Расчет и выбор поперечного сечения выработки

Введение

Горнопроходческие работы будут проводиться в породах крепостью 10 по шкале Протодьяконова. Выработка проводится трапециевидной формой сечения с, проходка выработки будет производиться сплошным забоем с применением буровзрывных работ, в качестве ВВ используется аммонит №6ЖВ. При буровзрывных работах предусматривается последовательное соединение электровзрывной сети. Проветривание выработки будет производиться всасывающим способом проветривания, откатка породы будет производиться с помощью электровоза АК2У, при откатке будут использоваться вагонетки типа ВГ-1.Выбор горношахтного оборудования производится исходя из крепости пород, будет использоваться колонковое электросверло - ЭБГП-1. Для погрузки породы в вагонетку применяется породопогрузочная машина ППН-1С.Для освещения выработки применяются лампы накаливания РН-60. Водоотлив будет осуществляться через канавку самотеком. Проходка выработки будет осуществляться комплексной бригадой состоящей из З-х звеньев, все проходчики по профессиональной подготовке взаимозаменяемы.

Раздел 1.1

Конструкция и расчет крепи в горизонтальных выработках

Для предотвращения обрушения горных пород при проходке выработок возводят крепь. К горной крепи предъявляют следующие требования: необходимо поддерживать выработку в рабочем состоянии в течение всего срока службы (при ГРР срок службы составляет 2-3г.), быть простой в изготовлении, экономичной, удобной для транспортирования и возведения. На ГРР крепь выполняется в виде деревянных рам и состоит из верхняка и двух стоек. При значительном горном давлении раму устанавливают в сплошную, при умеренном вразбежку на расстоянии 0,5-1м, замок соединяющий стойку и верхняк не имеет жесткости, поэтому раму в местах соединения расклинивают клиньями. При креплении вразбежку кровлю выработки затягивают всплошную досками или обаполами. В боках, в зависимости от устойчивости пород применяют сплошную затяжку или вразбежку. Пустоты за затяжкой заполняют мелкой породой – забучивают. Для обеспечения податливости крепи в скальных породах конец стойки заостряют, под действием горного давления происходит частичное внедрение стойки в породу. Под стойку делается лунка глубиной 10-20см.

Рассчет горного давления

Рис. 4. 3. Выработка, закрепленная сплошняком деревянными рамами трапециевидной формы

 

1) Рассчитываем горное давление:

 

Р= · ; т/м, где:

- коэффициент крепости пород.10

- объёмный вес породы (2,6).

а- полупролёт выработки вчерне.

 

а = ; м.

 

а = ; мм.

 

Р= · ; т/м.

 

2) Рассчитываем диаметр верхняка с учётом горного давления:

 

d= 1,6· ; м.

l – длинна верхняка.

а - половина ширины выработки вчерне; м.

d- диаметр верхняка.

f- коэффициент крепости породы.

[ ]-70

; м.

3) Рассчитываем номинальную толщину затяжек:

 

; м.

с- толщина затяжек

k- материал (0,87 для дерева)

 

; м.

 

4) Рассчитываем потребное количество лесоматериала на 1 метр выработки:

 

; м. где:

d_ст - диаметр стойки, м.

L_ст- длина стойки, м.

d_В- диаметр верхняка, м.

L_В- длина верхняка, м.

С – толщина затяжки, м.

К – коэффициент сплошности затяжки

 

V_л= ;м³.

5) Рассчитываем количество лесоматериалов на всю выработку:

V=L_выр· V_л;м³.

 

V=450 · 2.72=1224 м³.

 

 

Расчет БВР.

1.Для расчета взрывчатого вещества на 1м взрываемой породы можно воспользоваться формулой Протодьяконова М.М.

q = 1,6 · , кг/м , где

q = 1,6 · 1,3 =2,26 кг/м

 

2. Определим количество шпуров в забое, для этого воспользуемся формулой Протодьяконова

N = K ,шт, где

N – количество шпуров в забое, шт

S – площадь поперечного сечения выработки вчерне, м .

K – коэффициент зависящий от диаметра шпура и крепости пород, он равен 2; 2,3; 2,7 (большее значение принимается в меньшем диаметре шпура и большей крепости пород.

N = 2,3 · шт

3. Определим глубину шпуров, для горизонтальных выработок может быть использована следующая формула

l = (0,5; 0,8)·b, м, где

b – средняя ширина выработки, м.

l = 0,7 · 3.5 = 2.45 м.

4. Глубина врубовых шпуров

l = (0,15; 0,3) + l , м, где

l = 0,2 + 2,45 = 2,65м.

длина оконтуривающих (l ) и длина вспомогательных шпуров (l ) принимается равной l .

5. Определим среднюю глубину комплекта шпуров

l = , м

l = = 2.51 м.

6. При общем количестве шпуров (N) соотношение между числом врубовых, отбойных и оконтуривающих принимается 1; 0,5; 1,7 (В. К. Шехурдин, Горное дело стр. 46)

Расчет количества шпуров

n = , шт. n = , шт.

n = = 7 шт n = = 10 шт

7. Теперь выбираем тип вруба: согласно количеству врубовых шпуров принимаем бочкообразный вруб

8. Рассчитаем расстояние от стенки выработки до устья оконтуривающих шпуров

Q = l * cosα

α – угол наклона оконтуривающих шпуров к плоскости забоя (принимается 85 - 87˚)

Q = 2,45 · 0.08 =0,21м.

9. Рассчитаем расстояние от устья врубовых шпуров до оси выработки

 

Q = l · cosα + , где

α – угол наклона врубовых шпуров (рекомендуется принимать 53 -55 при крепости пород (f) больше XII, а при крепости (f) меньше XII угол наклона принимают 65 -70 ).

Q = 2,65· 0,34 + = 1,1 м.

 

b = 0,2; 0,4 для породных забоев

b = 0,4; 0,6 для угольных забоев

 

10. Рассчитаем заряд на заходку

Q = q · V, кг

Q = 2,26 ·21,08 = 47,6 кг

V = l · S, м

V = 2,51 · 8,4 = 21,08м

11. Рассчитаем среднюю массу заряда на шпур

q = , кг

q = = 2,26 кг

12. Рассчитаем количество ВВ для всех видов шпуров

q = 1,15 · q , кг q = q , кг

q = 1,15 · 2,26 = 2,6 кг q = 2,26

 

13. Рассчитаем фактический расход ВВ на заходку

кг

Q = 2,6·7 +1,13·4+ 2,26 ·10=45,3 кг

14. Рассчитаем число шпуро/метров на забое

L = , шп/м.

L = 2,65 ·7 + 2,45 · 4+2.45·10 = 52,85 шп/м.

15. Рассчитаем длину продвигания забоя за взрыв

l = l · η, м.

l = 2,45 · 0,87 = 2,13 м.

η – коэффициент использования шпуров (К.И.Ш.), принимается 0,85 – 0,87

16. Рассчитаем расход ВВ на 1 м горной массы

, кг/м

q = = 22,3 кг/м

17. Рассчитаем расход ВВ на 1 м выработки

; кг/

; кг/

 

18. Расход средств взрывания на 1м. проходки находится по формуле

q = , шт/м.

q = =9,8шт/м.

19. Удельный расход шпура на 1м. проходки

,шт/м.

Q = = 24,8 шт/м.

20. Удельный расход шпура на 1м горной массы

, шт/м

 

шт/м

 

 

21. Число патронов на один шпур

n = , шт. n = шт. n = , шт.

 

n = = 6 шт n = =3 шт n = = 6 шт.

 

m - масса патронов ВВ, кг

 

22. Фактическая длина заряда

l = l · n , м. l = l · n , м. l = l · n , м.

 

l = 0,4 · 6=2,4 м. l = 0,4 · 3=1,2 м l = 0,4 · 5=2 м.

 

l - длина патрона, м.

23. Длина забойки

l = l - l , м. l = l - l , м l = l - l , м.

 

l =2,65 –2,4=0,25 м. l =2,45 –1,2=1,25 м l =2,45-2=0,45м.

24. Сводная таблица расчета шпуров

 

№ шпура	Наименование шпура	Кол-во шпуров	Средняя масса ВВ на один шпур, кг	Глубина шпура, м	Число патронов, шт	Фактическая длина, м	Длина забойки, м	Периодичность взрывания
1-7 8-10 11-21	Врубовый Вспомогательный Оконтуривающие		2,6 1,1 2,2	2,65 2,45 2,45		2,4 1,2 2,4	0,25 1,25 0,45	I II III

Расчёт электровзрывной сети

Данным проектом предусматривается последовательное соединение. Достоинством такой схемы является: взрывник находится на безопасном расстоянии от взрыва, этот способ может применяться в шахтах опасных по газу и пыли, проверка приборами качество взрыва, возможность взрывания группы зарядов одновременно, простота ее расчета, монтажа и контроля. К недостаткам последовательной схемы относятся: возможность отказа цепи в случае неисправности хотя бы одного детонатора или разрыва провода в цепи.

Выбираем взрывную машинку марки КПМ-1А

 

Техническая характеристика взрывной машинки марки КПМ-1А

 

Исполнение …………………………………………………………………….Н

Принцип зарядки…………………………………………………….….индуктор

Напряжение наполнителя……………………………………………………1500

Предельное сопротивление, Ом……………………………………………...350

Вес, кг…………………………………………………………………………..1,6

 

В качестве средств взрывания будут применятся электродетонаторы короткозамедленного действия марки ЭД-КЗ-15, со степенью замедления 15; 30; 45 мс.

 

Техническая характеристика ЭД-КЗ-15

 

Электродетонаторы короткозамедленного действия в таре. Провода с медной жилой длинной 2,0-2,5 метра

 

В качестве средств передачи электрического тока от источника тока (КПМ-1А.) к электродетонаторам- будут преминяться медные провода марки ВМВ.

 

Техническая характеристика ВМВ

Сечение жилы, мм²…………………………………………………………….0,5

Число проволок в жиле, шт…………………………………………………....1

Удельное сопротивление, Ом/км…………………………………………....40,0

Вес 1 км. Провода, кг…………………………………………………………..8,2

Изоляция……………………………………………………….поливинилхлорид

 

Техническая характеристика взрывчатого вещества аммонит №6ЖВ

Патронированная порошкообразная смесь тротила с водостойкой аммиачной селитрой.

Теплота взрывания (вода, пар), ккал/кгс………………………………..…1030

Удельный объём газов, л/кгс………………………………………………..895

Плотность патронов, г/см³………………………………………………...1,0-1,2

Работоспособность, см³………………………………………..………....365-375

Бризантность, см³……………………………………………………….….14-15

Критический диаметр открытого заряда, мм……………………………..10-13

Скорость детонации, км/ч………………………………………………….3,6-4,8

 

1. Рассчитываем длину провода для электровзрывной сети:

l= L · 2 + n_эд ·(2,0 - 2,5); м.

L- расстояние до места укрытия, м (не менее 75метров)

n_эд - количество электродетонаторов, шт.

l= 75 · 2 + 21 · 2,5= 202,5м.

 

2. Определяем сопротивление токопроводящей цепи:

R_пр = l · p, Ом

р- удельное сопротивление провода, Ом (25)

R_пр= 0,202 · 40 = 8Ом.

 

3. Проверяем возможность применения последовательного соединения, производим расчет тока в цепи:

; А.

U- Напряжение источника тока, В.

r- Сопротивление электродетонатора, Ом.

 

4. Для применения последовательного соединения должно, выполнятся условие:

 

I>1 А.

I=30 что больше 1 А.

 

Схема последовательного соединения электровзрывной сети:

 

 

1-заряд ВВ; 2-электродетонатор; 3-концевик электродетонатора (выводной провод); 4-забойка; 5-концевые провода; 6-участковые провода; 7-соединительные провода; 8-магистральные провода.

 

 

Проветривание

 

Проветривание выработки будет проводиться всасывающим способом, так как данный способ наиболее эффективен при длине выработки до 450 метров.

 

Схема всасывающего способа проветривания.

1.Рассчитываем необходимое количество воздуха для людей:

Q=6 · N_л ; м³/мин.

 

N_л-количество людей, одновременно работающих в выработке

Q = 6 · 6=36; м³/мин.

 

 

2.Рассчитываем необходимое количество воздуха по разбавлению продуктов взрыва до безопасной концентрации:

 

; м³/мин.

t-время проветривания, мин.

V-объём выработки, м³ 350/S

А- фактический расход ВВ на 1 взрыв.

S- площадь выработки, м²

м³/мин.

3.Проверяем количество воздуха по скорости движения (V=0,15-6 м/с.)

V= ; м/с.

V= м³/мин

 

4.Рассчитываем производительность вентилятора:

Q_вент=1,35 · Q_заб; м³/мин.

Q_вент=1,35 · 195,2=263,5 м³/мин.=4,3 м/с

 

5.Рассчитываем аэродинамическое сопротивление туб:

; кгс/м²

α_т-коэффициент, учитывающий сопротивление труб.(0,0016)

L-длинна трубопровода, м.(452)

d-диаметр трубопровода, м.0,5

 

кгс/м²

6.Рассчитываем депрессию (потеря напора трубопровода):

 

h_в=1,2 · h; кгс/м²

 

h_в=1,2 · 27,19=32,63 кгс/м²

 

 

Выбираем вентилятор ВМ-5М

Техническая характеристика вентилятора.

 

Вентилятор	Диаметр рабочего колеса, мм	ПОДАЧА, М /МИН	ДАВЛЕНИЕ, Па	электродвигатель, кВт	Масса, кг	Частота вращения	Габариты, мм
минимальная	максимальная	минимальное	максимальное	длина	ширина	высота
ВМ-5М

 

 

Водоотлив

Так как водоприток незначительный водоотлив из выработки будет осуществляться по канавке самотеком.

1. Рассчитываем площадь поперечного сечения канавки

;м²

Q -приток воды по всей выработки /сек

V -скорость движения воды м/сек

k -коэффициент, учитывающий допустимый уровень воды в канавке (0,75)

S= ;м²

 

Водоприток незначительный.

1-шпала; 2-балластовый слой; 3-трап; 4-бок выработки.

Циклограммы

1. Объем работ на бурение:

V = N · l , м.

V = 2 · 2,45= 51,45м.

N – количество шпуров

l - длина комплекта шпуров, м.

2. Объем работ на уборку породы:

V = S · l · η · R , м

V =8,4 · 2,45 · 0,87 · 0,5 = 8,95 м

S – площадь выработки вчерне, м

η – К. И. Ш. (0,7-0,9)

R - коэффициент разрыхления пород

3. Объем работ на крепление выработки:

V = ; м³

V = =4,2 м³

N – расстояние между рамами (0,5 м.)

4. Определение количества человека/смен на каждый цикл:

K= , чел/смен

K=

K=

K=

H - норма выработки (ЕНВ стр. 52 табл. 32)

H - норма выработки (ЕНВ стр. 136 табл. 78)

H - норма выработки (ЕНВ стр. 204 табл. 104)

5. Подсчитаем продолжительность проходческого цикла на каждую операцию:

t = , ч.

t = = 2ч.30мин

t = = 1,15мин

t = = 1ч.30мин.

t - бурение

t - уборка

t - крепление

-время на проветривание выработки

-время на документацию и настилку рельсовых путей

 

Ниже приведена циклограмма работ.

Процесс

часов

Смена

I

II

.

III

Время на бурение

2ч30мин

Время на взрывание и проветрив.

40мин

Время на уборку породы

1ч15мин

Время на крепление выработки

1ч30мин

Время на документацию

5мин

 

Содержание

1.Введение……………………………………………………………………стр3

2.Расчет и выбор поперечного сечения выработки………....………….…стр4

3.Конструкция и расчет крепи………………..………………………….…стр8

4.Выбор горношахтного оборудования……………………………..……..стр10

5.Расчет взрывчатого вещества...…………………………………………..стр10

6.Расчет электровзрывной сети………………………………………….…стр14

7.Проветривание……………………………………………………..……...стр16

8.Освещение и водоотлив.............................................................................стр18

9.Электровозная откатка…………………………………………………....стр19

10.Погрузка и транспортировка…………………….……………………...стр23

11.Организация работ и построение циклограммы….…………………....стр25

12.Охрана труда и техника безопасности……….…………………..….....стр27

13.Список литературы………..……………………………………………...стр29

14.Содержание………….……………………………………………………стр30

 

Введение

Горнопроходческие работы будут проводиться в породах крепостью 10 по шкале Протодьяконова. Выработка проводится трапециевидной формой сечения с, проходка выработки будет производиться сплошным забоем с применением буровзрывных работ, в качестве ВВ используется аммонит №6ЖВ. При буровзрывных работах предусматривается последовательное соединение электровзрывной сети. Проветривание выработки будет производиться всасывающим способом проветривания, откатка породы будет производиться с помощью электровоза АК2У, при откатке будут использоваться вагонетки типа ВГ-1.Выбор горношахтного оборудования производится исходя из крепости пород, будет использоваться колонковое электросверло - ЭБГП-1. Для погрузки породы в вагонетку применяется породопогрузочная машина ППН-1С.Для освещения выработки применяются лампы накаливания РН-60. Водоотлив будет осуществляться через канавку самотеком. Проходка выработки будет осуществляться комплексной бригадой состоящей из З-х звеньев, все проходчики по профессиональной подготовке взаимозаменяемы.

Раздел 1.1

Расчет и выбор поперечного сечения выработки

№	Наименование размеров	Буква	Формула
	Высота транспортного оборудования	H	1210мм
	Ширина транспортного оборудования	B	900м
	Высота свободного прохода		не менее 1,8
	Высота выработки от головки до верхняка		при откатке аккумуляторными электровозами не менее 1,8 м
	Высота от почвы выработки до головки рельса		320 мм
	Высота балластного слоя		0,8м
	Ширина свободного прохода на уровне h подвижного состава	n	не менее 0,7 м
	Зазор между транспортным оборудованием и стенкой выработки	m	не менее 0,25 м
	Зазор между подвижными составами	c	не менее 0,2 м
	Толщина стоек верхняков		0,16 м
	Толщина затяжек		0,05 м
	Угол наклона боковой стороны выработки к основанию	α	80°
	Ширина прохода на уровне транспортного оборудования
	Высота выработки в свету при наличии рельсового пути
	Ширина выработки в свету на уровне транспортного оборудования при скреперной уборке, двупутная	в
	Ширина выработки в свету по верхняку при наличии рельсового пути
	Ширина нижнего основания в свету при наличии рельсового пути
	Площадь поперечного сечения в свету	S
	Ширина верхнего основания выработки вчерне
	Высота выработки вчерне
	Ширина нижнего основания выработки
	Площадь поперечного сечения выработки вчерне

 

 

 

Рис. 4.1 Трапециевидная форма поперечного сечения выработки с деревянной крепью

 

1) Рассчитываем ширину прохода на уровне транспортного оборудования:

 

n₁=n + [h- (H + h₁- h₂)] ctgα, мм, где:

 

n- ширина свободного прохода на уровне h подвижного состава, мм.

h- высота свободного прохода, мм

H- высота электровоза, мм.

h₁ – высота от почвы выработки до головки рельса, мм.

h₂- высота балластового слоя, мм.

α – угол наклона боковой стороны выработки, °

 

n₁= 700+ [1800+ (1210+320 -80)] 0,176=761,6мм.

 

2). Рассчитываем высоту выработки в свету:

 

h₄=h₁+h₃-h₂ , м., где:

h₃- высота выработки от головки рельса до верхняка, мм.

h₄=320 +1800-80= 2040мм.

 

3) Рассчитываем ширину выработки в свету на уровне транспортного оборудования:

 

b=2·B+С+m+n₁, мм, где:

 

В- ширина транспортного оборудования, мм.

m- зазор между транспортным оборудованием и стенкой выработки, мм.

 

b=2·900+200+250+761,6=3012мм.

 

4) Рассчитываем ширину выработки в свету по верхняку:

 

b₁=b-2 (h₃-H) ctgα, мм.

b₁= 3012-2(1800-1210) 0,176=2801,4 мм.

 

5) Рассчитываем ширину нижнего основания выработки в свету:

 

b₂=b + 2(H+ h₁- h₂) ctgα, мм.

b₂=3012+2(1210+320-80) 0,176=3522, 4мм.

 

6) Рассчитываем площадь поперечного сечения в свету:

 

; м².

 

м².

 

7) Рассчитываем высоту выработки вчерне:

 

h₅=h₄+h₂+ t + t₁; мм, где

t- толщина стоек (верхняков), мм.

t₁- толщина затяжек, м.

 

h₅=2040+80+50 +200=2370 мм.

 

8) Рассчитываем ширину верхнего основания вчерне:

 

мм.

b₃=2804,3+2(200+50) 0.9848= 3294,3мм.

 

 

9) Рассчитываем ширину нижнего основания выработки:

 

; м.

b₄=3012+2· 2370· 0,176=3846,2 мм.

 

10) Рассчитываем площадь поперечного сечения вчерне:

 

; м².

; м².