Горное дело

      k_α=1 - коэффициент влияния угла залегания пород:

      k_α =1,5                                                                                                               (9)

 

    С= = 5,86 > 3

    Породы относятся  к II категории устойчивости, горное давление и крепь рассчитываем.

4 РАСЧЕТ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

 

    Горное давление — напряжения, возникающие в массиве горных пород, вблизи стенок выработок, скважин, в целиках, на поверхностях контакта порода — крепь в результате действия главным образом гравитационных сил, а также тектонических сил и изменения температуры верхних слоев земной коры.

    Наиболее общей формой проявления горного давления является деформирование горных пород, которое приводит к потере ими устойчивости, формированию нагрузки на крепь, динамическим явлениям (горным ударам, внезапным выбросам). Поэтому при проведении горных выработок предварительно рассчитывают горное давление для определения прочности несущих элементов подземных сооружений (стенок выработок, целиков и крепей) и выбора способов управления горным давлением.

    Определяем нормативное  горизонтальное давление пород  на крепь:

при С ≤ 6             Р_н = 10 [(2С – 1) + Δ], кПа                                                     (10)

при 10 ≥ С > 6     Р_н = 10 [(3С – 7) + Δ], кПа                                                     (11)

где Δ – параметр,  учитывающий  технологию   проходческих   работ, 

      принимаемый равным: при последовательной и параллельной 

      технологических  схемах проходки – нулю; при  совмещенной 

      схеме с неподвижной опалубкой при С≤ 6 Δ = 2 и при 10 ≥С> 6 

      Δ = 3.

    Расчетное (радиальное) давление пород на крепь:

    Рп = n ּ m_у ּ n_н ּ P_н[1+0,1(r₀ – 3)], кПа                                                            (12)

    Рп = 1,3 ּ0,8 ּ2,00 ּ127[1+0,1(2,75 – 3)]=257 кПа                                                          

где  n = 1,3 - коэффициент  перегрузки;

       m_у = 0,8 - коэффициент условий работы крепи. Для монолитной 

       бетонной крепи m_у = 0,8; для набрызг-бетонной m_у = 0,5; для

       сборной крепи m_у = 0,75

       n_н - коэффициент приведения к расчётному (максимальному) 

       давлению при неравномерной эпюре нагрузок, принимается  

        по табл.1;

        r₀ - радиус выработки в свету, м.

Таблица 1

Значения коэффициента приведения к расчетному (максимальному)

давлению при неравномерной  эпюре нагрузок

 

Угол залегания пород  α, градус	Коэффициент nн
	при последовательной и  параллельной схемах проходки	при совмещенной схеме  проходки
Не более 10 10 - 35 Более 35	2,00 2,50 2,75	1,75 2,00 2,25

5 РАСЧЕТ МОНОЛИТНО-БЕТОННОЙ  КРЕПИ

 

    Возведение монолитной бетонной крепи при совмещенной схеме проходки осуществляется с применением передвижной призабойной опалубки. При параллельной схеме возведение монолитной бетонной крепи выполняется с отставанием от забоя на 20 -30 метров при помощи сборно-разборной инвентарной опалубки.   

    Подача бетона за опалубку осуществляется как по трубам, проложенным по стволу, так и в контейнерах.

    Для повышения грузонесущей способности монолитной бетонной крепи добавляется металлическая фибра.

    Толщина монолитной бетонной крепи:

    d = m_уr₀                                                     (13)

где r₀ - радиус ствола в свету, мм;

      m_у = 1,25 - коэффициент условий работы крепи;

      m₁- коэффициент условий работы бетона, определяющий 

      длительное воздействие нагрузки. Для монолитного бетона 

      m₁=1;

     m₃ = 0,7-0,95 - коэффициент, определяющий температурные

      колебания (попеременное оттаивание и замораживание);

      m₇ - коэффициент, учитывающий условия бетонирования. Для

      слоя бетонирования более 1,5 м  m₇ = 0,85;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 ВЫБОР СПОСОБА ПРОХОДКИ  И КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ РАБОТ

 

    Проведением  горной выработки называют комплекс  работ по выемке, погрузке и транспортированию горной массы, возведению крепи, наращиванию транспортных устройств и коммуникаций, обеспечивающих определенную скорость подвигания забоя./8/

    Под способом  проведения выработок понимают  совокупность производственных  процессов, выполняемых в определенной последовательности для образования горных выработок определенного сечения и протяженности.

    В зависимости  от устойчивости горных пород  и их обводненности различают  обычные и специальные способы  проведения горных выработок.

    Обычные способы  применяют в относительно устойчивых  породах, допускающих обнажение  забоя и боков выработки, а  также при небольших притоках  воды.

    Специальные  способы применяют в неустойчивых  породах, не допускающих обнажение  (сыпучие, плывуны) или в устойчивых породах с повышенными притоками воды или газа.

    К специальным  способам относятся: использование  забивной крепи, проходка с  замораживанием, применение полимерных  материалов для упрочнения и  гидроизоляции массива.

    К обычным  способам относят буровзрывной и комбайновый способы.

Если коэффициент крепости пород ƒ≤6, то можно применять  комбайновый способ, если  ƒ>6, то буровзрывной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ  ВЫРАБОТКИ

 

    Проходка горных выработок, искусственное образование в земной коре полостей путём выемки горных пород для вскрытия месторождения полезного ископаемого, транспортировки, вентиляции и т.д. Этим целям служат шахтные стволы, штольни, квершлаги, горизонтальные и наклонные выработки (штреки, бремсберги, уклоны) и др./9/

    Для проведения  горных выработок в зависимости  от их назначения, горно-геологических  и гидрологических условий существует  несколько способов. Способы проведения  горных выработок зависят также  от уровня и степени механизации  горнопроходческих работ.

    Вертикальные  горные выработки (шахтные стволы) сооружаются, как правило, с  присутствием людей в забое;  в промышленных масштабах ведутся  экспериментальные работы по  бурению шахтных стволов. При  сооружении шахтных стволов применяют полок проходческий, расположенный в 10—20 м от забоя, и временный подъём с сосудами в виде саморазгружающихся на поверхности бадей, который обеспечивает транспортную связь забоя с поверхностью. Крепкие и средней крепости горные породы разрушают буровзрывным способом, породы мягкие — механическим (с помощью отбойных молотков и пневмолопат).

    Шпуры глубиной  до 5 м бурят с помощью дистанционно управляемых многошпиндельных бурильных установок, которые перемещаются по забою тельфером погрузочной машины. Для погрузки породы применяют погрузочные машины с механизированным вождением грейфера. Постоянная крепь большинства стволов — монолитный бетон, который подают с поверхности по трубам за передвигающуюся вслед за забоем металлическую опалубку. На базе породопогрузочных машин создано несколько типов проходческих комплексов, которые позволили максимально совместить основные процессы проходческого цикла и достичь рекордных показателей по скорости проходки и производительности труда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.1 СОСТАВЛЕНИЕ ПАСПОРТА  БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ

   

    В горной промышленности взрывные работы широко распространены при строительстве шахт и рудников, проведении горных выработок, добыче полезных ископаемых и при выполнении многих сложных, трудоемких и энергоемких работ. Эффективность и безопасность взрывных работ в угольных шахтах зависит от многих факторов и прежде всего от квалификации взрывников и мастеров-взрывников, непосредственно выполняющих эти работы./10/

    Сменную эксплуатационную производительность бурильной установки в шпурометрах с учетом времени на подготовительно-заключительные операции и регламентированные простои по организационным и техническим причинам можно определить по формуле:

    Qэ = , м/см                                                                 (14)                                                                       

   Qэ = , м/см                                                                     

где Т -  продолжительность  смены, мин;

  t_пз-время общих подготовительно-заключительных операций, 

  принимается равным 2,5% от продолжительности смены, мин;

  t_п -время подготовительно-заключительных операций при

  бурении шпуров (9,5 % от продолжительности смены), мин;

  t_от-время на отдых проходчиков (10% от продолжительности

  смены), мин;

        t_вз–время на технологический перерыв на взрывные работы равно 

        нулю, так как взрывные работы проводятся в конце смены;

        n  - число бурильных машин на установке;

        k_o - коэффициент одновременности работы бурильных машин;

        t_ман -время, затрачиваемое на манипулирование по установке и

        перестановке бурильных машин, равно 0,3 мин на 1 м шпура;

        t_ох - время обратного хода бурильной головки на 1 м шпура, 0,05 

        мин/м;

        t_к  - время на замену коронок, равное 0,1 мин на 1 м шпура;

        υ - чистая скорость бурения (м/мин), принимается согласно 

        технической характеристике бурильных машин.

    Для бурильных машин вращательно-ударного действия чистую скорость бурения можно определить по формуле:

     υ= мм/мин                                                                                (15)

     υ= мм/мин                                                            

где  А - энергия удара поршня, Дж;

  n  - число ударов поршня, Гц;

  d - диаметр шпура, мм;

  s_сж - предел прочности пород на сжатие, МПа.

    Определяем норму выработки на бурение шпуров:

   Н_в= м/см                                                                     (16)

   Н_в= м/см       

где t_пз - общее время на подготовительно-заключительные операции, 

      мин;

      t_об – время на обслуживание установки, зависящее от ее 

      конструкции и равное 60 мин для машин с дизельным 

      приводом (включая время на заправку горюче - смазочными

      материалами и др.);

      t_о = 1/ υ – основное время на бурение 1 м шпура, мин/м (υ – чистая

      скорость бурения);

      t_в = 0,5 – 0,8 мин/м – вспомогательное время при бурении;

      t_лв = 10 мин – личное время рабочего;

      1,07 –  коэффициент отдыха.

    Выбор взрывчатых веществ. В качестве взрывчатого вещества принимаем гранулит АС-4, для патронов-боевиков – детонит М.

    Определяем удельный расход взрывчатых веществ:

    q = qэ ּ e ּ k, кг/м³                                                                                          (17)

    q = 2,4 ּ 1 ּ 0,8=1,92 кг/м³

где k - поправочный коэффициент  на площадь сечения выработки;

 e - относительный коэффициент работоспособности ВВ. 

    Определяем число шпуров в забое:

   N_ш = шпуров                                                                                 (18)

   N_ш = шпура

где S_ч – площадь поперечного сечения выработки в чернее м²;

      Δ – плотность ВВ в шпуре, кг/м³;

      d  - диаметр шпура,м;

      k_з- коэффициент заполнения шпуров.

    Окончательное число шпуров принимаем по расположению их в забое.

    Шпуры располагаем  по концентрическим окружностям.  Число шпуров, располагаемых на каждой из этих окружностей, принимаем из соотношения 1:2:3:4 или  1:2:3:4:5.

    Определяем число шпуров на каждой из окружностей:

    ni₁ = , шпуров;                                                                                           (19)