Практическое применение подземных сооружений является одной из наиболее актуальных проблем, так как подземное пространство в данном случае выступает как дополнительный источник природных ресурсов.

Наша страна располагает значительными запасами угля, руд черных и цветных металлов, имеются месторождения редких и благородных металлов, калийных солей и фосфатных руд, асбеста, графита, серы и др. полезных ископаемых.

Угольная промышленность занимает одно из ведущих мест в народном хозяйстве нашей страны. Уголь применяется в большинстве отраслей народного хозяйства. Развитие химии, металлургии, энергетики зависит от обеспеченности их углем.

Важное народнохозяйственное значение имеют полное извлечение полезных ископаемых из недр, рациональное и комплексное их использование, максимально возможное извлечение ценных компонентов на всех стадиях переработки.

Данный курсовой проект предусматривает состояние плана проведения однопутевого штрека. В процессе работы необходимо решить все технические, технологические и организационные вопросы прохождения проектируемой горной выработки. Для этого нужно изучить научные методики разработки месторождений твердых полезных ископаемых, что достигается путем обобщения длительного опыта действующих предприятий; технико-экономического анализа статистических зависимостей, инженерных, аналитических и вариантных решений; изучения закономерностей физических процессов, протекающих в толще полезных ископаемых и вмещающих пород при ведении горных работ; освещение вопросов охраны труда, правил безопасности, охраны недр и окружающей среды; освобождения рабочих от тяжелого физического труда в подземных условиях, на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, применения технологии выемки без постоянного присутствия рабочих в забое; использования знаний, полученных при изучении экономических дисциплин.

Обоснование принятых решений. Выбор средств механизации горнопроходческих работ

В зависимости от физико-механических свойств пород и главным образом их прочности строительство подземных сооружений осуществляется буровзрывным и комбайновым способами.

Учитывая заданные условия: крепость пород f = 4-6, проводимая выработка - однопутевой штрек, для обеспечения заданной формы и размеров целесообразно применить буровзрывной способ проходки.

Буровзрывной способ включает следующие технологические процессы: бурение шпуров, их заряжание и взрывание зарядов, проветривание выработки, осмотр и приведение забоя в безопасное состояние, погрузку и транспортирование породы, возведение крепи - основные операции, а также настилку рельсового пути, монтаж труб вентиляции, сжатого воздуха и водоотлива, устройство водоотводной канавки - вспомогательные операции.

Качественное производство буровзрывных работ (БВР) во многом определяет эффективность и экономичность строительства горных выработок, поэтому необходимо правильно определить и произвести рациональный выбор элементов буровзрывного комплекса по каждой механизированной операции.

Для бурения шпуров: самоходная бурильная установка универсального действия БУР-2; погрузки взорванной горной массы: погрузочная машина ППН-1с на колесно-рельсовом ходу. Учитывая категорию выработки по газу и пыли, для откатки груженых вагонеток применяем электровозы 4КР. Погрузка горной массы производится в вагонетки типа ВГ-3,3, емкостью 3,3.

Расчет паспорта буровзрывных работ

В настоящее время буровзрывной способ является основным при проведении горных выработок. В угольной промышленности с его помощью проходят около 80% выработок.

Буровзрывной комплекс включает работы по бурению и заряжанию шпуров, а также взрыванию зарядов. Бурение шпуров является одним из главных технологических процессов. По времени и трудоемкости работ этот процесс занимает от 25 до 40% общей продолжительности и трудоемкости проходческого цикла.

Продолжительность и трудоемкость БВР зависят от крепости, водообильности, структуры и текстуры пересекаемых пород; площади поперечного сечения выработки; числа, глубины и диаметра шпуров; конструкции вруба; типа ВВ; величины и конструкции заряда; квалификации рабочих и т.д.

Основными параметрами БВР являются: удельный расход ВВ (количество ВВ, необходимое для разрушения 1 м³ породы); число, глубина и диаметр шпуров.

При проведении горных выработок БВР должны обеспечить заданные форму и размеры сечения выработки, точное оконтуривание ее профиля, качественное дробление породы и сосредоточенный отброс ее из забоя, уменьшение коэффициента излишка сечения, высокий коэффициент использования шпуров.

БВР проектируются с соблюдением «Единых правил безопасности при взрывных работах», а также ПБ, ПТЭ, ЕПБ и «Перечня рекомендуемых промышленных взрывчатых материалов, приборов взрывания и контроля».

Выбор ВВ и средства взрывания

Коэффициент излишка сечения (КИС)

Sпр/Sвч,

где Sпр - площадь выработки в проходке, м

Sвч - площадь выработки вчерне, м

=1,05

Коэффициент заряжания (заполнения) шпуров (КЗШ)

,

где длина заряда, м, длина шпура, м

Таблица 1

а=0,7

Выбор типа ВВ

Таблица 2 Характеристика взрывчатых веществ

Определение глубины шпуров

Длина шпура: м;

где V - скорость проведения выработки - 70м/мес

Тц - продолжительность смены - 2 смены

b - количество смен в сутки по проходке выработки - 4 смены

m - количество рабочих дней для проходческой бригады в месяц - 25 дней =0,9

Т.к. , то

Определение удельного расхода ВВ

По формуле Н. М. Покровского: кг/м

где - нормальный удельный расход, кг/м

- средняя крепость пород в забое выработки = 8

- коэффициент структуры породы = 1,4

=0,8

- коэффициент зажима породы при одной обнаженной поверхности забоя выработки

; Sвч=Sвс7.92м

е - коэффициент работоспособности ВВ: , где р - работоспособность принятого ВВ, см, р=330; 380 - работоспособность эталонного ВВ - Аммонит №6 ЖВ е=1,15 m - коэффициент, учитывающий диаметр патрона ВВ;

dп = 36мм m=0,97

q=0,8

Расход ВВ на взрыв (теоретический расход ВВ)

, кг

где V- объем пород, который планируется раздробить в результате взрыва, м;

q - удельный расход ВВ, кг/м

Определение количества шпуров

, шп

где q - удельный расход ВВ, кг/м

Sпр - площадь выработки в проходке, м; Sпр=Sвч+1015%=12,7м

- плотность ВВ в патроне, кг/м

а - КЗШ

- коэффициент, учитывающий уплотнение ВВ в шпуре = 1

на канавку=33 (шт.)

Распределение ВВ по шпурам

а) Средняя величина заряда в шпуре:

,

кг, где - расход ВВ на взрыв(теоретический), кг

N - количество шпуров, шт.

б) Величина заряда во врубовых, отбойных и контурных шпурах:

в) Масса заряда в шпуре должна быть кратна массе патрона

m - масса патрона, кг

Определение длины заряда, коэффициента заряжания и длины забойки

а) Определение длины заряда:

где - величина заряда, г; - плотность ВВ в патроне, г/см; S - площадь поперечного сечения патрона, см

б) Определение коэффициента заряжания (заполнения) шпуров:

в) Определение длины забойки:

где - длина забойки во врубовых, отбойных и контурных шпурах, см

Уточненный (фактический) общий расход ВВ на заходку

, кг

Расстояние между шпурами

Расстояние между рядами отбойных и врубовых шпуров:

где n - число поверхностей обнажения (n=1 для врубовых шпуров; n=2 для отбойных шпуров); е - относительная работоспособность применяемого ВВ; , где А - работоспособность ВВ, см.

Расстояние между отбойными шпурами в ряду принимают равным (0,8-1,0)W=73,8см.

Расстояние между смежными оконтуривающими шпурами в боках и кровле выработки при f>8 . Расстояние между оконтуривающими шпурами в почве выработки: (0,6-0,7).

Бурение шпуров

Бурение шпуров как один из главных технологических процессов по времени и трудоемкости работ занимает от 25 до 40% общей продолжительности и трудоемкости проходческого цикла. Процесс может осуществляться электросверлами и перфораторами (ручными и колонковыми) и бурильными установками. При выборе бурильной установки необходимо учитывать ее производительность, а также, чтобы условия ее работы удовлетворяли исходным данным задания. В данном случае рационально использовать бурильную установку с пневматическим приводом: БУР-2 .

Таблица 3

1) Расчет расхода воздуха по газам, образующимся после взрывных работ.

S_св - площадь выработки в свету,

Т - время проветривания забоя после взрыва, мин

Q_вв - масса одновременно взрываемого ВВ, кг

I_вв - газовость ВВ, л/кг

L - длина горной выработки

k_обв - коэффициент, учитывающий обводненность горной выработки

k_ут - коэффициент утечек воздуха

Так как трубопровод жесткий, его диаметр выбран 0,5 м, а длина одного его звена 4 м.

, где

k_уд.ст. - удельный стыковочный коэффициент воздухонепроницаемости, зависящий от качества соединения звеньев,

l_тр - длина трубопровода, м

l_зв - длина звена трубопровода, м

R_тр - аэродинамическое сопротивление трубопровода,

,

где б - коэффициент аэродинамического сопротивления.

2) Расчет расхода воздуха по наибольшему числу людей

(м³/мин), где

Таблица 4

Уборка породы

При проведении горизонтальных выработок буровзрывным способом уровень механизации погрузки породы составляет 95-98%.Внедрение высокопроизводительных породопогрузочных машин позволяет уменьшить трудовые затраты и время погрузки породы до 30-35% трудозатрат и времени общего цикла работ.

Выбор типа погрузочных машин обусловливается производственно-техническими и горно-геологическими условиями. В горнорудной промышленности наиболее типичны выработки ограниченных сечений, а пересекаемые породы достаточно прочны и почти всегда абразивны. Для этих условий более целесообразно применение машин типа ППН - погрузочная, периодического действия с нижним захватом. Машина ППН-1с на колесно-рельсовом ходу; в качестве рабочего органа выступает ковш.

Погрузочная машина ППН-1с

Таблица 5

Принцип работы машины ППН-1с заключается в том, что машина с прицепленной к ней вагонеткой и опущенным ковшом по рельсам подъезжает к взорванной породе. За счет напорного усилия, создаваемого механизмом передвижения, ковш внедряют в породу. После его заполнения включают механизм подъема и породу из ковша разгружают в вагонетку: при помощи многорядной цепи, навиваемой на барабан, ковш поднимается благодаря перекатывающимся кулисам и выгружает породу через лоток, имеющийся в его задней части. Одновременно погрузочную машину с вагонеткой перемещают от забоя. Затем ковш опускают, а машину перемещают к взорванной породе и производят следующее заполнение ковша. Для лучшего заполнения ковша целесообразно при его внедрении в породу производить встряхивание, что осуществляется толчкообразным включением двигателя подъема ковша. Обратное движение ковша осуществляется под влиянием его собственного веса. Далее цикл погрузки повторяется. После загрузки вагонетки ее заменяют на порожнюю.

Учитывая категорию выработки по газу и пыли, при откатке горной массы применяем аккумуляторный электровоз в рудничном исполнении повышенной надежности - 4 КР.

Характеристика электровоза 4КР

Таблица 6

Если в забое выработки возводить сначала временную крепь, которая воспримет часть смещений контура выработки, то нагрузки на постоянную жесткую крепь, устанавливаемую с некоторым отставанием, могут быть существенно снижены. Такой прием, получивший в горнотехнической литературе название «технологическая податливость», позволяет регулировать нагрузки на жесткую крепь, снижая ее требуемую несущую способность. Вместе с тем нельзя допускать чрезмерно больших значений «технологической податливости», так как вес отслоившихся при смещении контура выработки пород может превысить несущую способность временной крепи и разрушить ее.

Таким образом, временную крепь устанавливают для безопасного ведения работ в призабойном пространстве на период до возведения постоянной крепи. Она должна быть инвентарной, надежной, простой в изготовлении, удобной при установке. В данном случае временной крепью может служить постоянная, податливая металлическая крепь из специального профиля, которая затем станет элементом постоянной крепи.

Устройство водоотливных канавок

Для водоотлива воды, скапливающейся в призабойном пространстве, служит водоотливная канавка. По ней вода отводится самотеком к центральному водосборнику шахты, т.к. горизонтальные горные выработки проводятся с уклоном в сторону стволов. Водоотливная канавка сооружается одновременно с проведением горной выработки с отставанием забоя на 30 - 50 м. для проходки водоотливной канавки. Для проходки водоотливной канавки в паспорте БВР предусмотрен 1 дополнительный шпур, который взрывается одновременно с комплектом шпуров

Настилка рельсовых путей

Для размещения и обмена проходческих машин в призабойной зоне настилаются временные пути с укладкой шпал непосредственно на почву выработки. В дальнейшем временные рельсовые пути заменяются постоянными. Постоянный рельсовый путь настилается одновременно с проведением горной выработки с отставанием забоя до 100 м участками длиной кратной длине рельсов. Основанием пути служит порода подошвы выработки. Верхнее строение состоит из балластного слоя, шпал, рельсов и скреплений.

Работы по настилке рельсовых путей проводят в следующей последовательности: устанавливают отвесы по продольной оси пути, на стойках крепи отмечают реперы горизонтальной планировки, раскладывают шпалы на 3 - 4 звена рельсов, на них укладывают рельсы и подкладки, рельсы костылями крепят к шпалам и соединяют между собой планками, засыпают первый слой балласта, проводят рихтовку шпал по горизонтальным реперам и подбивку балласта под шпалы. Засыпают второй слой балласта на 2/3 высоты шпалы. Толщину балластового слоя при рельсах типа Р-24 принимают равной 190 мм. Ширина колеи проверяется путевыми шаблонами. Длина отрезка рельса 8 м.

Техническая характеристика рельсов Р-24

Таблица 7

Прокладка труб и кабелей

Все горные выработки необходимо проводить в соответствии с утвержденным проектом или планом развития горных работ данного предприятия. Контроль за проведением выработок осуществляется маркшейдерской службой предприятия. Одной из основных задач геодезическо-маркшейдерской службы является выполнение комплекса работ по геометрическому обеспечению строительства в соответствии с технической проектной документацией, утвержденной в установленном порядке.

При ведении горных работ геодезическо-маркшейдерская служба обеспечивает:

- контроль соответствия строительства проектам, календарным планам, объемам и скоростям;

- задание проектных направлений и уклонов выработке;

- систематическую проверку направления, уклона, профиля и размеров выработки;

- выполнение ежемесячных маркшейдерских замеров и контрольный Учет объемов выполненных работ;

- ведение установленного обязательного комплекта геодезической и маркшейдерской документации и пополнение этой документации в установленные сроки.

Исходя из необходимых параметров, в процессе проходки маркшейдер проверяет, проводится ли выработка по заданному направлению.

График организации работ

Проведение горной выработки состоит из ряда взаимосвязанных рабочих процессов. Проходка - процесс цикличный (круговой), так как забой выработки продвигается на определенное расстояние (1 - 3 м) только после выполнения необходимого комплекса рабочих процессов. Комплекс повторяется до тех пор, пока выработка не будет пройдена на заданное расстояние. Полный комплекс периодически повторяющихся рабочих процессов, обеспечивающий подвигание выработки на одну заходку, называется проходческим циклом.

Проходческие (рабочие) процессы можно выполнять последовательно или прибегать к их частичному совмещению, когда основная часть рабочих процессов выполняется последовательно, а другая часть - одновременно (параллейно) с некоторыми из них. При последовательном выполнении, когда каждый последующий процесс начинается после завершения предыдущего, организация работ обычно наиболее проста, достигается высокая производительность труда рабочих, однако темпы проведения выработки ниже, чем при частичном совмещении процессов. Такая организация работ целесообразна при одновременной проходке нескольких выработок (обеспечивается наилучшее использование квалифицированных рабочих) а также при проведении таких выработок, где трудно совместить отдельные процессы и операции (вертикальные и некоторые наклонные выработки, выработки малого поперечного сечения).

Частичное совмещение процессов позволяет повысить темпы проходческих работ. При этом, наряду с основными, обычно выполняются некоторые вспомогательные процессы (проведение водоотливной канавки, перестилка временного пути на постоянный, наращивание труб и кабелей и т.д.). Иногда для повышения темпов проходки выработки совмещают и отдельные основные процессы, например бурение с креплением. При частичном совмещении рабочих процессов высокие темпы проходки достигаются при незначительном усложнении организации работ.

Проходческие работы обычно выполняются в течении двух рабочих смен в сутки. При необходимости достижения максимальных темпов проходки работы ведутся круглосуточно.

Поскольку проходка тесно связана с другими видами работ, выполняемых в геолого-разведочной партии и на горных предприятиях, проходческий цикл должен укладываться в целое число смен. Это условие легко выполняется, если глубина отбойных шпуров (от которой зависят объемы работ практически всех проходческих процессов) увязывается с принимаемой организацией работ, т.е. заранее определяется из условия выполнения цикла в целое число смен.

Для проведения выработок организуется проходческая бригада, в состав которой включаются все рабочие, занятые на проходке выработки в течение одних суток. Лучшие результаты обеспечивает комплексная проходческая бригада с совмещением профессий (каждый рабочий такой бригады должен владеть несколькими профессиями). Проходчики, одновременно выполняющие конкретный рабочий процесс, объединяются в звено. Число рабочих в звене принимается с учетом возможности их размещения в забое выработки и условий обслуживания соответствующих горных машин. В последнем случае состав звена определяется по нормативным справочникам ЕНВ или по техническим характеристикам машин. Для упрощения организации работ и ликвидации непроизводительных затрат времени (простоев) состав звена при совмещении профессий рекомендуется сохранять постоянным в течение рабочей смены. Организация работ является одним из самых главных факторов повышения технико-экономических показателей. Принимаем суточный режим - 4 смены. Ремонтные и подготовительные работы выполняются в выходные дни. Продолжительность работы в подземных условиях - 6 часов в смену при 6 рабочих днях в неделю (25 рабочих дней в месяц).

Рассчитаем максимальная продолжительность цикла составляет:

где t_см - длительность рабочей смены;

n_p - количество рабочих дней в месяц;

m - количество рабочих смен в сутки;

l_ц - подвигание забоя за цикл, м;

V-заданное месячное подвигание забоя, м.

Трудоемкость работ по каждому процессу в человек-сменах рассчитывается по формуле: q_i=VH_вр, где V-объем работ по процессам проходческого цикла; H_вр - принятая норма времени (нормы времени по каждому процессу определяются по ЕниР Е-36 Выпуск 1).

Суммарная трудоемкость на один цикл: q_i=q₁+q₂+...+q_n= 49,54 чел/час

Продолжительность выполнения каждого процесса проходческого цикла рассчитываю по формуле:

где а- коэффициент, учитывающий сокращение времени на выполнение основных процессов проходческого цикла за счет взрывных работ и вентиляции;

где Т₀-время на заряжание, взрывание и проветривание

+т ,

где N-количество шпуров;

t-время заряжания одного шпура;(3мин)

n_ш- количество людей, заряжающих шпуры;

т-время проветривания.

Т₀= + 30 = 60 мин

Число проходчиков в смену рассчитываю по формуле:

.

По расчетам принимаем 4 проходчика в смене.

Рассчитаем коэффициент перевыполнения нормы выработки:

где n_ц - принятое число проходчиков за один цикл:

1. Продолжительность бурения шпуров:

(2 часа 48 минут)

2. Продолжительность погрузки породы:

(3 часа 42 минуты).

3. Продолжительность крепления выработки:

(2 часа 24 минуты).

Продолжительность разработки водоотливной канавки:

(24 минуты).

4. Продолжительность крепления водоотливной канавки:

(24 минуты).

5. Продолжительность настилки временного пути:

(30 минут).

6. Продолжительность снятия временного пути:

(5 минут).

7. Продолжительность укладки постоянного рельсового пути:

(24 минуты).

8. Продолжительность наращивания коммуникаций:

(12 минут).

Принимаю продолжительность подготовительно-заключительных работ и время на приведение забоя выработки в безопасное состояние по 12 минут.

Таким образом, организации работ фактическая Т_ц составляет 12 часов.

Таблица 8

Технико-экономические показатели

Успешное функционирование подземного сооружения в период его строительства и эксплуатации с минимальным числом аварий и несчастных случаев во многом зависит от правильных решений, принятых на стадии проектирования. Правильность выбранных решений неотделима от технического прогресса в подземном строительстве и основана на оптимизации основных технологических параметров, передовом опыте и достижениях науки и техники.

На всех горных предприятиях (особенно на шахтах опасных по газу и пыли) должны строго соблюдаться правила техники безопасности (ПТБ). Все проходчики обязаны быть ознакомлены со сводом этих правил. Данному вопросу должно уделяться особое внимание. Особенно строго должны соблюдаться ПТБ во время заряжания шпуров и взрывных работ.

Чрезвычайно опасной для здоровья человека является шахтная пыль, что вызывает необходимость введения различных мероприятий, предупреждающих интенсивное пылеобразование, осаждение и улавливание образовавшейся пыли, а также строгое соблюдение предельно допустимых консистенций. Контроль запыленности осуществляется службой ВТБ. Служба ВТБ ежедневно производит определение концентраций пыли на рабочих местах. Служба ВГГИ производит замеры 1-2 раза в квартал.

При работе на бурильных и погрузочных машинах соблюдать графики планово предупредительного осмотра, смазки и ремонта.

В целях безопасности запрещается работа на локомотивах с неисправными буферами. Сцепными устройствами и тормозами.

В связи с применением призабойного транспорта и машин строжайше следить за правильностью установки рельсового пути, не допускается суженный или расширенный путь, следить за исправностью стрелочных переводов.

Обеспечить всех рабочих индивидуальными средствами спасения, необходимой спецодеждой и исправным инструментом.

В целях предотвращения несчастных случаев при ведении взрывных работ:

- до их начала устанавливаются границы опасной зоны;

- все люди, не связанные с их проведением выводятся в безопасные места;

- на расстояние 20 м от места взрыва выработка расчищается от возможных загромождений;

- патрон-боевик изготавливается только на месте взрывных работ и строго по числу зарядов;

- обеспечивается подача звуковых и световых сигналов;

- осмотр забоя после взрыва производится не ранее чем через 15 минут;

- Допуск рабочих к месту взрыва производится только после разрешения мастера-взрывника.

На шахтах должен вестись учет всех лиц, спустившихся в шахту и вышедших из нее.

Все лица во время прибивания в шахте должны быть в исправных защитных касках, спецодежде и обуви и иметь при себе необходимые средства защиты. Всем лицам спустившимся в шахту должны выдавать исправные, индивидуально закрепленные самоспасатели.

Все горные выработки должны быть своевременно закреплены в соответствии с утвержденными проектами и паспортами.

Ширина проходов для людей в горных выработках, зазоров между транспортными средствами и крепью, а также между различными транспортными средствами должна соответствовать стандартным величинам (они приведены в ПТБ).

Отставание постоянной крепи от забоев подготовительных выработок не должно быть более 3 метров.

Содержание кислорода в воздухе выработок, в которых находятся люди, должно составлять не менее 20% ( по объему).

Скорость воздуха не должна превышать допустимых величин.

В действующих горных выработках температура и влажность воздуха должна соответствовать нормам.

Расширение пути допускается не более чем на 4 мм и сужение не более чем на 2 мм против нормально установленной рельсовой колеи.

Особенно строго должны соблюдаться ПТБ при заряжании и взрывании горной породы.

При взрывании люди и техника должны находиться на безопасном расстоянии.

Взрывание производиться только после 3-х предупредительных свистков.

Доставка средств взрывания к забою производится в специальных сумках.

За правильность заряжания шпуров отвечает мастер-взрывник.

К управлению машинами допускаются лица, имеющие специальное удостоверение и прошедшие инструктаж по безопасному применению оборудования с дизельными двигателями в подземных условиях.

Во время работы машин необходим постоянный контроль за содержанием вредных компонентов в выхлопных газах дизельных двигателей, пыли в воздухе, уровнем шума и вибрации, освещением и креплением выработок. Лабораторный анализ выхлопных газов производят через день, а контроль рудничной атмосферы - ежесуточно.

За нарушение установленных Правил безопасности лица, виновные в этих нарушениях, несут ответственность в дисциплинарном, административном или судебном порядке.

Выводы

Результатом выполнения данной курсовой работы является проект проведения однопутевого штрека. Используя ранее полученные знания, были разработаны схемы взрывной цепи, проветривания, водоотлива, транспортировки горной массы, расположения шпуров в трех проекциях, графики организации работ и выходов рабочих, сводная таблица технико-экономических показателей, определена по прямым затратам стоимость проведения 1 м выработки.

Применение производительной техники, рациональное совмещение и выполнение различных операций проходческого цикла позволили обеспечить поставленную в задании скорость проходки. Также было уделено большое внимание рассмотрению таких вопросов, как повышение производительности труда, снижение сроков проведения горных выработок, улучшение качества труда, что возможно осуществить, в первую очередь, за счет совершенствования организации работ, использования более эффективной техники, за счет прогрессивных способов проведения горных работ.

угольный однопутевой штрек горнопроходческий

Список используемой литературы

Размещено на Allbest.ru