Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Проектирование взрывных работ при проведении горизонтальных выработок

2. Расчет проветривания тупиковых горных выработок

3. Выбор бурильных машин и определение их производительности

4. Выбор погрузочного оборудования и определение производительности погрузки

5. Организация горнопроходческих работ и технико-экономические показатели

Литература

 Введение

Месторождение Нурказган расположено в Бухар-Жырауском районе Карагандинской области, в 30км к северу от г. Караганды, в 10км на север от г. Темиртау, в 2,5км от северного берега Самаркандского водохранилища. Железнодорожная станция Мурза (пос. Актау) находится в 8км к северо-востоку от месторождения. Ближайшая асфальтированная автодорога проходит в 3-4км к северо-западу, автодорога Астана-Алматы - в 7км западнее. Линия электропередачи, напряжением 110 кВ, находится в 8км. К месторождению подведена ЛЭП 35 кВ.

Месторождение расположено в экономически развитом Карагандинском промышленном районе. В г. Темиртау располагаются крупнейшие в республике предприятия черной металлургии, химической промышленности, в пгт. Актау - цементный завод. В промышленном районе работают угольные шахты Карагандинского угольного бассейна и угольный разрез Кушокы.

Обзорная карта района месторождения Нурказган

Гидрографическая сеть представлена средним течением р.Нуры, зарегулированным у г.Темиртау Самаркандским водохранилищем с объемом воды 250 млн.м³ и площадью водной поверхности - 75 км². Наибольшая ширина водохранилища - 4км, глубина - 19м.

Средний объем весеннего стока р.Нуры - 150 млн.м³. Средние месячные расходы в половодье - 1,29-1,28 м³/сек, в летнюю межень - 0,2-0,6 м³/сек.

В геоморфологическом отношении площадь относится к низкогорному мелкосопочнику, представленному тремя типами рельефа.

По морфологическим особенностям месторождение в общем плане представляет собой линейно вытянутую в субмеридиональном направлении круто падающую (60-80°) рудную залежь. Она прослежена по простиранию на 800м и характеризуется изменениями мощности до 400м в центральной части, постепенно уменьшаясь в северном и южном направлении до 40-50м. Оруденение прослежено до глубины 1200м.

При изучении данных по состоянию керна в скважинах разведочного и инженерно-геологического бурения отмечаются зоны ослабления пород и зоны дробления, фиксируемые на различной глубине и, по-видимому, связанные с трещинами тектонического и магматического происхождения. Характерна приуроченность их к зонам разломов и приконтактовым зонам внедрения интрузий. Характерно уменьшение частоты встречаемости зон дробления в интервале 200-450м и увеличение их в интервале 450-600м. Мощность зон дробления ограничивается несколькими метрами. Физические и физико-механические свойства пород обусловлены их генезисом, петрографическим составом, а также различной степенью трещиноватости как экзогенной, так и первичной.

По физическим свойствам породы тела и боковые породы разнятся в небольших пределах. Несколько отличаются от остальных показатели интрузивных брекчий, демонстрирующие большую плотность (2,80 г/см³), повышенный удельный вес (2,84 г/см³) и более высокое водопоглощение (0,33%). Прочностные свойства интрузивных брекчий при этом слабее. Предел прочности при одноосном сжатии у брекчий 35,61 МПа, у туфов - 42,16, у остальных пород находится в пределах 56,69-57,89 МПа.

Сравнение обобщенных по разрезу прочностных характеристик выявило, что более крепкими являются кварцевые диориты и гранодиориты, менее крепкими туфы и интрузивные брекчии. Уменьшение прочностных свойств интрузивных брекчий объясняется их неоднородностью и анизотропностью, характерной для брекчированных структур. Для туфов характерна повышенная трещиноватость, неоднородность состава и изменчивость условий залегания. Кроме того, все типы пород в той или иной степени подвержены метасоматозу, что также регулирует их физические и прочностные свойства.

Значения коэффициента крепости по шкале проф. Протодьяконова составляют 1-14, с преобладанием значений 7-9. Горные породы по этому параметру относятся к средним и крепким породам (III-V категории). Содержание свободной кремнекислоты в рудах и окварцованных породах достигает 10-70 %, поэтому месторождение считается силикозоопасным.

Инженерно-геологические условия района месторождения Нурказган по сложности изучения и разработки отнесены к средней категории сложности с преимущественным развитием полускальных и скальных пород, ослабленных трещиноватостью, обводненных, открытых или перекрытых с поверхности связными породами невыдержанной мощности.

1. Проектирование взрывных работ при проведении горизонтальных выработок

С учетом крепости пород рудника принимаем ВВ аммонит АП-6ЖВ со следующими показателями: диаметр патрона 0,032 м, вес патрона 0,3 кг, плотность ВВ в патроне Д = 1200 кг/м³, работоспособность ВВ 360 см³.

Определение удельного расхода ВВ.

Для определения удельного расхода ВВ используют эмпирическую формулу проф. Н.М.Покровского

, кг/м³,(1.1)

где q₁ = 0,1f - расход ВВ при стандартных условиях взрывания;

f - коэффициент крепости породы 8,00;

f₀ - коэффициент структуры породы, принимающий следующие значения: вязкие, упругие и пористые породы - 3,0;

v - коэффициент зажима породы, при одной обнаженной поверхности ;

S_вч - сечение выработки вчерне, 27,6 м²;

- коэффициент работоспособности ВВ;

А_ВВ - работоспособность применяемого ВВ, 360см³, таблица 1.1;

- коэффициент, учитывающий диаметр патрона ВВ, для патронов диметром 28, 32, 36, 40 и 45 мм соответственно равен 1,14; 1,0; 0,89; 0,8; 0,71.

?

Таблица 1.1 - Работоспособность и плотность ВВ в патронах

Тип ВВ	Аммониты	Аммоналы	Детонит М	Угленит Э-6
	6ЖВ	Скальный № 1	АП-5-ЖВ	Т-19	Скальный № 3	М10
АВВ, см3	360	450	320	270	450	430	470	150
Д, кг/м3	1000-1200	1430-1580	1000-1150	1050-1200	1000-1100	950-1200	920-1200	1100-1250

Определение глубины шпура l_шп =4,2м. .

Применяем бурильную установку "Мономатик" 105-40(HLX) глубина шпуров ограничивается ходом подачи бурильной головки.

Определение числа шпуров

Число шпуров определяется по формуле

, шт,(1.2)

где Д - плотность ВВ в патронах, 1100 кг/м³ (таблица 1.1);

- диаметр патрона ВВ, 0,032м;

=3,8/4,2=0,90 - коэффициент заполнения шпуров, мм;

l_з - длина заряда шпура, м;

k - коэффициент уплотнения ВВ при заряжании, равный для обычных патронов 1,1.

шт.

Расстояние между оконтуривающими шпурами определяется по формуле

, м.м.(1.3)

Число оконтуривающих шпуров определяется из выражения

, шт,шт.(1.4)

где Р ? периметр расположения шпуров, м.

Количество отбойных шпуров определяется как

, шт.шт.(1.5)

Определение расхода ВВ.

Общее количество ВВ для отбойки определяется по формуле

, кг.кг(1.6)

Средняя величина заряда в шпурах определяется по формуле

, кг.кг.(1.7)

Для определения величины заряда во врубовых, отбойных и оконтуривающих шпурах полученную среднюю величину заряда умножают на следующие поправочные коэффициенты -- для врубовых шпуров на 1,2, для отбойных и оконтуривающих -- на 0,85-0,9

, , .(1.8)

кг кг кг.

Количество патронов ВВ в шпурах определяется по формуле

, , ,(1.9)

шт. шт. шт., где р_пат - вес патрона ВВ, кг, и округляется до ближайшего целого числа.

Окончательно величина заряда во врубовых, отбойных и оконтуривающих шпурах определяется по формуле

, кг , кг , кг.(1.10)

кг кг кг

Фактический расход ВВ на цикл взрывания рассчитывается по формуле

, кг.(1.11)

, кг

Выход горной массы за цикл определяется по формуле

, м³,(1.12)

где з - коэффициент использования шпура (КИШ), принимаемый в зависимости от крепости пород (0,9)

м?

Расход ВВ на 1 м шпура определяется по формуле

, кг/м,(1.13)

где - суммарная длина всех шпуров, м.

кг/м.

На основании выполненных расчетов строится паспорт буровзрывных работ (БВР), который включает: схему расположения шпуров в трех проекциях с указанием необходимых размеров; конструкцию зарядов в шпурах, таблицы с указанием номеров и очередности взрывания шпуров, длины шпуров, угла наклона шпуров, величины заряда в шпурах (приложение 1).

Показатели буровзрывных работ сведем в таблицу 1.2.

Таблица 1.2.- Показатели буровзрывных работ

Наименование	Ед. изм.	Кол-во
Удельный расход ВВ	кг/м3	3,1
Расход аммонита АП-6ЖВ на цикл	кг	315,0
Расход аммонита АП-6ЖВ на 1 м шпура	кг/м	0,8
Коэффициент использования шпура	-	0,8
Расход электродетонаторов на цикл	шт	97
Выход горной массы	м3	104,3

2. Расчет проветривания тупиковых горных выработок

Одиночные выработки с тупиковыми забоями проветривают вентиляторами местного проветривания (ВМП) по трем схемам: нагнетательной, всасывающей и комбинированной. Наиболее широкое распространение получила нагнетательная схема проветривания, которая и принимается для последующих расчетов.

Расчет количества воздуха по расходу ВВ определяется по формуле

,(2.1)

где Т ? время проветривания выработки после взрывания, Т = 30 мин;

V_ВВ ? объем вредных газов, образующихся после взрыва ВВ, м³;

,(2.2)

где А_пор ? количество одновременно взрываемого ВВ по углю и породе, кг;

S_св ? средняя площадь поперечного сечения выработки в свету при переменном сечении, м²;

l_n ? длина тупиковой части выработки, м;

К_обв ? коэффициент, учитывающий обводненность тупиковой выработки, принимаемый из таблицы 2.1;

К_ут. ? коэффициент утечек воздуха в вентиляционных трубопроводах, принимаемый для гибких трубопроводов типа диаметром 0,6-1,0 м исходя из его длины и диаметра (1,08).

Таблица 2.1 - Значения коэффициента обводненности

Характеристика выработок	Кобв
Горизонтальные и наклонные выработки, проводимые по сухим породам (приток до 1 м3/час)	0,8
Горизонтальные и наклонные выработки, частично проводимые по водоносным породам (приток до 6 м3/час)	0,6
Горизонтальные и наклонные выработки, на всю длину проводимые по водоносным породам (приток от 6 до 15 м3/час)	0,3
Обводненные выработки (приток более 15 м3/час)	0,15

Количество воздуха по числу работающих людей определяется по формуле

Q_ЗП = 6n_л, м³/мин,Q_ЗП = 6·2=12, м³/мин,(2.3)

где n_л - наибольшее число людей, одновременно работающих в забое выработки.

Расчёт количества воздуха по минимальной скорости движения воздуха производится по формуле

Q_ЗП = 60V_minS_св, м³/мин,

Q_ЗП = 60·0,25·27,0=5,7, м³/сек(2.4)

где V_min - минимально допустимая скорость движения воздуха в призабойном пространстве, м/с.

Расчет количества воздуха по выделению выхлопного газа производится по формуле

Q=g·K·w, м?/мин,

Q=2,76·354·1,36=22 м?/сек (2.5)

При выборе вентилятора принимается максимальное значение количества воздуха Q_ЗП по всем факторам.

Необходимая подача вентилятора определяется по формуле

Q_в = K_утQ_ЗП ,

Q_в = 1,08·5,8=6,3м?/сек(2.6)

где К_ут. ? коэффициент утечек воздуха в вентиляционных трубопроводах, принимаемый для гибких трубопроводов исходя из его длины и диаметра (1,08).

Аэродинамическое сопротивление трубопровода из прорезиненных труб определяется по формуле

, км/м,(3.7)

км/м,

где L - длина трубопровода, 120м;

d_тр - диаметр трубопровода0,6 м;

n₁ и n₂ - число поворот9,4ов трубопровода на 90 и 45° соответственно;

r_тр - удельное аэродинамическое сопротивление гибкого вентиляционного трубопровода без утечек воздуха при длине звена 20 м, принимаемое из таблицы 2.2.

Таблица 2.2 - Значения r_тр

Диаметр трубопровода, м	0,5	0,6	0,8	1,0
Удельное аэродинамическое сопротивление rтр	0,177	0,071	0,0161	0,0053

Давление вентилятора, работающего на гибкий вентиляционный трубопровод (депрессия трубопровода), определяется по формуле

, даПа.(2.8)

даПа.

Полученную аэродинамическую характеристику трубопровода совмещают с аэродинамическими характеристиками вентилятора и выбирают наиболее подходящий (рисунок 2).

Необходимым требованиям удовлетворяет вентилятор ВМЭ-8.

Технические характеристики:

Номинальный диаметр рабочего колеса, мм 708

Частота вращения ротора, мин-1 3000

Номинальная подача, м?/сек 10

Номинальное полное давление, Па 3200

Мощность электропривода, кВт

Напряжение, В 380/660

660/1140

Длина, мм 1310

Ширина, мм 910

высота, мм 1100

Масса комплекта, кг 650

3. Выбор бурильных машин и определение их производительности

Буровые работы проектируются с учетом получения наилучших показателей: максимальной скорости бурения шпуров, минимальных затрат на вспомогательные операции при бурении и наименьших трудозатрат.

Выбор бурильной машины для бурения шпуров в горизонтальной выработке производится из справочников с учетом следующих требований:

- тип бурильной машины должен соответствовать крепости пород в обуриваемом забое;

- технические возможности бурильной машины должны обеспечивать обуривание забоя выработки по высоте и ширине;

- наибольшая длина буримых шпуров по технической характеристике бурильной машины (установки) должна быть согласована с максимальной длиной шпуров (по паспорту БВР);

- ширина бурильной установки не должна быть больше применяемых транспортных средств.

Эксплуатационная производительность бурильных установок определяется по формуле

, м/смену,(3.1)

где n - число бурильных машин; k_о - коэффициент одновременности бурения: для одной бурильной машины k_о = 1;

v - скорость бурения, принимаемая по технической характеристике бурильной машины, 1,35м/мин;

Т_см - продолжительность смены, 366мин;

Уt - удельные затраты времени на вспомогательные работы, Уt = 0,5мин.

Техническая характеристика бурильной установки "Мономатик" с одной бурильной установкой

Площадь сечения выработки вчерне, м²27,6

Размеры забоя, обуриваемого с одной позиции, мм:

Ширина5950

Высота5150

Число бурильных машин1

Диаметр шпура, мм51

Скорость бурения, м/мин 1,35

"Мономатик" 105-40 (HLX-5) является компактной, универсальной, электрогидравлической буровой кареткой с одной стрелой, используемой для проходки горных выработок с сечением до 41м?.

 = 78 м/ч.

4. Выбор погрузочного оборудования и определение производительности погрузки

взрывной горный выработка бурильный

Погрузку взорванной породы производят погрузо-доставочными машинами.

Выбрана TORO-0011 фирмы "Tamrock", емкость ковша 10,7м?.

Сменная эксплуатационная производительность ПДМ определяется по формуле:

Псм= Птех·Тсм· k_исп , т/см Псм= 360·366· 0,8=1745 т/см (4.1)

где Птех - техническая производительность погрузочных машин, т/час;

k - коэффициент снижения производительности машины.

Эксплуатационную производительность определим по формуле (4.2)

=

где V - емкость кузова, м³;

k_З - коэффициент заполнения кузова, k_З =0,9;

Р_ТЕХ - техническая производительность погрузочной машины, м³/час;

v_СР - средняя скорость транспортирования, км/час.

5. Организация горнопроходческих работ и технико-экономические показатели

Организация работ является одним из главных факторов повышения технико-экономических показателей. При строительстве подземных сооружений буровзрывным способом совершенствование организации работ производится в следующих направлениях: выполнение работ по графику цикличности; планово-предупредительный ремонт механизмов для обеспечения бесперебойной их работы; укомплектование бригады квалифицированными проходчиками; бесперебойное материально-техническое и энергетическое снабжение.

Наиболее прогрессивной организацией труда является проведение работ по графику цикличности. Цикличная организация работ предусматривает выполнение технологических процессов в определенной последовательности в установленное графиком время. График цикличности увязывает в пространстве и времени выполнение всех технологических процессов с учетом объема работ, производительности оборудования, числа и расстановки рабочих.

Определим величину заходки по формуле

, (5.1)

Объём работ по процессам на цикл определяется по формулам:

бурение шпуров

W_б = N · l_шп, м,W_бур = 97 · 3,8 = 368,6 шпм,(5.2)

погрузка горной массы

 W_погр= S_пр · l_ц , м³, 27,6·3,8 = 104,9 м³,(5.3)

крепление выработки бетоном, набрызг-бетоном

W_кр.б = S · с , м³,W_кр.б = 20.8·0.05=1.047 м³,(5.4)

крепление выработки анкерами

W_кр.а = S / а · d , шт W_кр.а = 20,8 / 1 · 1=20 шт(5.5)

з - КИШ;

L_кр - шаг крепи, м;

с - толщина бетонной крепи, м;

а х d - сетка расположения анкеров, м;

По сборнику ЕНиР Е36 "Проходческие работы" определяется состав и квалификационный разряд исполнителей, нормы времени, поправочные коэффициенты к ним (из соответствующих параграфов, вводной и технической частей к каждому разделу).

Составляется калькуляция затрат труда, таблица 5.1

Определяются комплексные показатели:

комплексная норма времени по формуле

, чел-ч/м^з, чел-ч/м^з,(5.6)

комплексная норма выработки по формуле

, м^з/чел-см, м^з/чел-см,(5.7)

расчетная численность рабочих на цикл

, чел,(5.8)

Суммарный поправочный коэффициент к основным проходческим процессам определяется по формуле (7.21) при К_орг=1, К_бр=0,97, К_ч=0,94 и К_пр=1,1

.(5.9)

Продолжительность выполнения основных проходческих процессов определяется по формулам.

часа ? 145 мин,(5.10)

часа = 84 мин,(5.11)

часа ? 65 мин. (5.12)

где П - число бурильных или погрузочных машин;

- снижение эксплуатационной производительности машины при совместной их работе (k_С = 0,95 для бурильных установок, k_С = 0,85 для погрузочных машин).

Время основных операций корректируется коэффициентами К_орг, К_бр, К_ч и К_рп,

Продолжительность проходческого цикла при последовательном выполнении основных процессов при буровзрывном способе проходки определяется по формуле

, (5.13)

где t_пс - продолжительность приема-сдачи смены, t_пс = 0,6 часа;

п₃- число проходчиков, участвующих при заряжании шпуров;

t_в - продолжительность проветривания, t_в = 0,2 часа;

t_пб - продолжительность приведения забоя в безопасное состояние, t_пб = 0,2 часа;

t_б, t_п, t_кр, - продолжительность основных операций проходческого цикла: бурение, погрузка и крепление, час;

- суммарный поправочный коэффициент

Т_ц = 10 + 0,05·97/2+30+30+(145+84+65)·1,21 ? 443мин = 7.4 часов.

Продолжительность вспомогательных процессов (немеханизированных) определяется на основе норм времени и численности проходчиков, занятых на данной работе (навеска вентиляционных труб)

,часа = 18 мин.(5.14)

где W_i - объем i-го процесса;

п_i - число рабочих, выполняющих i-й процесс;

К_в - коэффициент выполнения нормы времени.

Численность проходчиков, занятых на выполнении механизированных процессов, устанавливают по расстановке их на рабочем месте с учетом правил эксплуатации проходческих машин.

Таблица 5.1 - Затраты труда

Процесс	Объём работ по i-му процессу на цикл	Норма времени по ЕНиР по i-му процессу, чел-ч/ед.из	Поправочный коэффициент	Принятая норма времени, чел ч/ед.из	Затраты труда по i-му процессу, чел ч/ед.из
i	Wi	Hврi	Пк
Бурение, шп·м	194	0,0224	0,8	0,018	3,5
Заряжание,взрывание	42	0,018	0,7	0,013	0,5
Погрузка, м3	152	0,02	0,9	0,018	2,7
Возведение анкерной крепи, шт	37,5	0,123	1	0,123	4,6
Навеска вент. труб, м	2	0,054	1	0,054	0,11
Трi = 11,41

Расчетная скорость проведения выработки рассчитывается

, м/мес м/мес.(5.15)

где N_мес - число рабочих дней в месяце;

N_сут - число часов в сутки по проведению выработки.

Производительность труда измеряется в м³ или м готовой выработки на одну человеко-смену и определяется по формулам

(5.16)

где n - списочный состав проходческой бригады.

По полученным расчетным параметрам составляются графики организации (цикличности) работ по следующей форме, таблица 5.3.

Составляется таблица основных технико-экономических показателей.

Основные технико-экономические показатели сведем в таблицу 5.2

Таблица 5.2 - Основные технико-экономические показатели

Наименование	Единицы измерения	Количество
Площадь сечения выработки, в свету/в проходке	м2	27.0/27.6
Коэффициент крепости пород, f	-	8,0
Подвигание забоя за цикл/смену	м	3,6
Продолжительность цикла	час	7
Число циклов в сутки	-	2
Число проходчиков в смену	чел.	2
Списочный состав проходческой бригады	чел.	6
Расчетная скорость проведения выработки	м/мес	293
Производительность труда члена бригады	м3/чел-см	43.9

Таблица 5.3 - График организации работ

Литература

1 Покровский Н.М. Комплексы подземных горных выработок и сооружений. - М.: Недра, 1987. - 248 с.

2 Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждихин А.Г. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок: Справочник. - М.: Недра, 1989. - 571 с.

3 Шехурдин В.К. Задачник по горным работам, проведению и креплению горных выработок. - М.: Недра, 1985. - 240 с.

4 Смирняков В.В., Вихарев В.И., Очкуров В.И. Технология строительства горных предприятий: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1989. - 573 с.

5 Рудничная вентиляция: Справочник/Н.Ф.Гращенков, А.Э.Петросян, М.А.Фролов и др.; Под редакцией К.З.Ушакова. - М.: Недра, 1988. - 440 с.

6 Горнопроходческие машины и комплексы: Учебник для вузов/Л.Г.Грабчак, В.И.Несмотряеев, В.И.Шендеров и др. - М.: Недра, 1990. - 336 с.

7 Технология строительства подземных сооружений. Строительство горизонтальных и наклонных выработок: Учебник для вузов/И.Д.Насонов, В.А.Федюкин, М.Н.Шуплик и др. - М.: Недра, 1992. -

Размещено на Allbest.ru