Технология и БВР

Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования 

"СИБИРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ" 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Новокузнецк 2010 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

    Горноподготовительные работы на действующих угольных шахтах представляют собой комплекс технологических  и организационных мероприятий, обусловливающих своевременное и качественное воспроизводство очистного фронта с доразведкой подготавливаемых запасов и защитой от проявления свойств массива горных пород при его обнажении (дегазация, защита от ГДЯ, упрочнение массива и т. д.).

    Основное  содержание горноподготовительных работ — проведение горных подготовительных выработок, обеспечивающих доступ к очистным забоям, их подготовку, вентиляцию, транспортировку угля и горной массы, доставку материалов и оборудования, энергоснабжение, водоотлив и прочее.

    На  угольных шахтах представлен широкий диапазон подготовительных выработок: горизонтальные, наклонные и вертикальные; с угольным, породным и смешанным забоями; с арочной, трапециевидной, прямоугольной и круглой формами сечения.

    Структура объемов горноподготовительных  работ, взаимосвязь их со смежными технологическими звеньями и службами шахты (очистные работы, подземный транспорт, вентиляция, службы поверхности, и др.) определяют специфику процесса проведения подготовительных выработок и использование при этом тех или иных способов и средств их сооружения.

    С глубиной разработки усложняются условия труда рабочих, возрастают крепость горных пород и коэффициент их присечки, повышается температура в забоях выработок, увеличивается метанообильность пластов, а следовательно, их взрыво- и выбросоопасность.

    Снижение  численности рабочих, занятых на проведении горных выработок, улучшение условий их труда и технико-экономических показателей горноподготовительных работ базируются на своевремённом внедрении, достижений науки и техники, создании прогрессивной технологии проведения горных подготовительных выработок.

    Важное  значение имеет также совершенствование организации труда и производства на горноподготовительных работах. Мобилизация всех возможных резервов в этом направлении обеспечивает значительное улучшение технико-экономических показателей горноподготовительных работ, о чем свидетельствует опыт работы скоростных проходческих бригад.

    Совершенствование техники, технологии и организации  горноподготовительных работ возможно только на научной основе, поэтому  самое серьезное внимание необходимо уделять изучению закономерностей протекания производственного процесса и экстраполяции прогрессивных тенденций развития способов и средств его выполнения. [1]

    Курсовой  проект выполняется с целью формирования навыков самостоятельного решения  задач конструирования, проектирования и организации горных работ. Поэтому задачами курсового проекта являются: выбор рациональной схемы проведения и крепления горной выработки и расчет некоторых ее параметров.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТКИ

 

    В настоящем курсовом проекте рассматривается   проведение однопутевой вентиляционной штольни в крепких породах. Штольня  - это горизонтальная вскрывающая горная выработка имеющая выход на поверхность, предназначена для обслуживания горных работ.

    Породы  почвы и кровли проводимой выработки представлены песчаниками с крепостью f = 7,5 и удельным весом γ = 2,65 т/м³. Относительное газовыделение  по выработки q = 4,5 м³/т. Глубина ведения горных работ составляет 150 м. Общая протяженность штольни 700 м со сроком службы более 15 лет. 

2. ВЫБОР ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ  ВЫРАБОТКИ

 
    

1. Определяется количество воздуха, которое должно проходить по выработке в период её эксплуатации:

 

                                                                 (1)

где   -  коэффициент, учитывающий неравномерность доставки воздуха,

- добыча угля на участках, для проветривания которых подаётся воздух по данной выработке, т/сут;

- относительное газовыделение, м³/т;

  - допустимая концентрация  метана в исходящей струе, %, (1%).

    

2. Исходя  из необходимого количества воздуха, которое  необходимо пропустить по выработке  и допустимой по ПБ максимальной скорости его движения по данного вида выработке, определяется минимальное сечение выработки в свету

                                                                                   (2)

где V_доп.– максимально допустимая скорость движения воздуха по выработке, м/с;

    

3. Находится ширина выработки ( ) на уровне верхней кромки подвижного состава (транспортного средства)

 

                                                                    (3)

    где - зазор между крепью и подвижным составом, м;

    - ширина транспортного средства (подвижного состава, конвейера и т.д.), м;

    - количество транспортных средств;

    - расстояние между транспортными средствами (подвижным составом, конвейерами и т.д.), м;

    - свободный проход для людей 

                             

3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОВЕДЕНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ  ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

 

1. Прогноз прочностных параметров горных пород

 

    Породы  кровли работают на растяжение, а борта – на сжатие. 

    

1. Определяется прочность пород на сжатие и растяжение. Для практических расчётов, когда нет данных испытаний горных пород, прочность на сжатие , определяется через коэффициент крепости породы по М.М. Протодьяконову

                                                              (4)

    где - предел прочности на одноосное сжатие, Па.

    Прочность на растяжение принимается равной

                                      (5) 

    

2.   Определяются максимальные сжимающие усилия в боках выработки

 

                                                                  (6)

где γ –  плотность пород окружающих выработку, т/м³;

Н – глубина залегания, м;

К₁ – коэффициент концентрации сжимающих напряжений; К₁=2,0÷2,5; 

    

3. Определяются минимальные растягивающие напряжения в кровле выработки

 

                                                                  (7)

где К₂  – коэффициент концентрации растягивающих напряжений, зависящий от формы свода выработки; К₂=1 – для выработок, имеющих прямоугольную и трапецевидную форму, К₂=0,4÷0,45 – для выработок прямоугольной коробчатой формы, К₂=0,25÷0,32 – для выработок сводчатой формы с прямыми стенками, К₂=0,2÷0,23 – для подковообразных выработок;

  λ   – коэффициент бокового распора для связанных (не сыпучих) пород;

                                                                                              (8)

где μ – коэффициент поперечных деформаций (коэффициент Пуассона), учитывающий соотношение поперечных и продольных деформаций. Для большинства пород  

    

;

    

4. Определение предела прочности массива пород  на длительное сжатие и растяжение

                                                                   (9)

                                                                    (10)

где  - коэффициенты структурного ослабления соответственно боков и кровли выработки, зависящей от трещиноватости пород, ;

ξ    – коэффициент длительной прочности, показывающий уменьшения прочности пород при длительном воздействии нагрузки,  

    

    

5. Определяется угол внутреннего трения, град:

                           (11)

2. Оценка устойчивости пород и выбор типа крепи

 
    

1. Определяется устойчивость пород (коэффициента запаса прочности)

                                                               (12)

                                                                (13)

    Исходя  из расчёта бока и кровля выработки устойчивы.