Прохождение горной выработки по породам

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Введение

Цель данной работы: составить схему прохождения горной выработки по породам 20 категории крепости (сплошные монолитные породы).

Горная выработка представляет собой штольню длиной 200м. и площадью забоя 4м² Выработка идет по монолитным породам средней категории, по этому применяется крепь в разбежку через 1м.

При прохождении горноразведочной выработки в интервале 100-130 м находится зона трещиноватости, которая видна с космических снимков. В этом интервале, крепость пород снижается до 15 категории, площадь забоя увеличивается за счет сплошного крепления пород и составляет 5,3 м²

1.Общие сведения

Горная выработка -- сооружение в недрах Земли или на ее поверхности, созданное в результате ведения горных работ и представляющее собой полость в массиве. С целью выполнения ее функционального назначения и сохранения в течение определенного срока времени, горная выработка может быть оснащена разного рода транспортными и инженерными устройствами и специальной конструкцией, называемой крепью.

Штольня -- горная выработка, проведенная к месторождению с поверхности горизонтально или с незначительным подъемом, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначенная для обслуживания подземных горных работ при разведке или разработке полезного ископаемого. Проведение штольни возможно при гористом рельефе местности. Она проводится как по простиранию, так и под углом к простиранию с уклоном 0,004--0,005 в сторону устья для обеспечения стока воды и облегчения транспортирования грузов.

Выделяют следующие элементы горноразведочных выработок-- устье, забой, кровлю, бока (стенки).

Плоскость пересечения подземной выработки с земной поверхностью или с другой выработкой называется устьем, а торцовая поверхность горноразведочной выработки, перемещающаяся в пространстве в результате отделения горных пород от массива при проведении выработки, называется забоем.

Кровля горноразведочной выработки -- это поверхность горных пород, ограничивающая подземную горизонтальную или наклонную выработку сверху. Поверхность горных пород, ограничивающая выработки снизу, называется почвой, а поверхность горных пород, ограничивающая подземную выработку сбоку, -- стенкой.

Призабойное пространство -- участок горноразведочной выработки у забоя, в котором размещаются проходческое оборудование и рабочие.

Приустьевое пространство -- это участок горноразведочной выработки, примыкающий к ее устью.

Место пересечения двух или более подземных горно-разведочных выработок, ограниченное поверхностями перехода одной выработки в другую, и участки соответствующих выработок, примыкающие к этому месту, называют сопряжениями.

Для размещения зарядов ВВ в массиве породы, подлежащей отбойке, создаются зарядные камеры (в подземных выработках это в основном шпуры, на открытых-- могут быть шпуры и скважины

Процесс бурения состоит в разрушении породы буровым инструментом и ее удалении за пределы шпура.

Шпуром называется пробуренная в породе цилиндрическая полость глубиной до 5 м и диаметром до 75 мм. Шпуры бурят для разрушения негабаритных блоков горных пород, для выравнивания подошвы уступа, при проходке горных выработок и на очистных работах, а также для разрушения различных объектов при строительстве сооружений и во многих других случаях. Бурение шпуров эффективно при добыче штучного камня, при создании гладкого неразрушенного откоса, при сооружении каналов и траншей методом контурного взрывания. Широко используется бурение шпуров при взрывных работах негорного характера (рыхление мерзлых грунтов, корчевка пней, валка деревьев, обрушение зданий и сооружений) и для других цепей.

Механическое разрушение -- отделение горных пород от массива или их дробление (измельчение) путем воздействия на породу породоразрушающего инструмента -- резца, фрезы, шарошки, ударника, алмазных и абразивных кругов и коронок, скалывателей и другое. В результате действия того или иного механического фактора протекают физические процессы чисто механического разрушения породы: сжатие, раздавливание, дробление, скалывание, резание и другое.

2. Характеристика кварца

Кварц - наиболее распространенный минерал осадочных пород. Морфология кварцевых зерен и агрегатов весьма разнообразна: кварц встречается в виде угловатых, угловато-окатанных и окатанных зерен (аллотигенный), в виде зернистых, радиально-лучистых агрегатов, реже в виде хорошо образованных и иногда идеально правильных кристаллов различного габитуса, не несущих следов какой-либо механической обработки, каемок нарастания на обломочных зернах, псевдоморфоз по древесине (аутигенный).

Среди зерен обломочного кварца установлено восемь типов: непрозрачные, полупрозрачные, прозрачные без включений, c игольчатыми включениями, c изометрическими включениями, трещиноватые, регенерированные и опалесцирующие.

Тип кварца определяется в жидкости c показателем преломления G 1,550 при помощи бинокуляра или обычного поляризационного микроскопа в отраженном светe.

Кварц из метаморфических пород, как правило, отличается «волнистым» или «облачным» погасанием. B кварцевых зернах гидротермального генезиса обычны различные газообразные, жидкие и твердые включения.

3. Инструмент для бурения шпуров

Для бурения шпуров в штольне был выбран ручной перфоратор.

Принцип работы перфораторов: в стальном цилиндре под давлением сжатого воздуха совершает поступательно-возвратное движение поршень из стали с частотой ударов 28,3--43 с^-1. Шток поршня в конце переднего хода наносит удар по торцу бура, заставляя буровую коронку разрушать породу в забое шпура.

При обратном ходе поршень-ударник посредством механизма поворота поворачивает бур на 15--30°. Возвратно-поступательное движение поршня осуществляется с помощью воздухораспределительного устройства.

Основными частями пневматической бурильной машины (рис. 1) являются цилиндр, поршень-ударник, ствол, поворотные муфты, пусковая рукоятка, воздухораспределительный механизм, поворотный механизм, буродержатель; крышка.

Для поддержания ручных и колонковых бурильных машин (сверл, перфораторов) при бурении шпуров в горизонтальных и наклонных выработках применяются колонки распорные типа В (винтовые), П (пневматические, используемые в нашем проекте) (рис. 2), Г (гидравлические), манипуляторы.

При бурение шпуров в горизонтальных выработках для поддерживания ручных бурильных машин в основном применяются пневмоподдержки П-8, П-11, П-13.

Рабочим органом инструмента для ударно-поворотного бурения шпуров является бур, состоящий из коронки 3, буровой штанги 2, хвостовика 1 с буртиком (рис. 3). Хвостовик воспринимает удары поршня бурильного молотка, а коронка бура воздействует на породу и разрушает ее. Буртик служит для ограничения длины хвостовика.

Буровые штанги для ручных перфораторов изготовляют из шестигранной стали.

Штанги длиной 0,7 и 1 м используются в качестве буров-забурников.

Число буров в комплекте и шаг бура по длине зависят от крепости породы и глубины шпура. Каждый последующий бур в комплекте имеет диаметр головки (коронки) на 2--3 мм меньше.

Большое распространение получили буры со съемными коронками, применение которых избавляет от необходимости транспортировать большое число буров в мастерские для восстановления.

При проходке штольни длиной 200м (по заданию в курсовом проекте), применялся перфоратор марки ПП63В на пневмоподдержке П-8, с буровой коронкой типа КДП.

Основные характеристики бурового инструмента:

а) перфоратор:

- энергия удара 63,7 Дж

- крутящий момент 29,4 Н*м

- номинальное рабочее давление 0,5 Мпа

- масса 33 кг

- длина 880 мм

б) пневмоподдержка:

- ход поршня 800 мм

- расчётное раздвижное усилие при давление 0,5 Мпа - 1,75 кН

- длина в сжатом состояние 1200 мм

- масса 17 кг

в) коронки КДП предназначены для бурения шпуров в крепких и средней крепости монолитных, малоабразивных и средней абразивности породах.

Для пылеподавления при бурении шпуров используется промывочная жидкость (5-7%-ный солевой раствор), которая доставляется от устья штольни в забой в специально оборудованных бочках.

4. Расчет количества шпуров

N=1,25* q*S/ (б*с*d²*k) , где

q- удельный расход ВВ,

S- площадь забоя,

б- коэффициент заполнения шпура,

d- диаметр шпура,

k- коэффициент уплотнения ВВ в шпуре при его взрыве.

Количество шпуров по монолитным породам

N=1.25*3.8*4/ (0.7*1*0.036^2*1)= 20

Количество шпуров в интервале 100-120м. с повышенной трещиноватостью

N=1.25*3.6*5.3/ (0.75*1*0.036^2*1)= 25

Расположение шпуров изображено на схеме (Приложение 1).

5.Характеристика ВВ

Из смесевых промышленных ВВ наибольшее распространение получили аммиачно-селитренные ВВ. К ним относятся аммониты -- порошкообразные или спрессованные ВВ с большой бризантностью и работоспособностью, меньшей, по сравнению с нитроглицериновыми ВВ, чувствительностью к удару и трению. Аммонитам присущи недостатки аммиачной селитры -- гигроскопичность и слеживаемость, хотя они меньше выражены. При влажности аммонитов более 0,5% их запрещается применять на подземных работах, а при влажности более 1,5% -- и на открытых.

При буровзрывных работах применялся аммонит № 6 ЖВ

Для инициации ВВ применяется огневое паление. Достоинствами этого способа является: простота выполнения взрывных работ, небольшая стоимость, безопасность от блуждающих токов.

При огневом способе к средствам инициирования относят капсюли-детонаторы, огнепроводный шнур (ОШ), средства его поджигания, нож для резания ОШ, стержень из материалов, не дающих искры для создания углубления в патроне ВВ и размещения в нем капсюля-детонатора (рис. 4) зажигательной трубки. Зажигательная трубка представляет собой капсюль-детонатор с закрепленным в дульце его отрезка ОШ.

Рис .4 . Капсюль-детонатор:

1 -- кумулятивная выемка; 2 --- вторичное ВВ; 3 -- первичное ВВ; 4 -- металлическая чашечка; 5 -- отверстие в чашечке; 6 -- гильза

Огнепроводный шнур служит для передачи за заданный промежуток времени пучка искр от источника воспламенения к капсулю-детонатору. В нашем проекте применяется огнепроводный шнур асфальтированный (ОША).

6.Вентиляция

горная выработка порода бурение

Основная задача проветривания -- это поддержание параметров рудничного воздуха в заданных пределах. Рудничный воздух -- это смесь газов и паров, заполняющая горные выработки. Изменение состава атмосферного воздуха происходит из-за уменьшения содержания кислорода и увеличения содержания азота, углекислого газа, метана и ядовитых газов, образующихся при взрывных работах, в результате окисления пород и материалов в выработках, дыхания людей и пр. Изменяется физическое состояние воздуха -- температура, влажность, плотность, давление. В воздух поступает минеральная пыль, образующаяся при бурении шпуров, погрузке породы, взрывных работах.

Рудничный воздух, в котором находятся или могут находиться люди, должен содержать не менее 20% кислорода по объему и не более 0,5% углекислого газа.

Поддержание состава рудничного воздуха в заданных пределах осуществляется с помощью проветривания, т. е. подачи свежего воздуха в выработки. При проветривании забоя горноразведочной выработки при помощи вентиляторов местного проветривания допускаются следующие схемы проветривания: нагнетательная(а), всасывающая(б), комбинированная или нагнетательно-всасывающая (в).



При комбинированной схеме проветривания устанавливаются два вентилятора: один --всасывающего действия с трубопроводом на всю длину выработки, а другой -- нагнетательного действия с коротким (25-- 30 м) трубопроводом, который нагнетает свежий воздух в призабойное пространство. Комбинированная схема, сочетает достоинства нагнетательной и всасывающей схем (быстрое проветривание призабоиного пространства, продукты взрыва не загазовывают выработку). Недостаток-- наличие двух вентиляторов, дополнительных работ по периодической переноске нагнетательного вентилятора и вентиляционной двери.

Трубы из прорезиненной ткани типа М стандартизированы и выпускаются диаметром 400 мм, длиной основного звена 20 м, а вспомогательных -- 5 и 10 м. Для соединения в конце каждой трубы заделывают пружинящее кольцо из стальной проволоки. Это кольцо слегка сжимают и вводят под кольцо второй трубы, где оно и удерживается благодаря распору. Прорезиненный трубопровод должен быть хорошо натянут для уменьшения сопротивления движению воздуха по ним.

Прорезиненный трубопровод подвешивается крючьями к натянутому тросу или проволоке.

Металлические трубы изготовляют из стали толщиной 1-3 мм, диаметром 300мм. Трубопровод собирают из отдельных звеньев длиной 2--3 м, которые соединяют между собой в большинстве случаев при помощи фланцев, болтов и гаек. Срок службы металлических труб до 3 лет.

Схема проветривания -- комбинированная, вентиляторами типа ВМП-4. Трубы вентиляционные, прорезиненные диаметром 500 и 600 мм с длиной основных звеньев 20 м., металлические трубы диаметром 300мм длиной 2--3м.

Количество воздуха, подаваемого к забою, 45-160м³/мин. . Минимально допустимая скорость воздушной струи на расстоянии 25 м от забоя 0,25 м/с, максимально допустимое расстояние вентиляционных труб от забоя выработки 8 м. Время вентиляции 20минут

7.Машины для производства сжатого воздуха

Для производства сжатого воздуха используются поршневой компрессоры.

На горноразведочных выработках применяются компрессоры простого действия, двухступенчатые, с водяным и воздушным охлаждением, малой и средней подачи, с любым расположением цилиндров.

При проведение горной выработки применяется компрессор 305ВП -30/8:

Подача 30м3/мин, вес - 7535кг.

Абсолютное давление нагнетания 9 атмосфер.

Температура всасывания 20°, нагнетания 160°

8.Объем газов при взрыве

Объем газов при взрыве определяется по реакции взрывчатого разложения ВВ на основе закона Авогадро, согласно которому объем, занимаемый одной грамм-молекулой различных газов при 0°С и давлении 0,1 МПа, равен 22,42 л (0,02242 м³).

Объем газов, образуемых при взрыве 1 кг ВВ, имеет вид

V= 22,42 (n₁+n₂+n₃+ …+n_n) 1000 / (m₁M₁+ m₂M₂ + m₃M₃ + …+ m_nM_n)

где n₁,n₂,n₃, -- число грамм-молекул газообразных продуктов взрыва;

m_1, m_2, m₃-- число грамм-молекул составных частей ВВ;

M_1, M₂ ,M₃-- молекулярный вес составных частей ВВ.

Объем газов, образуемых какой-либо смесью компонентов (химических соединений или элементов), определяется как сумма объемов газов, образуемых отдельными компонентами смеси.

10.5NH₄NO₃ + C₇H₅(NO₂)₃= 12N₂ + 23.5H₂O+7CO₂

V = 22,42 (7+23.5+12) 1000 / ( 1*227+10.5*80) =896л/кг=0.896м³/кг

V₂=0.896*68.3=61.2 м³

V₁=0,896*22.5=20.2 м³

9.Крепь

В геологоразведочных организациях все еще значительную часть выработок крепят деревом. Основным видом крепи является неполная крепежная рама. В слабых пучащих породах применяют полную крепежную раму.

Элементы рам изготовляют из круглого леса диаметром 14--24 см. Крепежные рамы устанавливают вплотную одна к другой (сплошная крепь).

Стойки с верхняками соединяют в лапу, в шип, в паз. При вертикальном горном давлении соединяют в лапу с прямым -- прямая лапа (или скошенным (косая лапа) вырезом. При преобладающем боковом давлении применяют соединение в лапу несколько иной конструкции

Соединение в паз применяется при наличии давления горных пород со стороны кровли, соединение в зуб -- при наличии давления со стороны кровли и боков. Однако соединения в стык, в шип и в паз обладают сравнительно невысокой прочностью и применяются они весьма редко.



Соединения элементов крепи и узлы податливости деревянных рам.

Деревянная крепи

/ -- клинья; 2 -- верхняк; 3 -- затяжка; 4 -- забутовка; 5 -- стойка; 6 -- лунки для стойки; 7 -- лежень

Для придания податливости крепи нижние концы стоек заостряют по форме конуса или клина. Податливость крепи осуществляется благодаря смятию заостренной части стоек, а также внедрению стоек в породы почвы. При крепкой породе в почве для осуществления податливости устраивают лунки глубиной 0,2--0,5 м, которые на 2/3 заполняют мелкой породой. При установке жестких крепежных рам стойки не заостряются.

Деревянную крепь целесообразно применять при сроке службы до 2--3 лет и умеренном горном давлении (до 50--70 МПа). Работы по возведению деревянной крепи в малой мере поддаются механизации и выполняются преимущественно вручную. При значительных давлениях применяют усиленные деревянные рамы.

Выработка проводится с установкой крепежных рам (шаг установки 1м) с затяжкой обаполом. Материал крепи -- дерево, способ крепления -- вразбежку. Расход лесоматериалов на 1 м выработки: круглого леса 0,012 м³, пиломатериалов 0,004 м³. В интервале 100-120м. крепление сплошное. Расход лесоматериалов на 1 м выработки: круглого леса 0,72 м³

10.Организация работ.

Организация работ -- цикличная. Бригада -- комплексная, состав бригады--18 человек, состав звена -- 6 проходчиков.

Фронт работ для бригады состоит из основных выработок-- штольни.

В штольне проходческий цикл начинается с погрузки породы. После погрузки породы проходчики настилают путь и крепят выработку. Затем обуривают забой. Проходческий цикл заканчивается заряжанием, взрыванием шпуров и проветриванием забоя.

Геологическая документация и опробование проводятся в перерыве между сменами.

Погрузка породы осуществляется в ручную, вагонетки УВО - 08.

Узкоколейная железная дорога шириной 0,8м. Укладка шпал через 60см. Материалом для шпал служит деревянный брус.

Продвигание забоя штольни за цикл 1 м, коэффициент использования шпуров 1, объем горной массы за взрыв 8 м³, удельный расход ВВ (аммонита № 6 ЖВ)11,25кг на 1 м выработки площадью сечения в свету 4м² в интервале 100-120м. объем горной массы за взрыв 10.5 м³, удельный расход ВВ (аммонита № 6 ЖВ)13,5 кг на 1 м выработки площадью сечения в свету 5.3 м²

11. Правила безопасности

Для достижения желаемых результатов взрыва в первую очередь необходимо правильное выполнение взрывных работ и соблюдение требований правил безопасности.

Большая часть случаев травматизма при взрывных работах происходит вследствие обвалов и обрушений, которые могут произойти спустя некоторое время после взрыва при подходе людей к забою. В отдельных случаях ушибы и травмирование работающих происходит от разлетающихся кусков породы во время взрыва.

Причиной травматизма бывают также: неправильная ликвидация отказавших зарядов, неосторожное обращение с капсюлями-детонаторами и электродетонаторами, несоблюдение установленного времени ожидания после взрыва в случае наличия отказавших зарядов, применение слишком коротких отрезков огнепроводного шнура и т. п.

Кроме того, случаи травматизма могут происходить вследствие: применения мерзлых нитроглицериновых ВВ (динамитов) и неправильного их оттаивания; попадания бура в отказавший заряд или в стакан при бурении шпура рядом; удара стальным, инструментом (кайлом и т. п.) по не взорвавшимся патронам нитроглицериновых ВВ (динамитов) или по патрону-боевику; преждевременного входа в забой, где не успели еще рассеяться вредные газы, образовавшиеся при взрыве; слишком длительного пребывания взрывника в забое после зажигания огнепроводного шнура.

Все эти причины травматизма при взрывных работах являются следствием прямого нарушения правил безопасности, за выполнением которых нужно следить в процессе всей работы.

Для обеспечения правильности техники выполнения взрывных работ и предупреждения случаев травматизма необходимо строгое соблюдение как всех специальных мер предосторожности и требований правил безопасности, так и приводимых ниже общих требований техники безопасности при непосредственном выполнении взрывных работ.

Правилами безопасности при ведении взрывных работ установлено, чтобы руководство взрывными работами на каждом горном предприятии осуществлялось специально назначенным руководителем взрывных работ или главным инженером (техническим руководителем) предприятия; при подрядном способе ведения взрывных работ -- руководителем взрывных работ участка подрядной организации.

Непосредственно взрывные работы могут производить только лица не моложе 19 лет, имеющие образование не ниже семи классов, сдавшие испытания в квалификационной комиссии на право ведения взрывных работ, получившие «Единую книжку взрывника», прошедшие месячный стаж работы на предприятии под руководством опытного взрывника, а для подземных условий, кроме того, имеющие стаж подземной работы не менее одного года в забоях при проходках или очистных работах.

Перед началом взрывных работ необходимо устанавливать границы опасной зоны, которые на поверхности должны отмечаться условными знаками на местности и на время взрыва охраняться постами из лиц вахтерской службы или хорошо проинструктированных рабочих, так, чтобы все пути (дороги, тропы и т. п.), ведущие к месту производства взрыва, находились под постоянным наблюдением.

При непосредственном производстве взрывов необходимо подавать первый предупредительный, второй боевой и третий отбойный хорошо слышимые звуковые сигналы при помощи свистка, рожка, сирены и т. п. для оповещения людей о взрыве, значение которых определено правилами безопасности.

Взрывник, выходя на работу, обязан иметь переносную лампу закрытой конструкции, деревянный или алюминиевый забойник, нож, часы и «иглу» для прокалывания патронов ВВ при изготовлении патронов-боевиков.

После взрывания зарядов место взрыва должно быть осмотрено лицом горного надзора и взрывником для определения возможности безопасного допуска рабочих к этому месту. При обнаружении остатков не взорвавшегося ВВ последнее необходимо немедленно собрать и уничтожить. Только после того, как будет установлена полная безопасность, можно допускать к месту взрыва рабочих для производства последующих работ.

При огневом взрывании порядок зажигания отрезков огнепроводного шнура должен соответствовать необходимой последовательности взрывов. Применять отрезки огнепроводного шнура длиной более 10 м правилами безопасности не разрешается, а при длине их более 4,0 м обязательно применять дублирующие зажигательные трубки, воспламеняемые одновременно с основными.

Подходить к забою при наличии хотя бы части отказавших зарядов можно не ранее чем через 15 мин.

Во всех случаях производства взрывных работ в горизонтальных и наклонных подземных горных выработках взрывать заряды в шпурах в течение смены можно только при наличии разрешения главного инженера или руководителя взрывных работ в шахте и при обеспечении безопасности работы людей, которые находятся на пути движения продуктов взрыва.

Входить в забой после взрыва можно только после полного его проветривания, но не ранее чем через 15 мин.

Свободные от ВВ подводящие выработки или части их по окончании заряжания тщательно заполняют каким-либо материалом, способным оказывать достаточное сопротивление действию взрыва в этом направлении.

Процесс заполнения этих выработок называют забойкой, а применяемый для этого материал -- забоечным материалом.

Библиографический список

1. Лукьянов В.Г. Проведение горноразведочных выработок/ В.Г. Лукьянов, А.Д. Громов-М.: Недра, 1986.-288с.

2. Турута Н.У. Буровзрывные работы - Свердловск: Металургиздат, 1959.-640с.

3. Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород (с основами методики исследования): Учебник для студентов геолог. спец. Вузов.-3-е изд., перераб., и доп.- М.: Высш. шк., 1984.- с. ил.

Размещено на Allbest.ru