=2250+100=2350 (мм).
10.Площадь поперечного сечения в свету.
Sсв.= В*(h2+0,26*В)
Sсв.= 2250*(2745+0,26*2250) =7,4 м2
11.Площадь поперечного сечения в чернее.
Sчер. = В1*(h3+0,26* В1)
Sчер. = 2350*(2960+0,26*2350) =8,3 м2
12.Скорость движения воздушного потока.
V = Qвозд / Scв, м/с;
V = 18/7,4 =2,4 м/с;
Где: V - регламентируемая правилами безопасности скорость движения вентиляционной струи по выработке, м/с;
,25 ≤ V ≥ 8,0
Qвозд - количество воздуха проходящего по выработке, м3/с;
Scв - площадь поперечного сечения выработки в свету, м2;
Так как V =2,4 м/с, то 0,25 ≤ V ≥ 8,0 удовлетворяет требованиям ЕПБ, следовательно, данное сечение рассчитано, верно.
13.Сечение в проходке .
Sпр =1,03* Sчер, м
Sпр =1,03* 8,3 =8,7 (м)
2. Выбор и описание технологической схемы проведения штрека
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.
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 стелятся 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 крепей 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 неустойчивые 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.
Откаточный штрек сечением в свету - 5,8 м квадратных, в проходке - 6,6 м квадратных, со средней устойчивостью пород и с крепостью пород по Протодьяконову - 8 предусматривается проходить буровзрывным способом.
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 из забоя, и цикл работ повторяется заново. Для бурения шпуров в данных условиях применяется переносной перфоратор типа ПП36В
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.
Выработка будет проходиться буро-взрывным методом с использованием электрического способа взрывания. Тип взрывной машинки КВП-1/100М
Электродетонаторы типа: ЭДК-8Э, ЭДКЗ-1П,ЭДКЗ-2П, взрывчатое вещество - аммонит №6ЖВ.
Для проветривания забоя, длиной 350 метров будет использоваться вентилятор всасывающего действия ВМ 5Ж.
Погрузка породы будет производиться машиной типа ППН-3 в вагонетки ВГ-4,0 и откатываться электровозом К-10.
Крепление комбинированное анкерное и набрызгбетон. Крепление анкерами будет проводиться во время проходческого цикла, а набрызгбетон возводится после полной проходке штрека другой бригадой крепильщиков.
. Выбор проходческого оборудования и его техническая характеристика
При проведении горизонтальных выработок могут применяться различные способы производства работ, определяемые свойствами горных пород, размерами поперечного сечения и назначением этих выработок.
Основными процессами проходческого цикла является бурение шпуров, заряжание и взрывание, проветривание и проведение забоя в безопастное состояние, погрузка пород, возведение постоянной крепи. Одновременно с основными процессами выполняются т вспомогательные:
Погрузка пород осуществляется при помощи погрузочной машины ПНБ-3, техническая характеристика которой приведена в таблице 1
Таблица 1- Техническая характеристика погрузочной машины ППН-3
1Техническая производительностьм3/мин2Техническая производительность, м3/мин, не менеем6,03Размер кусков погружаемой горной массы, мм, не болеемм9504Установленная мощностькВт1595Вместимость ковшам30,56Высота погрузкимм1650Основные размеры:7Длинамм92008Ширинамм15009Высота транспортнаямм-10Высота максимальнаяМм-11Массат28,5
Откатка груженых вагонеток ВГ-4 производится при помощи контактного электровоза К-10, техническая характеристика которых приведена в таблицах 2 и 3
Таблица 2- Техническая характеристика вагонетки ВГ-4
1Вместимость кузовам342Грузоподъёмностьт13,53Ширина колеимм750;9004Жёсткая базамм12505Длина вагонеткимм4100(3950)6Высота вагонеткимм15507Ширина вагонеткимм13508Массакг4500
Таблица 3- Техническая характеристика электровоза К-10
1Массат102Ширина колеимм7503Радиус кривой вписываниям124Тяговое усилиекН16,65Скорость движениякм/ч12,26Длинамм47607Ширинамм13508Высота с токоприёмникоммм23009Сцепной вескН10010Мощность тяговых двигателейкВт62
Таблица 4- Техническая характеристик - аммонит №6ЖВ
1Объем газов взрываоС26202Плотностьг/см31,13Бризантностьмм14 - 164Работоспособностьсм33605Скорость детонациим/сек3906Чувствительность к ударусм607Передача детонациимм5 - 108Срок хранениямес6
Таблица 5- Техническая характеристика вентилятора ВМ-5М
1Диаметр колесамм5002Скорость вращениямин-129503Производительность: м3/миноптимальная190максимальная2804Давление:Паоптимальное2100максимальное2400минимальное6005КПД вентилятора0,756КПД всей установки0,677Мощность двигателякВт138Массакг2509Длина проветривания выработким40010Площадь поперечного сечения выработким310
Таблица 6- Техническая характеристика КВП-1/100М
1Напряжение, стабилизируемое на конденсаторе - накопителеВ600 -6502Ёмкость конденсатора - накопителямкФ103Время заряжания конденсатора - накопителясекне более 84Максимальное сопротивление последовательной взрывной сети ЭД с нихромовым мостикомОм3205Минимальное напряжение устойчивого зажигания неоновой лампы ССУВ590 - 6206Время подачи импульса м/с2 - 47Величина воспламеняющего импульсаА2 ∙ сне менее 3 ∙ 10-38Размерымм152*122*1009Массакг2,0
Таблица 7 - Техническая характеристика переносного перфоратора ПП-36В
ПоказателиЕд. изм.Значения1Диаметр шпуров мм32 - 402Глубина шпуров м23Ударная мощностькВт1,64Энергия удараДж365Частота ударов с38,336Расход сжатого воздуха м/ми2,87Крутящий моментНм208Осевое усилиеН8309МассаКг24
. Расчёт паспорта буро - взрывных работ (БВР)
В однородной породе с коэффициентом крепости f > 16, выработки проводят обычным способом с применением БВР. Также для бурения пород с таким коэффициентом крепости широко применяются переносные перфораторы, устанавливаемые на пневмоподдержках.
Скорость проходки горизонтальных выработок зависти от правильного расчёта числа и глубины шпуров, а также от способа расположения их в забое.
Шпуры будут заряжаться взрывчатым веществом - Аммонит № 6ЖВ (диаметр патрона: 32 мм, длина патрона: 0,25 м, масса патрона: 0,25кг).
1.Определение количества шпуров:
Число шпуров зависти от следующих факторов: физико-механических свойств, плотности, вязкости взрываемых пород, формы и размеров поперечного сечения выработки, свойств взрывчатых веществ и диаметра патронов, конструкции заряда и степени заполнения шпура взрывчатым веществом. Если коэффициент крепости горных пород ≥ 10, тогда можно воспользоваться формулой профессора М. М. Протодьяконова.
N = 2.7 √ f ∙ Sпрох
Где: N - количество шпуров, шт;
f - коэффициент крепости;
Sпрох - площадь поперечного сечения выработки в проходке, м2;
N = 2,7 √ 16 ∙ 8,7 = 31 (шт).
2.Определение глубины (длины) шпуров:
Глубина шпуров является основным параметром проходческих работ, определяющим при прочих равных условиях продолжительность цикла и скорость проведения выработки.
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 след. формуле:
а)глубина оконтуривающих и вспомогательных шпуров:
ℓш = L / (tp ∙ t c ∙ nсм ∙ nц ∙ η ), м;
Где: ℓш - глубина шпура, м;
L - длина выработки, м;
tp - число рабочих дней в месяц;
t c - срок проведения выработки, месяц;
nсм - количество смен в сутки, смены;
nц - число циклов в смену;
η