Горно-геологическая характеристика

ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Назначение выработки (штрека) заключается на детальной стадии изучения месторождения железных руд. Попутно производится проверка на наличие дополнительных рудных тел, не пересеченных скважинами.

Штрек не имеет непосредственного выхода на поверхность, проходится горизонтально, по простиранию залежей железных руд. Само месторождение находится в 35 км от поселка, что определяет условия работы – вахтовый метод.

Породы вскрываемые штреком, представлены гранитами. Коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову составляет f=14, категория пород по буримости XVI.

 

Задание на курсовое проектирование

Необходимо спроектировать подземную горизонтальную горную выработку (штрек).

Длина выработки: 330метров;

Площадь поперечного сечения в свету: 6,1 м^2;

Минимальная месячная скорость проходки: 105 м;

Коэффициент крепости пород: f = 14;

Устойчивость пород: устойчивые

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ОБОСНОВАНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРА ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

ВЫРАБОТКИ

Обычными формами поперечного сечения для горизонтальных и наклонных горно-разведочных выработок являются трапециевидная и сводчатая. Трапециевидная форма применяется при креплении деревом, когда срок службы ограничен, а величина горного давления на крепь относительно невелика. Сводчатая форма используется при проходке выработок без крепления, а также при креплении штангами в устойчивых породах или, наоборот, при проходке в весьма неустойчивых породах и при большом сроке службы, когда применяется бетонное или металлическое крепление. При креплении выработок сборной железобетонной крепью им придается трапециевидная форма.

По заданию на курсовое проектирование необходимо пройти штрек в устойчивых породах, с коэффициентом крепости f = 12, используем прямоугольно-сводчатую форму поперечного сечения штрека без креплений. По площади поперечного сечения, приведенного в задании (S = 4,9м² ) ближайшее максимальное (S = 5,4м²), определяем основные параметры выработки (таблица № 35), [1].

Обозначение сечения	L,мм	hc, мм	ho, мм	R	r	Площадь сечения
ПС-6,4			2 800			6,4

 

Так как форма поперечного сечения выработки- прямоугольно сводчатая без крепления, то площадь поперечного сечения в свету равна площади поперечного сечения вчерне.

Sсв=Sвч=6,4м²

Площадь поперечного сечения в проходке определяются по формулам

 

S_пр = S_вч *К_пр , м²

где К_пр – коэффициент превышения площади сечения при буровзрывном способе проходки выработки (таблица № 41), [1]. (К_пр =1,09)

Так как категория по буримости пород в нашем случае равна 12 и площадь поперечного сечения выработки вчерне равна 6,4м², отсюда

S_пр =6,4*1,09=6,98 м²

РАСЧЕТ КОМПЛЕКСА БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ШПУРОВ

Глубина шпуров определяет трудоемкость и длительность всех процессов в проходческом цикле. Чем больше крепость породы, меньше площадь поперечного сечения забоя и работоспособность ВВ, тем меньше глубина шпуров.

Глубину шпуров в комплекте можно определить, исходя из заданных темпов проходки:

 

 

где L_м – месячный план проходки выработки, м/мес. (L_м =90 м/мес.); n_рд – число рабочих дней в месяце (26¸30); n_см – число рабочих смен в сутки (3 смен); n_ц – число циклов, выполняемых в смену (1 цикл); h - коэффициент использования шпура (КИШ) h=0,9

 

 

Глубина врубовых шпуров принимается на 10-20% (примерно на 250 мм) длиннее отбойных (оконтуривающих и вспомогательных).

В забоях горизонтальных и наклонных выработок с неустойчивыми породами глубина шпуров не должна превышать величины допустимого обнажения пород:

l_шп=(0,5¸0,9)В,

где В – ширина выработки.

 

B=L=2180мм=2,18м

Lшп =1,18-2,124м, по таблице 42, средняя глубина шпуров технически целесообразна 1,65м, следовательно, использоваемую глубину шпуров принимаем-1,6м для врубовых и 1,4м для вспомогательных и оконтуривающих.

БУРОВЫЕ МАШИНЫ, УСТАНОВКИ И ИНСТРУМЕНТ

ДЛЯ БУРЕНИЯ ШПУРОВ

При проведении горно-разведочных выработок оборудование для бурения шпуров, инструмент и установочные приспособления выбирают в зависимости от свойства пород (крепости, трещиноватости, буримости) и размеров поперечного сечения выработки.

В настоящее время на горно-разведочных работах колонковые электросверла на распорных колоннах применяют редко, а наиболее универсальным способом бурения шпуров по породам с f>4 является ударно-поворотный с помощью перфораторов. Переносные перфораторы применяют при проведении канав, траншей, шурфов, стволов шахт, а так же при проходке горизонтальных и наклонных выработок.

По заданию на курсовое проектирование коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову f =12, категория по буримости XV.

В качестве буровых машин выбираем ручные пневматические перфораторы (таблица № 44), [1].

 

Параметр	Норма типоразмера (бывшие обозначения)
ПП – 50
Энергия удара, Дж
Частота ударов, с^-1	34,0
Крутящий момент, Н*м
Масса, кг
Коэффициент крепости породы, f	£12

 

При бурении шпуров в горизонтальных выработках переносные перфораторы устанавливают на пневматические поддержки (табл. 45), которые служат для поддержания перфораторов во время бурения и создания осевого усилия подачи в направлении оси буровой штанги. Мы будем использовать пневмоподдержку П2

 

Для молотков ПП – 50 пневмоподдержка – П2 (таблица № 45), [1].

 

Тип	Ход поршня, мм	Длина в сжатом состоянии, мм	Раздвижное усилие, Н	Номинальное давление воздуха, мПа	Масса, кг
П2 (П-11)	1100±40	1500±20	1500 + 100	0,5(50)	20,0

 

Диаметр буровой стали должен соответствовать выбранному перфоратору, а начальный диаметр посадочного конуса коронки – диаметру буровой штанги.

При ударно-поворотном бурении в качестве инструмента применяют комплекты полых буровых штанг(диаметр стали 22 + 0,4мм) (табл. 49) со съемными буровыми коронками (табл. 50), армированными твердым сплавом. Коронки долотчатой формы применяют для бурения в крепких вязких монолитных породах; крестообразной – в трещиноватых и нарушенных породах. В нашем случае используем долотчатые коронки ККП-36-22 с диаметром коронки 36мм, начальным диаметром посадочного конуса 22мм, с твердым сплавом марки ВК-15 или ВК-11В, ВК-8В.

Буровые штанги под съемные коронки изготавливают из стали 55С2. Для изготовления съемных коронок применяют следующие марки стали 35*ГСА, 20*2НИА,18*2Н4МА,38*Н3МФА. Для армирования коронок применяют твердые сплавы ВК8В, ВК11В, ВК15, где номер сплава показывает процентное содержание в нем кобальта, повышающего вязкость, но уменьшающего твердость.

 

ВЫБОР ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ

При проходке горизонтальных выработок (штрек) применяем электроогневой способ взрывания, т.к. коэффициент крепости £ 12 – 14 (12) по таблице № 52, [1] принимаем взрывчатый материал - аммонит № 6ЖВ.

 

Показатели	Аммонит №6ЖВ
Компоненты ВВ	Аммиачная селитра и динитронафталин
Коэффициент крепости породы f = 4	£ 6-8
Работоспособность, см^3	320-350
Бризантность, мм
Плотность в патронах, г/см^3	1,0-1,15
Скорость детонации, км/с	3,5-4,6
Диаметр патрона, мм / масса, г /длина, мм	32/200/200
Условия применения	Сухие и обводненные забои

 

Средства инициирования (СИ) выбирают в зависимости от принятого способа взрывания. При электроогневом способе взрывания для поджигания ОШ (диаметром 5,3мм, количество оплеток 3) используют электрозажигатели ОШ-ЭЗОШ-Б, электрозажигательные трубки ЭЗТ-2 и электрозажигательные патроны ЭЗП-Б. Принимаем капсюль детонатор КД-8С, огнепроводный шнур ОШДА, электрозажигательный патрончик ЭЗП-Б5.

РАСПОЛОЖЕНИЕ ШПУРОВ В ЗАБОЕ

Способ расположения шпуров в забое зависит от многих факторов, в том числе от свойств и условий залегания породы, форма и размера выработки. Глубины и числа шпуров, применяемого оборудования для бурения шпуров и др. Все шпуры в комплекте по назначению подразделяются на вспомогательные, оконтуривающие, врубовые.

Рассчитанное число шпуров располагается в забое таким образом, чтобы обеспечить:

- наиболее полный отрыв породы от массива в контурах проектного поперечного сечения выработки;

- равномерное дробление породы и наименьший ее разброс.

Вся работа шпуров в забое при взрыве предопределяется результатами работы врубовых шпуров. При их взрыве образуется дополнительная поверхность обнажения массива – врубовая полость, которая обеспечивает эффективную работу вспомогательных и оконтуривающих шпуров. Поэтому обоснованию типа вруба надо придавать особое значение

Так как площадь проходки (S_пр = 5,67 м²), необходимо применять наклонные (клиновые) врубы. Клиновые врубы состоят из двух вертикальных (или горизонтальных) рядов шпуров, пробуренных посередине забоя с наклоном друг к другу и к оси выработки. Угол наклона шпуров a_вр = 65-70°.

Наклонные врубы применяются в ГРВ площадью поперечного сечения более 4 м² и площадь вруба составляет 1-1,5м². Глубина врубовых шпуров на 10-20% больше оконтуривающих и вспомогательных.

Оконтуривающие шпуры обеспечивают форму и размеры поперечного сечения выработки. Их бурят под углом a_ок = 75¸80º в направлении контура выработки с учетом выхода их концов за пределы контура для крепких пород с f >10 на 100-150 мм. Вспомогательные шпуры, как правило, бурят перпендикулярно плоскости забоя (a_всп = 90º). Они имеют одинаковую глубину с оконтуривающими шпурами, взрываются после врубовых и перед оконтуривающими, расширяют врубовую полость и облегчают работу оконтуривающих шпуров.

Общее количество оконтуривающих и вспомогательных шпуров рассчитывается по формулам:

 

 

где N_вр, N_всп, N_ок – соответственно, число врубовых, вспомогательных, и оконтуривающих шпуров в комплекте; b – коэффициент, зависящий от крепости породы (таблица № 59), b = 0,45

Так как установили вертикальный клиновой вруб, то принимаем 8 врубовых шпуров (4 пары).

N_всп =22 – 4 – 15 = 3 шт

 

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ПРОВЕТРИВАНИЕ ВЫРАБОТОК

 

Рудничный воздух, в котором находятся или могут находиться люди, должен содержать не менее 20% кислорода и не более 0,5% углекислого газа по объему. Содержание метана в свежей струе, поступающей для проветривания выработки, не должно превышать 0,5%, а в исходящей струе 1%. Содержание других газов и паров не должно превышать предельно допустимых концентраций.

Поддержание требуемого состава рудничной атмосферы осуществляется путем проветривания. Действующие выработки проветриваются за счет общешахтной депрессии, а тупиковые выработки, находящиеся в процессе проходки при длине более 10м для горизонтальных и более 5м для шурфов, - путем принудительного проветривания с использованием вентилятора местного проветривания и вентиляционных трубопроводов. Время проветривания не должно превышать 30 мин.

При проектировании вентиляции тупиковых выработок выбирается схема и способ проветривания, рассчитывается количество воздуха необходимое для подачи в забой (Q_з) выбирается вентиляционный трубопровод и рассчитывается его аэродинамическое сопротивление и утечки, выбирается тип вентилятора и рассчитывается их количество и места установки (расстояние между вентиляторами).

Количество воздуха необходимого для подачи в забой рассчитывается по нескольким факторам:

- по газовыделению в выработку из пород;

- по количеству одновременно взрываемого ВВ;

- по условию выноса пыли;

- по условию разжижения вредных компонентов выхлопа ДВС;

- по тепловому фактору (при температуре в забое более 24°С).

По факторам, влияющим на состав рудничной атмосферы, производим следующие расчеты:

Количество воздуха необходимое по условию выноса пыли:

 

где V_min – минимальная скорость воздуха по качественному выносу пыли (0,4¸0,6 л/с); S_св – площадь поперечного сечения выработки в свету (S_св = 5,67 м²).

 

Количество воздуха необходимое по наибольшему числу людей в забое:

 

где n_л – максимальное количество людей, работающих в забое (n_л = 2 чел.)

 

ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Назначение выработки (штрека) заключается на детальной стадии изучения месторождения железных руд. Попутно производится проверка на наличие дополнительных рудных тел, не пересеченных скважинами.

Штрек не имеет непосредственного выхода на поверхность, проходится горизонтально, по простиранию залежей железных руд. Само месторождение находится в 35 км от поселка, что определяет условия работы – вахтовый метод.

Породы вскрываемые штреком, представлены гранитами. Коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову составляет f=14, категория пород по буримости XVI.

 

Задание на курсовое проектирование

Необходимо спроектировать подземную горизонтальную горную выработку (штрек).

Длина выработки: 330метров;

Площадь поперечного сечения в свету: 6,1 м^2;

Минимальная месячная скорость проходки: 105 м;

Коэффициент крепости пород: f = 14;

Устойчивость пород: устойчивые