Пример Курсового проекта дисциплине Сооружение горных выработок
проект

ВВЕДЕНИЕ.

Уголь-один из видов энергетического сырья. Роль его в топливно-энергетическом комплексе страны и впредь будет повышаться. Подрастает значение угля и как сырья для химической промышлености.

Непрерывно растущие потребности народного хозяйства республики в твердом топливе требуют строительства новых и реконструкции действующих горных предприятий. При подземном способе добычи угля выполняется большой объем работы по проведению горных выработок. Число рабочих, занятых на проведение и крепление горных выработок, достигает 15 % численности всех рабочих по добыче угля.

Угольная промышленность страны должна располагать большим парком различных проходческих машин и механизмов, обеспечивающих высокие скорости проведения горных выработок.

Развитие техники, усовершенствование технологии проведения горных выработок и организация работы приводят к коренным изменениям в характере труда.

До 40% горных выработок проводится с использованием проходческих комбайнов, число которых достигает 2000.

Главными задачами в области горнопроходческих работ на ближайший период является: завершение, внедрение комплексной механизации, широкое применение способов проведения горных выработок при отсутствии или малом числе людей, резкое ухудшение технико-экономических показателей ( в первую очередь повышение скорости проведения, производительности труда и снижения стоимости работ).

Целью курсового проекта является выбор рационального проведения пластового штрека ,расчет основных технических показателей, разработка мероприятий по безопасности работ.

1. НАЗНАЧЕНИЕ ВЫРАБОТКИ.

         Пластовый штрек – горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность, проведенная по угольному пласту, предназначена для транспортирования, вентиляции, передвижения людей, водоотлива, для прокладки электрических кабелей и линий связи. Слои пород в забое штрека расположены поду углом к почве, а в боках, кровле и почве штрека – вдоль выработки.

2. ВЫБОР ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ И ТИПА КРЕПИ.

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.

Бетон и железобетон.

Бетон – искуственный каменный  материал,полученный при твердении смеси цемента,воды и заполнителей (песка, щебня или гравия).

Для крепления горных выработок применяют жирный, жесткий и тяжелый бетон, которые обеспечивают высокую прочность и водонепроницаемость крепи.

Достоинства бетона как крепежного материала: высокая прочность при работе на сжатие,монолитность,долговечность,огнестойкость.

Недостатки:большая плотность,незначительное сопротивление изгибающим и стягивающим нагрузкам.

Железобетон – это бетон, армированый стальной арматурой. В железобетоне хорошо используют свойства обоих материалов. Бетон в основном работает на сжатие, а арматура на растяжение. Он может быть монолитным, сборным(из готовых элементов).

Искуственные камни.

К искуственным камням, применяемым в качестве крепежного материала, относят кирпич, бетон и бетоные блоки.

Существенным недостатком применения кирпича и бетонов в качестве крепежного материала является возведение их в ручную, в связи с чем их в подземных условиях применяют довольно редко.

Горная крепь – искуственные сооружения, возводимые в горных выработках для предотвращения обрушения и пучения окружающих пород, сохранения неоходимых размеров и рабочего состояния выработок.

Металические крепи.

Применяют следующие конструкции металлических крепей: трапецевидные, арочные и кольцевые податливые крепи из спецпрофиля СВП.

Крепежный материал.

Это материал, применяемый для изготовления крепи горных выработок.

Крепежные материалы должны удовлетворять следующие требования: обладать высокой прочностью, быть устойчивыми против коррозии и гниения, иметь невысокую стоимость, не быть дефицитными и огнеопасными, противостоять воздействию подземных вод и шахтной атмосферы.

Выбирают крепежные материалы в зависимости от величины горного давления и ожидаемых смещений пород, конструкции и условий работы крепи, назначения и сроки службы выработки.

Дерево как крепежный материал.

Для крепления горных выработок используют преимущественно хвойные породы дерева(сосна, ель, лиственница). В зависимости от формы, размеров и характера обработки поверхности применяют два сорта леса(круглый, пиляный).

Лес применяют для крепления горных выработок из-за его достоинств: стойкость к агрессивным водам, небольшая плотность, небольшая стоимость, однако он недолговечен из-за гниения, пожароопасен.

Применяют лес обычно при службе выработки до 2-3 лет.

Металл как крепежный материал.

Горную крепь изготавливают из черных металлов – стали и чугуна.

Металл является одним из самых современных крепежных материалов. Его достоинства: высокая прочность на растяжение и сжатие, долговечность, возможность многократного использования, огнестойкость, хорошо поддается обработке.

Недостатки металла: большая масса, дефицитность, высокая стоимость, подверженность коррозии. Срок службы металла, как крепежного материала составляет не менее 10-15 лет. Жесткие крепи применяют в выработках с длительным сроком службы и в условиях установившегося давления. Наибольшее распространение получили податливые крепи из СВП,которые бывают трех-четырех-и пятизвенные.

Арочные податливые крепи состоят из отдельных арок, каждая из которых имеет три (АМ-3) или пять (АМ-5) основных элемента. Арочная крепь АМ-3 состоит из верхняка и двух стоек, соединенные между собой четырьмя скобами с планками и гайками. Концы верхняка телескопически входят в стойки. Благодаря такому соединению обеспечивается податливость арки за счет скольжения верхняка относительно стоек.

Величина вертикальной податливости арки достигает 300 мм. и зависит от степени затягивания гаек на скобах. При затягивании гаек до отказа крепь работает как жесткая.

Учитывая срок службы штрека (5 лет) и свойства пород(f=10) и нахождение выработки в зоне установившегося горного давления принимает срочную податливую крепь АП-3.

3. РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ.

    Размеры определяются главным образом по:

-габаритам подземного транспорта (машин и аппаратов);

-величиной зазоров (предусмотренных требованиями ПБ);

-требованием пропуска определенного количества воздуха с допускаемой скоростью его движения;

-составом условий безремонтной поддержки выработки.

 По габаритам транспортных устройств и необходимыми зазорами  по ПБ на уровне верхней кромки транспортного устройства определяется необходимая ширина  выработки (В) по формуле:

В= m +c+ Р+ An * 2а мм       (3.1)

где:

       m- Зазор между креплением и конвеером;

       A-Ширина движения состава;

       С-

       Р. -  Зазор между движущимся составом  и конвейером(0,2 м);

       n- Ширина прохода для люде на высоте 1, 8 м (0,7 м);

      а - Ширина расширения выработки за счет кривизны стояков (0,2 м)

В=250+1350+700+2*200=2700мм

 По подсчитанному значению В  принимаем сечение с ближайшей шириной на уровне 1,8 м с альбома « Унифицированные типовые сечения горных выработок», характеристику которой  привожу в таблице:

Таблица 3.1

Расчет площади угольного и породного забоев.

        Так как угольный пласт отсутствует, то рассчитывать площадь угольного забоя не будем.

        Расчет площади породного забоя  определяют по формуле:

                                  Sпор =Sпр, м2                                     (3.2)

где: Sпр- сечение выработки в проходке;

Sпор= 10,6 м2

Расчет скорости движения воздуха по выработке определяется по формуле:

Q

                                                    V= --------------      м/с                (3.3)

60*S св

где: Q- Колличество воздуха, проходящего по выработке;

       S св- сечение выработке после осадки

2800

                                                  V=  ------------- = 5, 9      м/с               

60*7, 9

      4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЯ СПОСОБА ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТКИ И СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ.

Комбайновая технология (КТ).

 Используется в породах с коэффициентом крепости до 6, поперечным сечением выработки, ограниченной технической характеристикой проходческого комбайна, длина выработки больше 300 м.

Достоинства комбайновой технологии:

Процесс проведения выработки имеет беспрерывный характер, достигается высокая безопасность работ, обеспечивается большая стойкость выработки, так как не нарушается массив по контуру выработки, увеличивается средняя скорость проведения выработки, уменьшается стоимость проведения 1 м готовой выработки.

Недостатки комбайновой технологии:

Для монтажа проходческого комбайна и обеспечения его нормальной работы необходимо подготовить технологические отступы длинной 25-65 м, которые проводятся буровзрывным способом.

Буровзрывная технология (БВТ).

Буровзрывные работы- работы, основанные  на отделении горных пород от массива при одновременном дроблении их на куски необходимых размеров, с помощью взрывания зарядов взрывных веществ, размещенных в специальных углублениях( шпурах, скважинах).

Достоинства буровзрывной технологии:

Использование в породах какой-либо крепости, получение необходимых размеров кусков породы, использование в породах какой-либо формы поперечного сечения и угла наклона.

Недостатки буровзрывной технологии:

Циклический характер работ, требующий повторного бурения и заряжения шпуров, взрывание зарядов и вентиляция забоя, возможность возгорания метана и угольной пыли в шахтах опасных по газу и пыли.

Проектом предлагается выбрать буровзрывной способ поведения горных выработок.

        На основании того, что  коэффициент крепости пород 10 и из-за маленького поперечного сечения выработки, я выбираю буровзрывной способ проведения горных  выработок.

      На основании горногеологических условий, я выбираю породопогрузочную машину 1ППН-5.

        Породопогрузочная машина 1ППН-5  предназначена для механизированной погрузки предварительно разрыхленной породы при проведении подготовительных горных выработок буровзрывным способом в породах с коэффициентом крепости

до 16.  Погрузочная машина грузит горную массу в шахтные вагонетки, на конвейер и другие транспортные средства, в выработках с площадью сечения не менее 7,5 м2 в свету.

      Машина 1ППН-5 оснащена электроприводом, состоит из рамы с колеснорельсовым механизмом  передвижения, ковша со стрелой и ленточного конвейера. Ковш поднимается цепями,  которые наматываются на лебедку.

       Оросительная система состоит из форсунок, которые закреплены на поворотной стойке с правой и левой сторон ковша. Они предназначены для орошения места внедрения  ковша в бункер и с конвейера в вагонетку. Вода поступает в систему орошения по гибкому резинотканевому рукаву.

Техническая характеристика машины 1ППН-5 приведена     в

таблице 4.1

Таблица 4.1 Техническая характеристика машины 1ППН-5

 Для откатки разрыхленной горной массы я выбираю вагонетки шахтные грузовые типа ВГ-3,3.

Вагонетки с глухим дном типа ВГ предназначены для доставки горной массы  по подземным откаточным выработкам и на промышленных площадках шахт.

Техническая характеристика вагонетки ВГ-3,3 приведена в

таблице 4.2

Таблица 4.2 Техническая характеристика вагонетки ВГ-3,3

Для обмена вагонеток  с груженных, при проведении однопутной выработки я выбираю тупиковую разминовку.

Для обмена вагонеток при помощи тупиковой разминовки устраивают рельсовые ответвления от основного пути на несколько  вагонеток или на состав. При  недостаточной ширине выработки для устройства разминовки производят ее расширение до необходимых размеров.

         Рельсовое ответвление тупиковой разминовки на одну вагонетку может быть расположено параллельно к основному пути или под углом. Оно устраивается в расширении выработки в 30-35м от забоя.

 Для откатки вагонеток я выбираю аккумуляторный электровоз АРП8Т.

Электровоз АРП8Т предназначен для откатки вагонеток по рельсовым путям в шахтах, опасных по газу и пыли. Изготовляется в рудничном исполнении повышенной опасности (РП).

Электровоз АРП8Т представляет собой двухосновную тележку, на одной стороне которой расположена кабина машиниста. Электровоз приводится в движение двумя обособленными приводами, электродвигатели которых получают питание от тяговой батареи, расположенной над рамой в батарейном ящике. Каждый привод состоит из электродвигателя, двухступенчатого редуктора и колесной пары.

Примененная на электровозе безреостатная схема  управления предусматривает работу тяговых электродвигателей на шести позициях контролера. Кроме того, схема позволяет производить электродинамическое торможение электровоза. На электровозе имеется так же четырехколодочная тормозная система с  ручным механическим приводом.

     С целью увеличения сцепления колес с рельсами путем подсыпки песка, электровоз оборудован песочной системой с четырьмя песочницами.

       Для освещения пути на электровозе установлены две электрические фары.

       Электровоз оборудован скоростемером, счетчиком пройденного пути и звуковым сигналом.д

      Техническая характеристика аккумуляторного электровоза АМприведена в таблице 4.3

     Таблица 4.3  Техническая характеристика электровоза АМ8Д

  5. СОСТАВЛЕНИЕ ПАСПОРТА БВР.

При составлении паспорта БВР  решают следующие вопросы:

5.1 Выбор средств бурения шпуров.

     Согласно с условиями курсового проекта мы выбираем ударно-повторный способ   бурения шпуров. При этом способе клиновидный буровой инструмент углубляется в породу под действием большого коротковременного ударного усилия. Крутящий момент очень маленький.

       Достоинства ударно поворотного способа бурения шпуров:

- возможность бурить породы какой-либо крепости.

        Недостатки ударно поворотного способа бурения шпуров:

-большое пылеобразование;

-шум и вибрация бурового инструмента.

     Проектом предлагается употребление пневматических переносных перфораторов. Они предназначены для бурения шпуров на пневматических поддержках или других устоновочно-подающих устройств во время  проведении горных выработок. Перфораторы состоят из ударного механизма и устройства вращения. Пневматические перфораторы оснащены виброгосящим устройством, обеспечивающее снижение уровня вибрации до допустимым нормам по санитарии. Они оснащены глушителями шума, допускающими его уровень не больше 112 дБ.

         для бурения шпуров я выбираю пневматический переносной перфоратор типа ПП54В1,техническая характеристика которого приведена в таблице 5.1.1

 Таблица 5.1.1 Техническая характеристика перфоратора ПП54В1.

5.2 Выбор типа ВВ.

   Тип промышленных ВВ выбирается в зависимости от крепости пород, особенности забоя, категории шахт по газу. В курсовом проекте я выбираю Детонит М, его техническая характеристика приведена в таблице 5.2.2.

Таблица 5.2.2. Техническая характеристика Детонита М,

5.3 Определение рациональной глубины шпуров.

Определение рациональной глубины шпуров определяется по формуле:

                           L=C /n;     м       (5.3.1)

где: с-скорость проведения выработки,м/мес;

        n- Число рабочих дней в месяце

             L=100/25*3=1,33 м

Коэффициент использования шпуров (КИШ) равен 0,85-0,9.

Средняя глубина  шпуров состоит:

                 L=Lзах* КИШ; м        (5.3.2)

                             L=1,33*0,9=1,2 м        

        5.4 Определение удельного заряда ВВ.

  Необходимое количество ВВ на 1 м3  взрывной породы определяется по формуле профессора Н.М. Проковского

q=q1*F*V*e; кг/м3        (5.4.1)

где q- расчетный удельный расход ВВ; кг/м3       

q1- удельный расход ВВ; кг/м3    при f < 10 определяется по формуле               q1= 0,1*f                              (5.4.2)

        F- Коэффициент, учитывающий влияние структуры горных пород при расходе ВВ, угол -1,3; песчаник, известняк-1,4.

        V- Коэффициент зажима взрывной породы, учитывающий сопротивление породы; определяется по формуле:

     V=3Lср/ √ S                   (5.4.3)

Lср - средняя глубина шпуров;

    S- Сечение выработки после осадки;

    е – коэффициент работоспособности ВВ,  определяется по формуле: е=380/Р.

где 380- работоспособность 62%- ного динамита,

      Р - работоспособность принятого ВВ,см3    е = 380/450= 0,84

V=3*1,2/ √ 7,9= 1,27

q=1*1,2*1,27*0, 84=1,28 кг/м3

5.5 Определение количества ВВ на цикл.

     Необходимое количество ВВ на цикл определяется по формуле:

Q=g* Sпр. *Lзах*I; кг      (5.5.1)

где: g- удельный расход ВВ, кг/м3

Sпр. - сечение забоя по породе, м2           Sпор.= Sпр.- Sуг=10,6-1,6= 9м2.

Lзах. - средняя глубина шпуров, м

I-   коэффициент использования шпуров,

        Q=1,27*9*0, 85*1, 1= 9,9 кг

5.6 Определение  необходимого количества шпуров на цикл.

       Наиболее точно необходимое количество шпуров на цикл определяется по формуле ВНИИОМШСа:

N=12.7*g*Sпор./dn2*n*K3; шт.         (5.6.1)

   где:  d n2-диаметр патрона  ВВ, см;

          Sпор = Sпр – Sуг = 9,6 – 1,6= 8 м2

             n- плотность патронирования, кг/см3

                g- удельный расход ВВ, кг/м3

        K3- коэффициент заполнения шпуров.

Для шахт, опасных по газу и пыли из требований ПБ, коэффициент заполнения принимается по породе K3=0,45-0,65

N=12, 7*1,27*8/12, 96*1*0,5=16 шт.

    Соотношение между шпурами:

врубовые-1; вспомогательные-1,3; оконтуривающие-1,5.

  n вр.= N*1/1+1.3+1.5               (5.6.2)

n всп= N*1,3/1+1.3+1.5        (5.6.3)

n ок= N*1,5/1+1.3+1.5        (5.6.4)

   где:  N- количество шпуров;

n всп= 24*1,3/1+1.3+1.5= 6

n ок= 24*1,5/1+1.3+1.5= 10

5.7 Определение  средней величины заряда шпура и фактического расхода ВВ.

        Средняя величина заряда шпуров определяется по формуле:

g=Q/N; кг      (5.7.1)

        где:  Q- количество ВВ на цикл;

                 N- Количество шпуров.

gср. 9,9/16=0, 6 кг

С целью получения большого эффекта от взрыва практикой приняты следующие соотношения зарядов в зависимости от вида шпуров

gвс= gср;              кг      (5.7.2)

gок=0, 9* gср;   кг      (5.7.3)

        где:           gср- средняя величина зарядов шпуров;

                 gвс= 0,6;                                    кг      

         gок=0,9* 0,6=0,54;       кг

Количество патронов ВВ в каждом виде шпуров:

во вспомогательных:           n2= gвс /gn,    шт.          (5.7.4)    

в оконтуриващих:                n3= gок /gn,    шт.          (5.7.5)    

        где:  gn- вес одного патрона ВВ, кг

n2= 0,6 /0, 3= 2 шт.

n3= 0,6 /0, 3= 2 шт.

 Фактический расход ВВ на цикл определяется по формуле;

Q ф= gn*(n вр* n1+ n всп* n2+ n ок* n3); кг           (5.7.6)

Q ф=0, 3*(6*2+10*2) =0,3*32= 9,6 кг

      5.8 Определение  длины шпуров.

Исходя из средней глубины шпуров,  длина шпуров составит:

оконтуривающие шпуры с учетом угла наклона их к плоскости забоя 850 

Lок = с/ sin 850 м                 (5.8.1)

Lок =1.2/0, 99=1,19 м

Длина вспомогательных шпуров при перпендикулярном их расположении равна средней глубины шпуров:

Lвсп =   Lср=L м                (5.8.2)

Lвсп =1,19 м

         При взрывании по углю или породе величина забойки должна быть не менее 0,5 м при глубине шпура более 1 м.

          Проверка длины забойки шпуров в соответствии с требованиями «ЕПБ» при взрывных работах

 1 п. - длина патрона, м.

во вспомогательных шпурах   L заб = Lвсп- n2*Lп.; м        (5.8.3)    

в оконтуривающих шпурах      L заб = Lок- n3*Lп.; м        (5.8.4)

где:    

Lвр, Lвсп, Lок-длина шпуров каждого вида;

L заб=1, 19- 2*0,3= 0, 56 м

Определение объема шпурометров на цикл:

L= Lвр* n вр+ Lок* n ок+Lвсп * n всп; мм                                 (5.8.5)

L= 1, 19*6+1,19*106= 19м

или на 1 погонный метр

L= L/ Lзах;             мм/м   (5.8.6)

где:

      Lзах- величина

L=19/1,5 = 12,7 мм/м

              5.9 Определение  средств  взрывания.

     Электрический способ взрывания с применением электродетонаторов применяют  для взрывания в любых условиях. При этом способе обеспечивается безопасность взрывника, так как во время подключения электродетонатора к цепи и в момент взрыва он  находится на безопасном расстоянии.

      Недостатки электрического способа взрывания зарядов:

-сложность выполнения и необходимость расчета электровзрывной цепи;

- большая ликвидация отказов, особенно больших зарядов;

-ограниченное число ступеней замедления  электродетонаторов ЭДК3;

- чувствительность к блуждающим токам.

      Огневой способ применяют на шахтах, безопасных по газу и пыли, на открытых работах.

 Способ огневого инициирования:  огнепроводной шнур, капсюль детонатор, устройство  воспламенения огнепроводного шнура.

     Преимущества:

- простой способ;

- относительно дешевый.

    Недостатки:

- ограниченная область применения;

-небезопасный способ;

-большое количество газов, которые выделяются при  взрыве и сгорании шнура.

       Курсовым проектом, учитывая то, что шахта опасная по газу и пыли, предлагается электрический способ  взрывания с помощью детонаторов ЭДК3-ПМ. Предохранительные электродетонаторы ЭДК3-ПМ изготовляют семи серий замедления, а марки ЭДК3-П - пяти серий замедления. Номер серии замедления указан на металлической бирке, прикрепленной к электродетонатору.

 Таблица 5.9.1 Техническая характеристика электродетонаторов.

Наиболее распространенным и безопасным  при применении современных электродетонаторов является последовательное соединение. Этот способ удобен при разбросанности зарядов и значительном удалении их друг  от друга, так как в этом случае требуется меньший расход провода, чем при всех остальных (параллельном, смешанном) способах соединения. Однако этот способ менее надежен, так как в случае неисправности мостика электродетонатора размыкается вся цепь, вследствие чего могут произойти массовые отказы.

 Проводники служат для подвода электрической энергии от источника тока к электордетонаторам.

   Они состоят из воспламенительных, соединительных и магистральных проводов.

Воспламенительные провода, медные, диаметром не менее 0,5 мм и длиной 1-4 м.

     Соединительные провода служат для соединения  воспламенительных проводов между собой или с магистральными проводами.

     Магистральные провода служат для соединения всей сети с источником тока. Магистральные провода должны иметь жилы площадью сечения не менее 0,75 мм2 и длину, равную расстоянию от забоя до укрытия взрывника. Провода имеют пластиковую изоляцию, что позволяет применять их как в сухих, так и в обводненных выработках.

   На угольных шахтах, опасных по газу и пыли, при электрическом способе взрывания применяют переносной конденсаторный прибор ПИВ-100М, который предназначен для взрывания до 100 последовательно соединенных электродетонаторов. Он отличается от других переносных приборов наличием амперметра, который служит для проверки исправности взрывной сети и измерения сопротивления. Техническая характеристика ПИВ-100М приведена в таблице 5.9.2

Таблица 5.9.2 Техническая характеристика ПИВ-100М

 На шахтах, опасных по газу и пыли, для контроля допустимого сопротивления взрывной цепи и проверки, отдельных ее элементов применяют светодиодный  ВИС-1

где:         I= і= V/ R + n*r; А              (5.9.1)

I- величина тока в магистральных проводах;

 і- ток, поступающий в электродетонатор;

V- Напряжение источника тока;

 R- Сопротивление магистральных и соединительных проводов;

R= q*l/S; Ом                                                       (5.9.1)

где: q- удельное сопротивление материала проводника

( 0,0178 ом*мм2/м)

l- Длина магистральных проводов;

S- Сечение магистральных проводов (не менее 0, 75 мм2)

R=0, 0178*400/0, 75=9, 5 Ом

n- Количество электродетонаторов в сети;

r- Сопротивление электордетонатора для:

медных проводов       1, 6-4, 2 Ом

остальных проводов-  2,9-9,5 Ом

I= і= 620/9, 5*16*2= 4,56 А

Согласно ПБ минимальная сила тока для каждого электродетонатора должна быть при переменном токе 2,5 А; при постоянном1,0-1,3 А.    

6. РАСЧЕТ КРЕПИ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ.

Таблица 6.1 Техническая характеристика арочной крепи.

КМП-А3 состоит из трех основных элементов, изготовляемых из профиля СВП, верхнего (верхняка) и двух боковых, соединенных в нахлестку замками, образующими узлы податливости. Податливость осуществляется благодаря скольжению верхняка по стойкам, в местах их соединения, она составляет 300-400 мм.

КМП-А3 предназначена для крепления горизонтальных наклонных выработок. Они проводятся преимущественно в слабых и средних крепости породах, вне зоны и в зоне влияния опасных забоев, со смещением пород кровли до 400 мм с продолжительным сроком службы более трех лет.

  После осмотра забоя и уборки породы по периметру выработки под защитой временной крепи расчищают место и подготавливают лунки для установки стоек в соответствии с паспортом крепления. Стойки устанавливают поочередно в лунки и скрепляют межрамными стойками с ранее установленной рамой. Боковые стяжки располагаются с учетом ожидаемой податливости крепи, но не менее чем на 0,4 м ниже соединения угла. Ставные стойки собирают предварительно до их установки по размерам, предусмотренным паспортом крепления выработки. При большой высоте выработки (2,5-3 м и более) устанавливают помост, и подвесной рабочий полок для возведения крепи. С рабочего полка, помоста или породопогрузочной машины с помощью крепеустановщика или вручную  поднимают верхняк под кровлю выработки, фиксируют в заданном положении и соединяют со стойками посредством соединительных замков. Между соединительными замками смежных рам устанавливают межрамные деревянные распорки и раму заклинивают в двух точках на высоте 0,55-0,6 м ее ширины или 1/4 пролета от оси сечения выработки деревянными клиньями. После укладки межрамных ограждений (затяжек) закрепляют устройство  тщательно, а при необходимости и твердящими материалами. На крепежных рамах с соединительными углами после продвигания проходческого забоя  на 10-15 м вторично подтягивают гайки соединительных замков. Правильность затяжки гаек с помощью динамометрического ключа контролирует горный мастер. Затяжки необходимо укладывать таким образом, чтобы они не мешали проскальзыванию при оседании крепи. При железобетонных затяжках должны быть остановлены зазоры между ними с учетом на осадку крепи.

Предохранительную крепь-опалубка  конструкции треста «Донецкшахстрой» состоит из анкеров и арочного верхняка, прижатого вместе с затяжками к кровле. При снятии  комплексирующих трубок предоставляется возможность предохранительную крепь использовать в качестве опалубки при возведении монолитной постоянной бетонной крепи.

          Основные преимущества подвесных крепей:

- закрепление призабойного пространства до начала погрузки отбитой горной массы;

- значительная устойчивость совмещения операций проходческого цикла;

- небольшая трудоемкость возведения.

7. РАСЧЕТ И СОСТАВЛЕНИЕ ПАСПОРТА ПРОВЕТРИВАНИЯ.

          В процессе проведения все выработки по условиям проветривания относятся к тупиковым, т. е. в них исключается сквозное движение вентиляционной струи .В зависимости от длины или глубины выработок и с учетом конкретных горно-теологических и горно-технических условий вентиляция таких выработок осуществляется с помощью вентиляторов местного проветривания и вентиляционных труб, а в некоторых случаях путем использования турбулентной диффузии и продольных перегородок.

За счет диффузии разрешается проветривание горизонтальных выработок протяженностью не более 10 м, а вертикальных - глубиной не более 5 м.

Разведочные выработки нередко имеют значительную длину, измеряемую несколькими километрами. Проветривание таких протяженных выработок осуществляется с помощью вентиляторов местного проветриванияи трубопровода, прокладываемого по всей выработке, вспомогательной параллельной выработки и вентиляционных скважин (шурфов). Применение вентиляционных перегородок не нашло применения в практике разведочных работ, поскольку в этом случае увеличивается площадь поперечного сечения выработок, затрудняется транспортирование грузов, возникает необходимость в обеспечении хорошей герметизации перегородки для исключения утечек воздуха.             Нагнетательный способ  проветривания  получил наиболее широкое распространение на шахтах. При нагнетании свежего воздуха в забой, струя, выходящая из трубопровода с относительно большой скоростью интенсивно выносит газы и пыль из призабойного пространства. В газовых шахтах, при проведении выработок по углю, метан, выделяющийся из стенок по всему протяжении выработки, не попадает в забой. Однако недостатком этого способа  является то, что газы и пыль удаляются по выработке.

            При всасывающем способе проветривания , то есть отсасывания воздуха из забоя по всей выработке , как при нагнетательном проветривании ,  воздух поступает непосредственно в трубопровод. Однако при этом способе на расстоянии 1-2м от конца  трубопровода в сторону  забоя  заметное  движение воздуха прекращается. На газовых шахтах при проведении выработок по углю, всасывающее проветривание не допускается, так как метан, выделяющийся из боков выработки, попадает в забой со свежим воздухом.

         При комбинированном способе проветривания один вентилятор качает воздух в забой, а другой - отсасывает. Такой способ обеспечивает быстрое проветривание тупиковой выработки и обычно применяется при скоростном проветривании выработок по углю. Комбинированное проветривание, так же  как нагнетательный вентилятор, будет подавать в забой воздух,  содержащий метан.

      Учитывая, что шахта опасна по газам, я выбираю нагнетательный способ  проветривания выработки. При местном проветривании используют трубы круглого поперечного сечения диаметром 600мм, собранные  из отдельных частей длиной 20м, которые соединяются между собой.  

        Проектом предлагается использовать прорезиненные трубы. Прорезиненные трубы в 10-15 раз легче металлических труб, что упрощает монтаж и доставку. При использовании этих трубопроводов  значительно снижается утечка из-за меньшего количества воздуха, уходящего через стыки. Для соединения каждой прорезиненной трубы используют пружинистые кольца из стальной проволоки. Это кольцо немного сжимают и вводят под кольцо другой трубы, где оно удерживается за счет распора.

     Недостатки:

- невозможность использования при всасывающем проветривании;

- небольшая стойкость против механических примесей, влаги, кислотных вод.

   Для подвеса трубопровода к тросу, который натягивают под верхняком крепи, на гребешке трубы  закреплены крючки. Подкладка трубопровода на почву выработки не допускается потому, что прорезиненная ткань может быть повреждена.

7.1 Расчет  воздуха по выделению метана.

   Количество воздуха для проветривания в подготовительной выработке определяется по формуле:

Q=100 *In / C-C0; м3/мин      (7.1.1)

где: In-газовыделение в подготовительной выработке;

        C- Допустимые концентрации метана из подготовительной выработке вентиляционной струи (1 %)

C0 - концентрация метана в струе воздуха, поступающего в подготовительную выработку. м3/мин;     

Q=100*0, 8/1-0,3=141 м3/мин

7.2 Расчет  количества воздуха по газам, образующимся при БВР.

     Q=2, 25/Т* 3√Vвв.*S2*l n*Kоб/K у т. труб;       м3/мин         (7.2.1)

где: V вв. - объем вредных газов, образующихся после взрывания;

         Vвв=100*Ву+40*Впор; м3                                                                       (7.2.2)

В у, В пор - масса одновременно взрываемых ВВ по углю и породе;

        Т- время, необходимое для проветривания после взрывания, более 30 мин;

        S- Площадь поперечного сечения выработки в свету; м2

        l n- длина тупиковой части выработки;

             K у т. - коэффициент утечки воздуха в вентиляционном трубопроводе в зависимости от его длины;

        K ут.об- для гибких труб диаметром 400-600 мм длина звена

 20 м K ут. об=1,16

        Vвв=100*0+40*18, 79=751, 6 м3 

 Q=2, 25/18* 3√751, 6*62, 41*42025*0, 8/1, 34=52, 7 м3/мин

              7.3 Расчет   воздуха по количеству людей.

Q=6*n       м3/мин                       (7.3.1)

где: n- количество людей одновременно работающих в тупиковой выработке;

       6- норма расхода воздуха на одного человека;

        Q=6*6=36       м3/мин                      

        7.4 Расчет   воздуха на минимально допустимой скорости.

        Q=60*S*Vмин. м3/мин                       (7.4.1)

где: V –минимально допустимая скорость движения воздуха по выработке согласно ПБ-0,5 м/сек

        S- Площадь сечения выработки в свету после осадки.

                    Q=60*7, 9*0, 5=237   м3/мин                      

        7.5 Расчет   воздуха на минимально допустимой скорости.

        Q=20*S*Vмин.     м3/мин                       (7.5.1)

где: V –минимально допустимая скорость движения воздуха по выработке согласно ПБ-0,5 м/сек

        S- Площадь сечения выработки в свету после осадки.

        Q=20*7, 9*0, 5=79 м3/мин  

 Для  проветривания выработки я выбираю вентилятор местного проветривания типа ВМЭУ-5. Техническая характеристика вентилятора приведена в таблице 5.1

 Таблица 5.1 Техническая характеристика вентилятора ВМПГ-6

8.ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ.

  Производственные процессы разделяют  на основные и вспомогательные.

      Основные процессы связаны с проведением и креплением выработки. Их выполняют непосредственно в забое или вблизи его.

       Вспомогательные процессы обеспечивают условия для выполнения проходческих процессов. При проведении выработки производственные процессы повторяются в определенной последовательности. В зависимости от организации работ при проведении выработки основные процессы выполняют последовательно или частичным совмещением, насколько позволяет применяться технология и техника безопасности. Вспомогательные процессы   необходимо выполнять параллельно с основными , чтобы они не влияли на продолжительность цикла. Запрещается  совмещать заряжение шпуров, взрывание зарядов и  проветривание забоя после взрывания с какими-либо другими процессами.

       Вспомогательные. Настилка рельсового пути и наращивание конвейера. Постоянный рельсовый путь служит для обеспечения рудничного транспорта в период эксплуатации. Настилают его периодически по мере продвигания забоя. Рельсовый путь состоит из основания,  которым является почва выработки и верхнего строения- балластного слоя, шпал, рельс и скреплений. В качестве балласта используют щебень или гравий размером 20-40 мм.

       Шпалы применяют железобетонные в выработках со сроком службы более 2 лет, деревянные- до 2 лет.

       В горизонтальных и наклонных выработках, где горную массу от забоя транспортируют скребковыми конвейерами, их наращивают  по мере  продвигания забоя. После осмотра и приведения рабочего места в безопасное состояние   рабочие поднимают решетки, цепи и головку от решетчатого состава и всем звеном передвигают на новое место.

 Устройство водоотливных каналов.

Водоотливные каналы служат для отвода воды самотеком по выработке с уклоном 0,005 в водосборник. Процесс устройства водоотливной канавки механизирован, что увеличивает трудоемкость проведения выработки в целом.

Монтаж трубопроводов и кабелей.

 Трубопровод и кабели необходимо прокладывать так, чтобы они не мешали передвижению людей и не могли быть повреждены составом при сходе.

   Погрузочно-разгрузочные работы.

 Для проведения подготовительных выработок в шахту необходимо много различных материалов. В зависимости от размера материала относят к габаритным вмещающимся в транспортные сосуды и тяжеловесные. При наиболее распространенных рельсовых путях в забое  выработок оставляют в вагонетках.

    Освещение и маркшейдерское обеспечение.

Участок выработки на протяжении до 100 м, где выполняют все работы проходческого цикла необходимо освещать  стационарными электросветильниками РП100 и РП200,которые подвешивают вдоль выработки через 5-10м.

  Задача маркшейдерской службы - контроль над  проведением горных выработок и качеством выполнения этих работ. Маркшейдерская служба обеспечивает  задание проектных направлений, уклона, профиля, радиусов, закруглений и поперечного сечения выработок.

8.1Приведение забоя в безопасное состояние.

     После взрыва мастер взрывник отсоединяет магистральные провода от источника тока и замыкает их накоротко. Выход мастера  взрывника из укрытия разрешается после полного проветривания забоя, но не раньше чем через 10 мин при коротком замедленном взрывами и не раньше чем через 15 мин при замедленном электрическом или огневом взрывами.

 Временная предохранительная крепь предохраняет людей, механизмы в призабойной части  от ударов при падении кусков породы. Ограждающую предохранительную крепь устанавливают в виде выдвижных перекрытий, состоящих из  двухконсольных балок длиной 6-8 м, подвешиваемых к верхнякам рам или арок, на переносных скобах или хомутах. На выдвижные балки укладывают щиты, сбитые из распилов или брусьев.

8.2 Погрузка горной массы.

      При проведении горных выработок БВР  наиболее трудоемким процессом в проходческом цикле является погрузка оторванной от массива и разрыхленной горной массы. Важное значение приобретает механизация этого процесса. Погрузочные машины предназначены для механизации погрузки горной массы в вагонетки, на конвейер и другие транспортные средства.

Погрузочные машины квалифицируют по:

способу захвата отбитого массива,

типу рабочего органа,

по принципу его действия,

характеру рабочего процесса.

Существуют машины периодического и непрерывного действия.

Для обмена вагонеток при помощи тупиковой разминки, устраивают рельсовые ответвления от основного пути на несколько вагонеток или на состав. При недостаточной ширине выработки для устройства выработки производят ее расширение до необходимых размеров. Оно устраивается в расширении выработки в  30-35 м от забоя.

Объем работ по погрузке в вагонетки составит:

      V=S пр.*L зах.*K р. м3                      (8.2.1)

где: S пор. – площадь сечения выработки в проходке до оседания;   м2                 

        L зах. - длина заходки;                      

K р. - коэффициент разрыхления пород ;( 1, 8-2, 4)                                 V=10, 7*1, 36 *2=19 м3

Потребленное количество вагонеток для погрузки

                                n= V/Vв*K   шт.                        (8.2.2)

где: Vв - объем вагонетки, м3  

K-коэффициент заполнения вагонетки (0, 8)  

n= 19/3, 3*0, 8= 6   шт.

8.3 Возведение постоянной крепи.

8.3.1 Количество крепежных рам на цикл.

                N=L зах. /L рам; шт.        (8.3.1.1)

где: L зах. – длина заходки, м

L рам- расстояние между крепежными рамами

                N=1.2/1 =1,2  шт.

        8.3.2 Расход крепежных материалов  на цикл.

                Q=Qарки*Nрамки; кг          (8.3.2.1)

        где: Qарки - вес арки, кг        

                Q=297, 39*1=279, 39 кг

8.3.3 Расход железобетонной затяжки  на цикл.

                N=P а*L зах/L; шт.         (8.3.3.1)

где: P а - периметр арки, м

        L зах. – длина заходки, м

L-ширина затяжки (0,2м)

        N=10, 8*1, 0/0, 2=54 шт.

           8.3.4 Расход материала на 1 п. м   выработки.

                V=Qм/L зах; кг         (8.3.4.1)

V=297, 39/1, 36=197 кг

8.3.5 Расход железобетонных затяжек на 1 п. м   выработки.

                N=Nзат /L зах.; шт.        (8.3.4.1)

N=54/1,2=45 шт.

        9. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ.

        9.1.  Настилка рельсового пути.

Расход шпал-1,5 шт. при длине звена 8 м.

Подкладка -2 шт. на шпалу.

Накладка-4 шт. на звено.

Болты с гайками и шпалы- 8 шт. на звено при Р33.

Для моей выработки выбираем рельсы типа Р33.

Толщина балластного слоя при железобетонных шпалах -15 см.

Величина плеча балластной призмы при железобетонных шпалах-

15 см.

Толщина балластного слоя-20 см.

Принимаем Н бал-20 см для колеи 900.

Расход необходимого количества щебня на цикл определяется по формуле:

                V=B1*Nбал*Lзах        (9.1.1)

где: B1- ширина балластного слоя;

                B1= В -в        (9.1.2)

где: B- ширина выработки в свету;

        в - ширина перекрытия канавки, м; (500м)

B1= 7, 9-0, 5=7, 4

V=7, 4*0, 2*1, 0=2,072

9.2.  Прокладка вентиляционных труб и освещение забоя.

Таблица 9.1   Объем работ

Таблица 9.2   Расход материалов.

10.   ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВЫРАБОТКИ.

     Требование ПБ при бурении шпуров.

    Перед началом бурения необходимо:

 -производить уборку кровли выработки и поверхности забоя с последующей размоткой шпуров в соответствии утвержденному паспорту БВР;

 -при забуривании поддерживать штангу специальными приспособлениями;

- не допускать присутствия людей в зоне работы манипуляторов;

 -применять рациональные режимы бурения с учетом свойств пород и способов бурения;

- строго соблюдать работы по уходу и профилактическому ремонту бурильного оборудования в процессе эксплуатации.

   Комплекс мер борьбы с пылью и проведением горных выработок включает:

-промывку при бурении шпуров и скважин;

-отсос пыли;

-водяные завесы.

При заряжении шпуров должны выполняться такие правила безопасности:

-шпур перед заряжением должен быть очищен от буровой  мелочи;

-при заряжении используют забойщики, изготовленные из дерева;

-запрещается вводить заряд больше одного патрона-боевика. Патрон боевик должен быть первым от горла шпура.

-патрон-боевик должен вводиться с особенной осторожностью.

-нельзя использовать для забойки кучковатый или горючий материал.

-при заряжании вниз идущих, наклонных, вертикальных шпуров первые порции забойки должны быть небольшими для избежания  сильного удара по боевику.

-при заряжании шпуров на высоте более 2 м нужно пользоваться лестницами.

Требование безопасности при взрывании.

При электрическом взрывании, выход из моста укрытия и подход мастера-взрывника к месту взрывных работ  разрешается после полного проветривания забоя, отсоединения магистральных проводов от источника тока и замыкан их накоротко, но не раньше, чем через 5 мин после взрывания.

Если после подачи электрического тока во взрывную цепь  взрыв не произошел, мастер-взрывник должен отсоединить от источника тока и только после этого узнать о причине отказа заряда.

Требование безопасности при проветривании.

     После проведения взрывных работ на протяжении 2 часов после допуска рабочих в забой воздух должен подаваться в таком количестве,

в котором оно поступало перед допуском рабочих, с тем, что за этот период времени содержание вредных газов было снижено к санитарным нормам.

Требование безопасности при погрузке горной массы.

      Во время работы породопогрузочной машины запрещается:

-находиться в зоне действия погрузочного ковша или нагребающих лап;

- производить ремонт, осмотр или очистку машины;

-работать под поднятым ковшом;

-прицеплять или отцеплять вагонетки;

-гнущийся кабель необходимо подвешивать в натяжку.

     Запрещается  во время подъема ковша становиться на него или держаться руками,  а так же оставлять ковш в поднятом состоянии после остановки Машины. Во время работы  машины необходимо обходить орошающее приспособление.

    Во время работы машины, рабочие не должны стоять между машиной и кренью выработки со стороны, которая не имеет свободного подхода. После окончания погрузки машина должна быть отведена в безопасное место.

11.   ОХРАНА ТРУДА И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВЫРАБОТКИ.

11.1   Охрана труда.

     Углекислый газ (СО2) бесцветен,  обладает слабокисловатым вкусом,  не горит и не поддерживает горение, нормальная плотность  1,98 кг/м3.

Из-за высокой плотности этот газ  скапливается у почвы выработки, в нижней части шурфов, в уклонах зумпфов и уклонах, поэтому замеры содержания СО2 следует делать у почвы. Сам по себе этот газ не ядовит и в небольших количествах необходим для стимулирования дыхания.

     Метан (СН4) – газ без цвета, вкуса и запаха, приблизительно в два раза легче воздуха, нормальная плотность 0,72 кг/м3. Метан - не ядовит, но при увеличении его в воздухе, он вытесняет кислород.

      Согласно ПБ в негазовых шахтах и шахтах  первой и второй категории пробы воздуха  должны отбираться один раз в месяц, на шахтах третьей категории и разрабатывающих пластах угля, склонного к самовозгоранию - два раза, сверх категорийных и опасных по внезапному выбросу-3 раза.

        В угольной промышленности применяют химические, термокаталитические определители  и интерфероменты.

 Химический определитель: ГХ-М.

Термокаталитический определитель: ДМТ, сигнализатор метана СМС, Д1,Д2,Д3 .

  Согласно ПБ в шахтах третьей категории, сверхкатегорийных и опасных по внезапным выбросам угля и газа должны применяться средства автоматической газовой защиты в следующих выработках:

-в призабойных пространствах, тупиковых выработках длиной 10м2 и более, в которых используется электроэнергия;

-у вентиляторов местного проветривания с электродвигателями;

-в исходящих струях, очистных выработках, выемочных участках, с применением электрической энергии, а при разработке крутых пластов, не зависимо от наличия электроэнергии.

11.2   Противопожарная защита.

   Одним из способов пожаротушения есть противопожарные оросительные  водопроводы, питаемые от хозяйственного питьевого водосборника, резервное -  из противопожарных водоемов.

 При питании   из водосборника вода в противопожарооросительный  трубопровод может подводиться водоотливными стволами труб или трубопроводов специального противоположного насоса. После тушения пожара пожарооросительный  трубопровод, питаемый из водосборника, должен быть тщательно промыт водой из хозяйственного питьевого трубопровода.

  Для противопожарной защиты стволов в подшахтном здании должно быть не менее трех пожарных кранов, а в устье всех стволов необходимо устанавливать кольцевой трубопровод с водоразбрызгивающими насосами. Все это связано с противопожарными трубопроводами на поверхности шахты.

   Концы участковых противопожарооорсительных трубопроводов должны отставать от забоев подготовительных выработок не более чем на 20 метров, и быть оборудованными пожарными кранами для подсоединения к ним пожарных рукавов.

  Устья всех шурфов  следует оборудовать кольцевым сухотрубным трубопроводом с водоразбрызгивающими насосами, должен быть так же на копрах орошения шкивов и площадке во время пожара.

  Так же необходимо иметь первичные средства пожаротушения- ручные огнетушители и ящик с песком или пылью вместимостью не менее 0,2 м3.

  Первичные средства пожаротушения должны быть во всех электромашинах, камерах, подстанциях, гаражах, складах ВМ, у погрузочных пунктах лав, в подготовительных выработках.