Проведение и крепление горных выработок. Строительство ствола

Паспорт (Автосохраненный).docx

Расчетные параметры шпуров по очередности взрывания
Параметры патронов ВВ
Группа взрываемых шпуров
Объем отбиваемой породы м3
Масса заряда ВВ в группекг
Количество патронов ВВ в шпуре шт
Масса заряда ВВ в шпуре кг
Длина заряда ВВ в шпуре м
Длина забойки в шпуре м
Коэффициент заполнения шпура
Фактический удельный расход ВВ кгм3

Исходные данные (Восстановлен).docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеративное агентство по образованию
ГОУ ВПО Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова
Пояснительная записка к курсовому проекту
по курсу «Проведение и крепление горных выработок»
Производительность рудника млн.т.
Тип ствола по назначению
Тип ствола по совокупности подъёмных сосудов
скипа и клеть с противовесом
Коэффициент крепости пересекаемых пород
Угол залегания пород градус
Приток воды в ствол м3ч
Число рабочих занятых на подземных работах в смену
Выбор формы и размеров поперечного сечения ствола
Размеры поперечного сечения ствола зависят от назначения ствола производительности шахты глубины разработки и газового режима. При производительности рудника более 800 тыс. тг для выдачи полезного ископаемого обычно принимается скипо-клетьевой подъём.
1 Определение типа скипа
Часовая производительность подъёма:
где - 115 – 125 – к-т неравномерности работы подъёма; - годовая произволительность шахты тгод; N - число рабочих дней в году (N=305); - продолжительность работы подъёма в сутки ч (=18 ч).
Максимальная скорость движения груженого скипа по стволу:
Где Н-высота подъёма м; Н-глубина ствола шахты м; h- высота приёмной площадки над устьем ствола м.
Средняя скорость движения скипа:
Продолжительность движения скипа за 1 подъём по стволу с учётом ускорения и замедления :
Продолжительность одного цикла подъёма:
где - продолжительность паузы на загрузку и разгрузку скипа (=15с)
Число подъёмов в час:
Грузоподъёмность скипа:
где - коэффициент разрыхления полезного ископаемого или породы; - объёмная масса руды в массиве тм3
По результатам расчетов принимаем скипы типа 1СН 4-2 для подъёма руды.
Техническая характеристика скипа 1СН 4-2
Масса скипа с прицепным устройством т
Высота в положении разгрузки м
2 Определение типа клети
Тип число и суммарная площадь пола клетей должны обеспечить такое размещение людей чтобы продолжительность спуска (подъема) смены подземной группы рабочих на шахте была не более 30 мин.
Клетьевым подъемом из ствола шахты будет выдаваться пустая порода (10%) примерно 12 часов в сутки. Остальное время на спуск и подъем вспомогательного оборудования и материалов
Число рабочих спускаемых (поднимаемых) в клети определяют из условия размещения на 1 м2 пола клети пяти рабочих.
где - 115 – 125 – к-т неравномерности работы подъёма; - годовая произволительность шахты тгод; N - число рабочих дней в году (N=305); - продолжительность работы подъёма в сутки ч (=12 ч).
Средняя скорость движения клети:
Продолжительность движения клети за цикл:
где - продолжительность паузы на загрузку и разгрузку клети (=60 с)
Грузоподъёмность клети:
По результатам расчетов принимаем клеть типа 1УКН 33-2 и вагонетки типа ВГ-16
Исходя из всех рассчитанных характеристик минимальных зазоров и графического построения принимаем скипо-клетевой ствол диаметром 60 м.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЕТИ 1УКН 33-2
Полезный поднимаемый груз т
Применяемые вагонетки
(табл. 1.3 [стр.65]):
Выбор формы и технологической схемы проведения ствола
Принимаем буровзрывной способ проведения ствола так как он является наиболее распространённым в рудной промышленности.
При выборе технологической схемы необходимо учесть глубину ствола в нашем случае 500 м. Применяем совмещённую схему проходки при условии устойчивых боковых пород. Эта схема представляет собой комплекс оборудования позволяющий одновременно осуществлять выемку горной массы и возведение постоянной крепи в одном звене без применения временной крепи.
Выбор и расчет крепи ствола
Критерий устойчивости пород:
где - коэффициент воздействия на вертикальную выработку других выработок (); - расчётная глубина рассматриваемого участка выработки м; Н – проектная глубина рассматриваемого участка выработки м; - к-т учитывающий отличие напряжённого состояния массива горных пород по сравнению с напряжённым состоянием вызванным гравитационными силами (=1); - к-т влияния угла залегания пород
Критерий устойчивости
Состояние устойчивости
Категория устойчивости
Нормативное горизонтальное давление пород на крепь:
где - параметр учитывающий технологическую схему проходки (табл. 1.5 [2])
Расчётное горизонтальное давление пород на крепь:
где n=13 – к-т перегрузки; – к-т условий работы крепи (для монолитной бетонной =08); - к-т приведения к расчётному давлению при неравномерной эпюре нагрузок (табл. 1.5[2]); - радиус выработки в свету м
В породах I категории устойчивости толщину бетонной крепи принимают в зависимости от угла залегания пород и глубины ствола. Т.к. угол залегания пород >35 градусов принимаем толщину бетонной крепи = 250 мм.
- Марка бетона М300;
- Предел прочности 30 МПа;
- Предел прочности на осевое сжатие 135 МПа.
Разработка паспорта буровзрывных работ
1 Выбор типа ВВ и способа инициирования
Тип ВВ принимаем исходя из крепости пород коэффициент крепости составляет f=10 – породы средней крепости и плотные. Необходимо применить бризантное ВВ таковым является аммонит №6 ЖВ водоустойчивое патронированное ВВ.
Средство инициирования электрическое с применением короткозамедленного взрывания. Схема соединения зарядов последовательная в том случае если откажет несколько зарядов чтобы не было трудностей по ликвидации не взорванных зарядов и торможения работы по проходке.
2Выбор бурового оборудования
Выбор оборудования производится в зависимости от крепости пород. Для крепости f=10 применяется вращательно-ударный способ бурения. Для данных условий выбираем бурильную установку БУКС-1М. Бурильные установки типа БУКС подвешивают к тельферу погрузочной машины и распирают колоннами в забой. С помощью тельферов бурильные установки перемещаются в круговом и радиальном направлениях.
Технические характеристики бурильной установки БУКС-1М (табл. 1.3 стр. 77 [2])
Диаметр ствола в свету м
Максимальная глубина бурения м
Расстояние между шпурами м
Технические характеристики перфоратора БГА-1М (табл. 1.3[7])
Энергия удара Ауд Дж
Частота ударов nуд с-1
Скорость вращения nвр с-1
Крутящий момент Мкр Нм
Ударная мощность Nуд Вт
Вращательный - ударный
Вращательная мощность:
3 Расчёт удельного расхода ВВ
Эмпирическая формула расчёта удельного расхода ВВ проф . М.М.Протодьяконова уточненная проф.П.Я. Тарановым :
Где е-1 – показатель обратный коэффициенту работоспособности
Рэт – работоспособность ВВ принятого за эталонное см3; Рх – работоспособность применяемого ВВ см3
Sпр –площадь забоя выработки м2
f-коэф.крепости пород по шкале проф.М.М.Протодьяконова ;
kуз –коэф.усиления зарядов
Ш.И.Ибраев предложил для расчёта удельного расхода ВВ формулу:
Где : aвыр - коэффициент зависящий от вида выработки (для стволов 012-015);
Bкэ - коэф.относительной концентрации энергии в единице объёма ВВ (08-14);
Рекомендуемая величина заряда взрывчатого вещества во врубовых шпурах принимается на 10-20% больше величины одиночного шпурового заряда а в оконтуривающих шпурах 5-10% меньше.
qвр=q*3=20*3=60 кгм3
qок=q*(085-09)=20*09=18 кгм3
4Определение диаметра и глубины шпуров
Исходя из технических характеристик бурового оборудования принимаем:
Глубина врубовых шпуров Lвр=42 м;
Глубина отбойных и оконтуривающих шпуров Lотб=Lок=38 м;
Диаметр шпуров определяется технической характеристикой и диаметром стандартных патронов взрывчатого вещества.
Диаметр шпуров должен быть на 4-6 мм больше диаметра патрона.
ПАРАМЕТРЫ ПАТРОНА ВВ
Соответственно выбираем диаметр шпуров dшп= 46 мм.
При проходке стволов по породам средней крепости и углу напластования равным 11 градусов целесообразнее применить прямой вруб. Центральный буферный шпур бурят на 05 Lотб врубовые шпуры бурят на 20 см больше оконтуривающих и отбойных.
6Определение параметров заложения шпуров
где а– коэффициент заполнения шпуров; - плотность заряжания кгм3 d-диаметр патрона ВВ м ; S-площадь поперечного сечения в проходке м2
или можно рассчитать по следующей формуле
Sвч-площадь поперечного сечения вчерне м2; qвв- удельный расход ВВ кгм3; Ln- длина патрона ВВ см; n-КИШ; v-коэффициент заполнения шпура; mn-масса патрона ВВ г;
Расчётное количество шпуров может не совпадать с фактическим количеством.
Расстояние между окружностями по контуру которых расположены отбойные шпуры:
Расстояние между шпурами по окружности:
где m - к-т сближения шпуров (m=08)
Расстояние между окружностями
Шпуры в забое располагаются по 4-ём концентрическим окружностям. Диаметры концентрических окружностей составляют:
-врубовые: d=10м. (nшп=4 штуки);
-отбойные-1: d=26м. (nшп=10штук);
-отбойные-2: d=42м. (nшп=16 штуки);
-оконтуривающие: d=56м. (nшп=24штук);
Расчётное количество шпуров на забой:
7 ПОКАЗАТЕЛИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ
Не обводненная не опасная
Площадь сечения в проходке м2
Коэффициент крепости
Масса ВВ на заходку кг
Число шпуров на цикл шт.
Удельный расход ВВ кгм3
Коэффициент использование шпура
Расход детонаторов шт.
Количество шпуров на 1м2 площади забоя шт.
Расчет электровзрывной сети и обеспечение
безотказного взрывания
Общее сопротивление электровзрывной сети
где - сопротивление магистральных проводов Ом;
- сопротивление соединительных проводов Ом;
- сопротивление участковых проводов Ом;
- сопротивление концевых проводов идущих к одному ЭД Ом;
- сопротивление ЭД Ом;
Сопротивление проводов определяется по формуле:
где - удельное сопротивление материала провода ;
- сечение провода мм2.
Условие безотказности при постоянном токе
где - величина тока поступающего в ЭД А;
- напряжение источника тока В;
- гарантийный ток А.
при взрывании одного ЭД; при взрывании от 2 до 100ЭД; - более 100 ЭД.
Для магистральной линии выбираем провода марки ПР сечением 15мм2 для остальных проводов 05мм2.
Длина магистральной линии
где - радиус опасной зоны м.
- коэффициент учитывающий непрямолинейность прокладки магистрали соединительных проводов;
Длина соединительных проводов
Длина участковых проводов
Длина пары концевых проводов
Общее сопротивление электровзрывной сети
Требуется источник тока обеспечивающий напряжение
Выбор горнопроходческого оборудования и расчет его производительности
1Буровое оборудование
Производительность буровой установки БУКС-1М:
где - к-т одновременности работы бурильных машин установки (=08); - число бурильных машин в установке (=4); - к-т готовности бурильной установки (=09); - средняя техническая скорость проходки ммин; - продолжительность вспомогательных операций отнесённое к 1 м шпура минм (при Lшп=4м и f = 10 =1 минм)
где - к-т учитывающий снижение скорости бурения по мере увеличения глубины шпура (табл. 1.4 стр. 78 [2]); - начальная скорость бурения первого метра шпура ммин (табл. 1.5 стр. 80 [2])
2Выбор погрузочной машины и расчет ее производительности
Выбираем стволовую погрузочную машину КС-2у40 с одним грейфером ёмкостью 065 м3. Она предназначена для проходки стволов диаметром от 55 до 65 м. Машина монтируется под нижним перекрытием проходческого полка на двухъярусной опоре и круговом монорельсе.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КС-2у40 (табл. 1.6 стр. 79 [2])
Диаметр ствола вчерне м
Вместимость грейфера м3
Продолжительность цикла черпания с
Диаметр грейфера в раскрытом состоянии м
Рекомендуемая вместимость бадьи м3
Техническая производительность м3мин
Эксплуатационная производительность м3мин
Максимальный расход сжатого воздуха с учётом работы всех механизмов одновременно м3мин
Продолжительность погрузки породы в первой фазе:
где - к-т излишка сечения (=105); - к-т использования шпуров; - высота слоя породы во второй фазе погрузки (табл. 1.7 стр. 80 [2]) = 03 м; - количество погрузочных машин работающих в стволе; – к-т одновременности работы машин ( = 1); - техническая производительность машины м3ч; - к-т учитывающий изменение производительности в первой фазе (=08)
Продолжительность погрузки породы во второй фазе:
где - число рабочих занятых на погрузке породы во второй фазе чел; - производительность труда рабочего по разборке породы м3ч (табл. 1.8 стр. 80 [2])
Продолжительность задержек работы подъёма и подготовительно-заключительных операций:
где – продолжительность простоев погрузочных машин из-за манёвров бадьи в забое (при одноконцевом подъёме =001 ч); - к-т заполнения бадьи (= 09); - ёмкость бадьи м3
Общая продолжительность погрузки породы:
Производительность погрузки породы:
где V – объём погружаемой породы в массиве м3
3Расчет проходческого подъема
Максимальная скорость движения бадьи с грузом по направлению канатам:
При движении по направляющим максимальная скорость при подъёме и спуске грузов не должна превышать 12 мс. Поэтому:
Средняя скорость движения бадьи:
где = 2 – множитель скорости
Ориентировочная продолжительность полного цикла подъёма ( время движения бадьи в стволе простои бадьи над забоем при подъёме и спуске время разгрузки породы и т.п.):
где - количество бадей одновременно находящихся в движении при работе подъёмной машины
Фактическая продолжительность цикла подъёма:
где - время простоя подъёма в ожидании окончания погрузки породы в бадью с.
Если время загрузки бадьи tзб больше времени цикла подъема то tзб.
где – продолжительность цикла черпания и разгрузки грейфера в бадью с; - ёмкость грейфера м3
Количество подъёмов в час:
где Кн = 14 – к-т неравномерности работы подъёма учитывающий время спуска и подъёма лиц технического надзора и т.п.
Техническая производительность подъёмной установки должна на 15-20 % превышать производительность погрузочных машин в забое:
Расчётная ёмкость бадьи:
Принимаем тип бадьи БПС-3 вместимостью 3 м3
Параметры бадьи БПС-3 (табл. 1.9 стр. 82 [2])
Собственная масса кг
Параметры прицепного устройства (табл. 22 стр. 93 [4])
Высота прицепного устройства мм
Максимальная ширина мм
Рис. 10.9. Самоопрокидная бадья типа БПС и схема её разгрузки:
- сварной металлический цилиндр;
- предохранительные упоры;
- каркас направляющей рамки;
- предохранительный зонт;
- ролик для подъёмного каната
Масса концевого груза на канате:
где - масса соответственно пустой бадьи и груза в ней кг
где - объёмная масса воды в бадье кгм3; = 045 – к-т заполнения пустот в бадье водой
Масса одного метра каната:
где – временное сопротивление материала каната разрыву Па (принимается в зависимости от марки стали); – ускорение свободного падения м2с; - фиктивная плотность каната (для круглопрядных – 9400 кгм3); m=75 – к-т запаса прочности для бадьевого подъёма; Н0 – максимальная длина каната включающая глубину ствола и высоту копра до оси шкивов м
Фактический запас прочности:
где =646500 - суммарное разрывное усилие всех проволок каната Н (табл. 1.11 стр87 [2]); =3755 - масса 1 км принятого каната кг
Характеристика круглопрядного каната (табл.1.11 стр87 [2])
Тип и конструкция каната
Расчётная площадь сечения всех проволок мм
Расчётная масса 1 м смазанного каната кг
Суммарное разрывное усилие Н
Диаметр барабана подъёмной машины:
где - диаметр каната мм
Требуемая ширина барабана подъемной машины:
где hр – высота разгрузки м; hзап – длина каната необходимая для испытания м; =2-3 мм - зазор между витками каната м; mс – число слоев навивки.
Величина ВБ не должна превышать ширину барабана принимаемой к установке подъемной машины.
Максимальное статическое натяжение каната:
Выбираем подъёмную машину 2Ц25 x 12.
Характеристика подъемной машины 2Ц25 x 12
Размеры барабана мм:
Максимальный диаметр каната мм
Максимальное статическое натяжение ветви на барабане кН
Максимальная скорость подъёма мс
Производительность забойного насоса
Рнас=12·с·qв м3ч(5.22)
где: с – коэффициент неравномерности водопритока; qв – водоприток в ствол м3ч (qв=8).
Рнас=12·12·8=1152 м3ч
Требуемый напор насоса:
Н=kг·(Нн-hВ) м(5.23)
где: kг – коэффициент гидравлических потерь в трубопроводе; Нн – геометрическая высота нагнетания насоса м; hВ – высота всасывания насоса м hВ = 4м.
При глубине ствола равной 500 м применяют двухступенчатую схему водоотлива. Из призабойной части вода забойным насосом Н-1м с напором 40 м перекачивается в подвесной насос ППН50-12м с величиной напора 250 м далее вода поступает в водосборник располагающийся в перекачной камере; перекачным насосом ВП-3с вода подаётся на поверхность в отстойник.
Техническая характеристика стволовых насосов (табл.9 стр.119 [5])
Количество рабочих колёс
Мощность двигателя кВтл.с.
Скорость вращения обмин
Основные размеры мм:
5Снабжение сжатым воздухом
Производительность компрессорной станции рассчитывается на максимально возможный расход сжатого воздуха. так как основными потребителями сжатого воздуха являются бурильные и погрузочные машины то потребное количество его определяется раздельно если не предусматривается частичное совмещение во времени выполнение работ по бурению шпуров и погрузке породы и принимается наибольшее из значений.
при бурении шпуров:
при погрузке породы:
где - количество воздуха потребляемого соответственно одной бурильной и одной погрузочной машиной м3мин; - к-т износа (для БМ = 115; для ПМ = 11); - к-т одновремённости работы воздухоприёмников (табл. 6.2 стр. 16 [1])
Потеря сжатого воздуха в трубопроводе:
где =100 - допустимая утечка воздуха через не плотности на 1 км воздухопровода ; - длина трубопровода км
Потребное количество воздуха:
где - расход воздуха потребляемый вспомогательными потребителями
Диаметр воздуховода:
На основе произведенных расчетов выбирается тип и количество компрессоров. Обычно при проведении стволов применяют поршневые компрессоры типа 2М10-508 или 4М10-1008. На каждые 2 компрессора принимают один резервный.
Характеристика компрессорной станции М10 – 1008 (табл. 4.4 стр. 295 [6])
Производительность м3мин
Частота вращения вала мин-1
Мощность компрессора кВт
Масса компрессора кг
Масса установки с ЭД кг
Габаритные размеры мм:
Принимаем один компрессор М10 – 1008 в работе и один компрессор М10 – 1008 в резерве.
Расчет проветривания ствола и выбор вентиляционного оборудования.
Проветривание вертикальных стволов как правило осуществляется с помощью вентиляторов местного проветривания нагнетательным всасывающим или комбинированным способами а так же с помощью сквозной струи и ВМП.
При глубине ствола менее 700 метров чаще всего применяется нагнетательный способ проветривания как наиболее простой надежный эффективный и экономичный.
Расчёт расхода воздуха производится по трём факторам:
- по ядовитым газам образующимся при взрывных работах;
- по наибольшему числу людей находящихся в стволе;
- по минимальной скорости движения воздуха в стволе.
Окончательно к расчету принимается максимальное значение расхода воздуха из трех полученных.
Расход воздуха по ядовитым газам образующимся при взрывных работах:
где =20-30мин - время проветривания после взрыва мин; =288кг - количество ВВ одновременно взрываемое в забое ствола кг; =03 - к-т обводненности ствола учитывающий снижение концентрации ядовитых газов под влиянием падающей воды (табл.7.1 стр19 [1]); SСВ=23746 – площадь поперечного сечения ствола в свету м2; Н=500 – глубина ствола м; Кут – к-т утечек воздуха в трубопроводе.
Если глубина ствола превышает критическое значение Нк то в формулу вместо Н следует подставить Нк:
где b=40 – газовость ВВ лкг; - к-т турбулентной диффузии (табл.7.2 стр.19 [1]); Кт=03 – коэффициент турбулентной диффузии (табл. 7.2); - к-т утечек трубопровода для металлических трубопроводов:
где =0003 – к-т удельной стыковой проницаемости; - общая длина трубопровода м; - длина звена трубопровода м; – аэродинамическое сопротивление трубопровода определяемое по формуле:
где - к-т аэродинамического сопротивления трубопровода ; НС – длина трубопровода м; - аэродинамическое сопротивление колена трубопровода при переходе из ствола к вентилятору (табл.7.3 стр20 [1])
Глубина ствола больше критического значения НК тогда получаем:
Расход воздуха по наибольшему числу людей находящихся в стволе:
где - норма расхода воздуха на одного человека по ЕПБ (=6 ); - наибольшее число людей одновременно находящихся в стволе чел
Расход воздуха по минимальной скорости движения воздуха в стволе:
где =015 - минимальная скорость движения воздуха в стволе мс
Производительность вентилятора:
Необходимое давление вентилятора:
По рассчитанным значениям производительности и давления принимаем вентилятор типа ВМ-5М.
Техническая характеристика вентилятора ВМ5-М (табл.7.4 стр.21 [1])
Номинальный внутренний диаметр выходного патрубка мм
Производительнось в рабочей зоне м3с
Полное давление в рабочей зоне кПа
Мощность двигателя кВт
Прокладка по стволу проходческих трубопроводов для вентиляции осуществляется с помощью жёсткого крепления их к элементам постоянной крепи или армировке ствола. Трубы для наращивания ставов опускают в ствол на специальных стропах под бадьями или на прицепном устройстве подъёмного каната затем они перецепляются к канату маневровой лебёдки и подводятся с помощью лебёдки к ранее установленным и окончательно закрепляются. Указанные работы ведутся с подвесного полка погрузочной машины обособленного (армировочного) полка или с подвесной люльки.
Вспомогательное оборудование
Вспомогательное оборудование предназначено для обеспечения ритмичной и производительной работы основного оборудования безопасной работы проходчиков.
Подвесные полки предназначены для предохранения людей находящихся в забое ствола от случайно упавших предметов для крепления направляющих канатов подвески погрузочных машин и бурильных установок. Для стволов диаметром до 65 м применяют двухэтажные полки. Обычно полки подвешиваются по полиспастной схеме к проходческим лебёдкам на поверхности.
Нулевая рама предназначена для перекрытия устья ствола. На нулевой раме производится посадка в бадью и высадка людей из бадьи загрузка (и разгрузка) бадьи материалами и оборудованием.
Проходческие лебёдки предназначены для подвески проходческого оборудования в стволе. По мере проведения ствола проходческое оборудование плавно перемещается вслед за забоем. Число проходческих лебёдок может достигать 12 ÷ 18 штук. Их особенностями являются большие грузоподъёмность (до 45 т) и канатоёмкость (до 1400 м) малая (порядка 01 мс) скоростью подъёма.
Для подвески полков выбираем лебедку ЛПЭП 16 для подвески спасательной лестницы - ЛПЭП-10 для подвески трубопроводов и натяжных направляющих канатов принимаем ЛПЭП 10
Техническая характеристика лебедок приведена в таблице 7.1. [С. 81 5]
Техническая характеристика лебедок
Статическое натяжение каната на первом слое КН
Средняя скорость движения каната мс
В случае неисправности подъемных средств люди из забоя углубляемого ствола поднимаются на горизонт с помощью подвесных лестниц получившей название спасательной. Длина лестницы выбирается такой чтобы на ней могли разместиться все работающие в смене люди. Техническая характеристика спасательной лестницы приведена в таблице 7.2. [c 173 4]
Длина с прицепным устройством м
Возведение монолитной бетонной крепи
Для возведения монолитной бетонной крепи применяют деревянные инвентарные и передвижные металлические опалубки.
При проведении и креплении основной части ствола наибольшее распространение получили металлические передвижные опалубки.
Для возведения монолитной бетонной крепи используем секционную опалубку без поддона. Высоту опалубки принимаем равную 4м.
Время возведения крепи на высоту опалубки:
где: to – временя на укладку бетона ч; tB – временя на подготовительно-заключительные операции ч (для опалубок без поддона tB=3ч.)
Временя укладки бетона за опалубку и заделки стыка при непрерывной подаче бетона:
где: – коэффициент излишка сечения =105; PБ – производительность подачи бетона м3ч PБ=11 м3ч; ho – рабочая высота опалубки м ho=4м; tс – время заделки стыка ч tс=05.
Трудоемкость по возведению 1 п.м. монолитной бетонной крепи:
где: К – коэффициент учитывающий высоту опалубки К=085
Совмещённая технологическая схема
При совмещённой технологической схеме проходки ствола работы по выемке породы (на высоту заходки 3 - 5 м) и возведению постоянной крепи выполняются в забое ствола одним звеном. Чаще всего совмещают уборку породы с креплением реже - бурение шпуров с креплением. Временная крепь в этом случае не применяется.
Работы в забое выполняют в следующей последовательности:
бурят и заряжают шпуры;
поднимают проходческий полок и другое оборудование на безопасную высоту (30 - 40 м);
производят взрывные работы и проветривают забой;
приводят забой в безопасное состояние;
опускают в забой полок;
производят уборку породы на высоту равную высоте опалубки;
разравнивают оставшуюся породу и опускают на неё опалубку;
центрируют опалубку и укладывают за неё бетонную смесь;
производят уборку оставшейся в забое породы.
При совмещенной технологической схеме с последовательным или совмещенным выполнением операций по возведению монолитной бетонной крепи призабойную опалубку устанавливают непосредственно на выровненную породу которая выполняет роль поддона в начале бетонирования. Породу в забое убирают до тех пор пока не образуется пространство достаточное для установки опалубки. После этого породу разравнивают устанавливают и центрируют опалубку и укладывают за нее бетонную смесь. Уборку породы не производят до полного окончания
При опалубке высотой более 3 м и диаметре ствола более 5 м уборку породы и возведение крепи частично совмещают. После установки опалубки на новую заходку и подачи быстротвердеющего бетона на высоту около 1 м приступают к уборке породы из центральной части забоя. За это время быстротвердеющий бетон схватывается и предотвращает возможность прорыва свежего бетона из-под опалубки.
Через 2-3 часа приступают к уборке породы по всей площади забоя с одновременным бетонированием оставшейся части заходки.
Совмещенную технологическую схему с параллельным выполнением операций по укладке бетона и уборке взорванной породы применяют в том случае когда призабойная опалубка имеет поддон для удержания бетона. Бетонную крепь по этой схеме возводят на определенном расстоянии от забоя.
Расчет и построение циклограммы проведения и крепления ствола
Продолжительность выполнения отдельных процессов проходческого цикла
Продолжительность бурения шпуров:
где: Nш – число шпуров в забое ствола; LШ – средняя глубина шпуров м; QБУ – производительность буровой машины мч; – затраты времени на подготовительно-заключительные операции (спуск и подготовка установки к работе) = 1 ч.
Продолжительность заряжания шпуров:
где: t3 – продолжительность заряжания одного шпура мин; – коэффициент учитывающий занятость рабочих участвующих в заряжании = 085; пз – число проходчиков участвующих в заряжании (определяют исходя из удельной площади забоя до 5 м2 приходящейся на одного заряжающего); = 30 мин. продолжительность подготовительно-заключительных операций при заряжании.
t3 = 4 + 1140=84 мин
Продолжительность проветривания забоя ствола после производства взрывных работ:
Продолжительность спуска полка и приведения забоя в безопасное состояние:
Продолжительность погрузки породы.
Продолжительность возведения бетонной крепи на высоту опалубки
где - продолжительность укладки бетонной смеси на высоту опалубки ч; - продолжительность подготовительных операций ч; h0 – высота опалубки м; Рб- производительность при подаче бетона (11 м3ч – при двух бетонопроводах).
Армирование углубленной части ствола выполняем по совмещенной схеме установку расстрелов и навеску проводников ведут одновременно с подвесного двухэтажного полка сверху вниз на участке одного шага армировки. При этом разделку лунок осуществляем на нижнем этаже полка а установку расстрелов и навеску проводников на верхнем. Нижние концы проводников пропускают через проёмы в этажах подвесного полка.
Армировку принимаем жесткую.
Для армирования применяем следующее оборудование:
двухэтажный подвесной полок;
люльки для навески проводников Л-6
Характеристика люльки Л-6
Расстояние между ярусами м
Диаметр лунок 600 мм.
Тип проводника – коробчатый
Профиль балки для расстрелов – двутавровый профиль 36М
Материал для крепления лунок – бетон.
Трудоемкость выполнения процессов армирования ствола
где: V Hвремi – нормы времени на выполнение i-го процесса.
Долбление лунок под расстрелы:
Долбление лунок под заводные расстрелы:
Установка и заделка металлических расстрелов до 25м в готовые лунки:
Установка и заделка металлических расстрелов 25-35м в готовые лунки:
Установка и заделка металлических расстрелов 6- 8 м в готовые лунки:
Сболчивание расстрелов длиной до 25 м:
Сболчивание расстрелов длиной 25-35 м:
Установка проводников одинарных:
Установка проводников парных:
Оборудование лестничных отделений
Продолжительность выполнения основных процессов
где: - коэффициент перевыполнения норм; - количество рабочих занятых i-ым процессом.
Установка и заделка металлических расстрелов до 25 м в готовые лунки:
Установка и заделка металлических расстрелов 25-35 м в готовые лунки:
Установка и заделка металлических расстрелов 6-8 м в готовые лунки:
Установка одинарных проводников:
Установка парных проводников:
Скорость армирования ствола
Время одного цикла армирования 22 ч
Глубина армирования за 1 цикл 12 м
Количество рабочих дней в месяц 25
Количество рабочих часов в месяц 25*24=600 ч
Количество циклов армирования за месяц 60022=273 циклов
Скорость армирования ствола в месяц равна 12*273=327 ммес
Скорость проходки ствола
Время одного цикла проходки 18 ч
Уходка ствола за цикл 36 м
Количество циклов армирования за месяц 60018=333 цикл
Скорость армирования ствола в месяц равна 36*333=120 ммес
Скорость сооружения ствола
Время сооружения ствола 19 мес
Скорость сооружения ствола в месяц равна 50019=263ммес
Технико–экономические показатели сооружения ствола
Показатели технического оснащения ствола при сооружении
Энерговооружённость:
где - суммарная мощность установленных ы стволе и на поверхности электродвигателей кВт
Обеспеченность сжатым воздухом:
где - суммарная производительность установленных компрессоров
Обеспеченность погрузочными машинами:
где - суммарный объём грейферов погрузочных машин м3
Обеспеченность бадьевым подъёмом породы:
где - суммарный объём бадей работающих в стволе м3
Основные показатели сооружения ствола
Принятая схема сооружения ствола
Расход ВВ на 1 м3 обуренной породы кг
Количество шпуров на 1 м2 площади забоя
Коэффициент использования шпуров
Продолжительность проходческого цикла ч
Скорость сооружения ствола ммес
Скорость проведения ствола ммес
Скорость армирования ствола ммес
Производительность в смену одного забойного рабочего
Удельная продолжительность бурения чм
Удельная продолжительность погрузки чм
Удельная продолжительность крепления чм
Оснащённость проходки:
- сжатым воздухом (м3мин)м2
- электроэнергией кВтм2
Горбунов В.И. Сооружение и углубка вертикальных стволов шахт. Инструкции и методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Проведение и крепление горных выработок». – Магнитогорск: МГТУ 2007.
Горбунов В.И. Проведение и крепление горных выработок. Лабороторный практикум для студентов специальности 0902. – Магнитогорск: МГТУ 2006. – 108 с.
Лапин В.А. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Технология и безопасность взрывных работ» для студентов специальности 090200. Магнитогорск: МГТУ 2004.
Миндели Э.О. Тюркян Р.А. «Сооружение и углубка вертикальных стволов шахт». Москва: Недра. 1982.
Малевич Н.А. «Машины и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов». Москва: Недра. 1975
Гришко А.П. Шелоганов В.И. «Стационарнве машины и установки» Москва: издательство МГГУ. 2004.
Горбунов В.И. Горнопроходческое оборудование при строительстве горизонтальных и наклонных выработок. – Магнитогорск: МГТУ2006
Спиваковский А.О. «Рудничный транспорт». – Москва: углетехиздат. 3-е издание. 1958.
Справочник закладочных работ. Под ред. Бронникова.

Паспорт (Автосохраненный).doc

Расчетные параметры шпуров по очередности взрывания
Параметры патронов ВВ
Группа взрываемых шпуров
Объем отбиваемой породы м3
Масса заряда ВВ в группекг
Количество патронов ВВ в шпуре шт
Масса заряда ВВ в шпуре кг
Длина заряда ВВ в шпуре м
Длина забойки в шпуре м
Коэффициент заполнения шпура
Фактический удельный расход ВВ кгм3

Строительство ствола.cdw

Схема сооружения ствола
Скорость проходки ствола
Скорость армирования ствола
Коэффициент крепости пород
Скипо-клетьевой ствол Sсв=23
Число шпуров на цикл
Количество шпуров на 1м2
Масса ВВ на заходку
Бурение шпуров БУКС-1М
Отсоединение и подъём БУКС-1М
Взрывание и проветривание
Центрирование опалубки
Укладка бетонной смеси
Уборка породы 1 фазы
Уборка породы 2 фазы
Наращивание вент. труб
Наращивание труб сжатого воздуха
Наращивание бетонопровода
Проведение и крепление
-бурильная установка БУКС-1М
Наименование работ работ
Долбление лунок сечением 600
Долбление заводных лунок
Установка металлических
Сболчивание расстрелов
Сболчивание расстрелов
См. месячный график
Строительство ствола
Циклограмма армирования ствола
Циклограмма проходки ствола
Показатели буровзрывных работ
Месячный график прохождения ствола

Исходные данные (Восстановлен).doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеративное агентство по образованию
ГОУ ВПО Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова
Пояснительная записка к курсовому проекту
по курсу «Проведение и крепление горных выработок»
Производительность рудника млн.т.
Тип ствола по назначению
Тип ствола по совокупности подъёмных сосудов
скипа и клеть с противовесом
Коэффициент крепости пересекаемых пород
Угол залегания пород градус
Приток воды в ствол м3ч
Число рабочих занятых на подземных работах в смену
Выбор формы и размеров поперечного сечения ствола
Размеры поперечного сечения ствола зависят от назначения ствола производительности шахты глубины разработки и газового режима. При производительности рудника более 800 тыс. тг для выдачи полезного ископаемого обычно принимается скипо-клетьевой подъём.
1 Определение типа скипа
Часовая производительность подъёма:
где - 115 – 125 – к-т неравномерности работы подъёма; - годовая произволительность шахты тгод; N - число рабочих дней в году (N=305); - продолжительность работы подъёма в сутки ч (=18 ч).
Максимальная скорость движения груженого скипа по стволу:
Где Н-высота подъёма м; Н-глубина ствола шахты м; h- высота приёмной площадки над устьем ствола м.
Средняя скорость движения скипа:
Продолжительность движения скипа за 1 подъём по стволу с учётом ускорения и замедления :
Продолжительность одного цикла подъёма:
где - продолжительность паузы на загрузку и разгрузку скипа (=15с)
Число подъёмов в час:
Грузоподъёмность скипа:
где - коэффициент разрыхления полезного ископаемого или породы; - объёмная масса руды в массиве тм3
По результатам расчетов принимаем скипы типа 1СН 4-2 для подъёма руды.
Техническая характеристика скипа 1СН 4-2
Масса скипа с прицепным устройством т
Высота в положении разгрузки м
2 Определение типа клети
Тип число и суммарная площадь пола клетей должны обеспечить такое размещение людей чтобы продолжительность спуска (подъема) смены подземной группы рабочих на шахте была не более 30 мин.
Клетьевым подъемом из ствола шахты будет выдаваться пустая порода (10%) примерно 12 часов в сутки. Остальное время на спуск и подъем вспомогательного оборудования и материалов
Число рабочих спускаемых (поднимаемых) в клети определяют из условия размещения на 1 м2 пола клети пяти рабочих.
где - 115 – 125 – к-т неравномерности работы подъёма; - годовая произволительность шахты тгод; N - число рабочих дней в году (N=305); - продолжительность работы подъёма в сутки ч (=12 ч).
Средняя скорость движения клети:
Продолжительность движения клети за цикл:
где - продолжительность паузы на загрузку и разгрузку клети (=60 с)
Грузоподъёмность клети:
По результатам расчетов принимаем клеть типа 1УКН 33-2 и вагонетки типа ВГ-16
Исходя из всех рассчитанных характеристик минимальных зазоров и графического построения принимаем скипо-клетевой ствол диаметром 60 м.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЕТИ 1УКН 33-2
Полезный поднимаемый груз т
Применяемые вагонетки
(табл. 1.3 [стр.65]):
Выбор формы и технологической схемы проведения ствола
Принимаем буровзрывной способ проведения ствола так как он является наиболее распространённым в рудной промышленности.
При выборе технологической схемы необходимо учесть глубину ствола в нашем случае 500 м. Применяем совмещённую схему проходки при условии устойчивых боковых пород. Эта схема представляет собой комплекс оборудования позволяющий одновременно осуществлять выемку горной массы и возведение постоянной крепи в одном звене без применения временной крепи.
Выбор и расчет крепи ствола
Критерий устойчивости пород:
где - коэффициент воздействия на вертикальную выработку других выработок (); - расчётная глубина рассматриваемого участка выработки м; Н – проектная глубина рассматриваемого участка выработки м; - к-т учитывающий отличие напряжённого состояния массива горных пород по сравнению с напряжённым состоянием вызванным гравитационными силами (=1); - к-т влияния угла залегания пород
Критерий устойчивости
Состояние устойчивости
Категория устойчивости
Нормативное горизонтальное давление пород на крепь:
где - параметр учитывающий технологическую схему проходки (табл. 1.5 [2])
Расчётное горизонтальное давление пород на крепь:
где n=13 – к-т перегрузки; – к-т условий работы крепи (для монолитной бетонной =08); - к-т приведения к расчётному давлению при неравномерной эпюре нагрузок (табл. 1.5[2]); - радиус выработки в свету м
В породах I категории устойчивости толщину бетонной крепи принимают в зависимости от угла залегания пород и глубины ствола. Т.к. угол залегания пород >35 градусов принимаем толщину бетонной крепи d = 250 мм.
- Марка бетона М300;
- Предел прочности 30 МПа;
- Предел прочности на осевое сжатие 135 МПа.
Разработка паспорта буровзрывных работ
1 Выбор типа ВВ и способа инициирования
Тип ВВ принимаем исходя из крепости пород коэффициент крепости составляет f=10 – породы средней крепости и плотные. Необходимо применить бризантное ВВ таковым является аммонит №6 ЖВ водоустойчивое патронированное ВВ.
Средство инициирования электрическое с применением короткозамедленного взрывания. Схема соединения зарядов последовательная в том случае если откажет несколько зарядов чтобы не было трудностей по ликвидации не взорванных зарядов и торможения работы по проходке.
2Выбор бурового оборудования
Выбор оборудования производится в зависимости от крепости пород. Для крепости f=10 применяется вращательно-ударный способ бурения. Для данных условий выбираем бурильную установку БУКС-1М. Бурильные установки типа БУКС подвешивают к тельферу погрузочной машины и распирают колоннами в забой. С помощью тельферов бурильные установки перемещаются в круговом и радиальном направлениях.
Технические характеристики бурильной установки БУКС-1М (табл. 1.3 стр. 77 [2])
Диаметр ствола в свету м
Максимальная глубина бурения м
Расстояние между шпурами м
Технические характеристики перфоратора БГА-1М (табл. 1.3[7])
Энергия удара Ауд Дж
Частота ударов nуд с-1
Скорость вращения nвр с-1
Крутящий момент Мкр Нм
Ударная мощность Nуд Вт
Вращательный - ударный
Вращательная мощность:
3 Расчёт удельного расхода ВВ
Эмпирическая формула расчёта удельного расхода ВВ проф . М.М.Протодьяконова уточненная проф.П.Я. Тарановым :
Где е-1 – показатель обратный коэффициенту работоспособности
Рэт – работоспособность ВВ принятого за эталонное см3; Рх – работоспособность применяемого ВВ см3
Sпр –площадь забоя выработки м2
f-коэф.крепости пород по шкале проф.М.М.Протодьяконова ;
kуз –коэф.усиления зарядов
Ш.И.Ибраев предложил для расчёта удельного расхода ВВ формулу:
Где : aвыр - коэффициент зависящий от вида выработки (для стволов 012-015);
Bкэ - коэф.относительной концентрации энергии в единице объёма ВВ (08-14);
Рекомендуемая величина заряда взрывчатого вещества во врубовых шпурах принимается на 10-20% больше величины одиночного шпурового заряда а в оконтуривающих шпурах 5-10% меньше.
qвр=q*3=20*3=60 кгм3
qок=q*(085-09)=20*09=18 кгм3
4Определение диаметра и глубины шпуров
Исходя из технических характеристик бурового оборудования принимаем:
Глубина врубовых шпуров Lвр=42 м;
Глубина отбойных и оконтуривающих шпуров Lотб=Lок=38 м;
Диаметр шпуров определяется технической характеристикой и диаметром стандартных патронов взрывчатого вещества.
Диаметр шпуров должен быть на 4-6 мм больше диаметра патрона.
ПАРАМЕТРЫ ПАТРОНА ВВ
Соответственно выбираем диаметр шпуров dшп= 46 мм.
При проходке стволов по породам средней крепости и углу напластования равным 11 градусов целесообразнее применить прямой вруб. Центральный буферный шпур бурят на 05 Lотб врубовые шпуры бурят на 20 см больше оконтуривающих и отбойных.
6Определение параметров заложения шпуров
где а– коэффициент заполнения шпуров; - плотность заряжания кгм3 d-диаметр патрона ВВ м ; S-площадь поперечного сечения в проходке м2
или можно рассчитать по следующей формуле
Sвч-площадь поперечного сечения вчерне м2; qвв- удельный расход ВВ кгм3; Ln- длина патрона ВВ см; n-КИШ; v-коэффициент заполнения шпура; mn-масса патрона ВВ г;
Расчётное количество шпуров может не совпадать с фактическим количеством.
Расстояние между окружностями по контуру которых расположены отбойные шпуры:
Расстояние между шпурами по окружности:
где m - к-т сближения шпуров (m=08)
Расстояние между окружностями
Шпуры в забое располагаются по 4-ём концентрическим окружностям. Диаметры концентрических окружностей составляют:
-врубовые: d=10м. (nшп=4 штуки);
-отбойные-1: d=26м. (nшп=10штук);
-отбойные-2: d=42м. (nшп=16 штуки);
-оконтуривающие: d=56м. (nшп=24штук);
Расчётное количество шпуров на забой:
7 ПОКАЗАТЕЛИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ
Не обводненная не опасная
Площадь сечения в проходке м2
Коэффициент крепости
Масса ВВ на заходку кг
Число шпуров на цикл шт.
Удельный расход ВВ кгм3
Коэффициент использование шпура
Расход детонаторов шт.
Количество шпуров на 1м2 площади забоя шт.
Расчет электровзрывной сети и обеспечение
безотказного взрывания
Общее сопротивление электровзрывной сети
где - сопротивление магистральных проводов Ом;
- сопротивление соединительных проводов Ом;
- сопротивление участковых проводов Ом;
- сопротивление концевых проводов идущих к одному ЭД Ом;
- сопротивление ЭД Ом;
Сопротивление проводов определяется по формуле:
где - удельное сопротивление материала провода ;
- сечение провода мм2.
Условие безотказности при постоянном токе
где - величина тока поступающего в ЭД А;
- напряжение источника тока В;
- гарантийный ток А.
при взрывании одного ЭД; при взрывании от 2 до 100ЭД; - более 100 ЭД.
Для магистральной линии выбираем провода марки ПР сечением 15мм2 для остальных проводов 05мм2.
Длина магистральной линии
где - радиус опасной зоны м.
- коэффициент учитывающий непрямолинейность прокладки магистрали соединительных проводов;
Длина соединительных проводов
Длина участковых проводов
Длина пары концевых проводов
Общее сопротивление электровзрывной сети
Требуется источник тока обеспечивающий напряжение
Выбор горнопроходческого оборудования и расчет его производительности
1Буровое оборудование
Производительность буровой установки БУКС-1М:
где - к-т одновременности работы бурильных машин установки (=08); - число бурильных машин в установке (=4); - к-т готовности бурильной установки (=09); - средняя техническая скорость проходки ммин; - продолжительность вспомогательных операций отнесённое к 1 м шпура минм (при Lшп=4м и f = 10 =1 минм)
где - к-т учитывающий снижение скорости бурения по мере увеличения глубины шпура (табл. 1.4 стр. 78 [2]); - начальная скорость бурения первого метра шпура ммин (табл. 1.5 стр. 80 [2])
2Выбор погрузочной машины и расчет ее производительности
Выбираем стволовую погрузочную машину КС-2у40 с одним грейфером ёмкостью 065 м3. Она предназначена для проходки стволов диаметром от 55 до 65 м. Машина монтируется под нижним перекрытием проходческого полка на двухъярусной опоре и круговом монорельсе.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КС-2у40 (табл. 1.6 стр. 79 [2])
Диаметр ствола вчерне м
Вместимость грейфера м3
Продолжительность цикла черпания с
Диаметр грейфера в раскрытом состоянии м
Рекомендуемая вместимость бадьи м3
Техническая производительность м3мин
Эксплуатационная производительность м3мин
Максимальный расход сжатого воздуха с учётом работы всех механизмов одновременно м3мин
Продолжительность погрузки породы в первой фазе:
где - к-т излишка сечения (=105); - к-т использования шпуров; - высота слоя породы во второй фазе погрузки (табл. 1.7 стр. 80 [2]) = 03 м; - количество погрузочных машин работающих в стволе; – к-т одновременности работы машин ( = 1); - техническая производительность машины м3ч; - к-т учитывающий изменение производительности в первой фазе (=08)
Продолжительность погрузки породы во второй фазе:
где - число рабочих занятых на погрузке породы во второй фазе чел; - производительность труда рабочего по разборке породы м3ч (табл. 1.8 стр. 80 [2])
Продолжительность задержек работы подъёма и подготовительно-заключительных операций:
где – продолжительность простоев погрузочных машин из-за манёвров бадьи в забое (при одноконцевом подъёме =001 ч); - к-т заполнения бадьи (= 09); - ёмкость бадьи м3
Общая продолжительность погрузки породы:
Производительность погрузки породы:
где V – объём погружаемой породы в массиве м3
3Расчет проходческого подъема
Максимальная скорость движения бадьи с грузом по направлению канатам:
При движении по направляющим максимальная скорость при подъёме и спуске грузов не должна превышать 12 мс. Поэтому:
Средняя скорость движения бадьи:
где = 2 – множитель скорости
Ориентировочная продолжительность полного цикла подъёма ( время движения бадьи в стволе простои бадьи над забоем при подъёме и спуске время разгрузки породы и т.п.):
где - количество бадей одновременно находящихся в движении при работе подъёмной машины
Фактическая продолжительность цикла подъёма:
где - время простоя подъёма в ожидании окончания погрузки породы в бадью с.
Если время загрузки бадьи tзб больше времени цикла подъема то tзб.
где – продолжительность цикла черпания и разгрузки грейфера в бадью с; - ёмкость грейфера м3
Количество подъёмов в час:
где Кн = 14 – к-т неравномерности работы подъёма учитывающий время спуска и подъёма лиц технического надзора и т.п.
Техническая производительность подъёмной установки должна на 15-20 % превышать производительность погрузочных машин в забое:
Расчётная ёмкость бадьи:
Принимаем тип бадьи БПС-3 вместимостью 3 м3
Параметры бадьи БПС-3 (табл. 1.9 стр. 82 [2])
Собственная масса кг
Параметры прицепного устройства (табл. 22 стр. 93 [4])
Высота прицепного устройства мм
Максимальная ширина мм
Рис. 10.9. Самоопрокидная бадья типа БПС и схема её разгрузки:
- сварной металлический цилиндр;
- предохранительные упоры;
- каркас направляющей рамки;
- предохранительный зонт;
- ролик для подъёмного каната
Масса концевого груза на канате:
где - масса соответственно пустой бадьи и груза в ней кг
где - объёмная масса воды в бадье кгм3; = 045 – к-т заполнения пустот в бадье водой
Масса одного метра каната:
где – временное сопротивление материала каната разрыву Па (принимается в зависимости от марки стали); – ускорение свободного падения м2с; - фиктивная плотность каната (для круглопрядных – 9400 кгм3); m=75 – к-т запаса прочности для бадьевого подъёма; Н0 – максимальная длина каната включающая глубину ствола и высоту копра до оси шкивов м
Фактический запас прочности:
где =646500 - суммарное разрывное усилие всех проволок каната Н (табл. 1.11 стр87 [2]); =3755 - масса 1 км принятого каната кг
Характеристика круглопрядного каната (табл.1.11 стр87 [2])
Тип и конструкция каната
Расчётная площадь сечения всех проволок мм
Расчётная масса 1 м смазанного каната кг
Суммарное разрывное усилие Н
Диаметр барабана подъёмной машины:
где - диаметр каната мм
Требуемая ширина барабана подъемной машины:
где hр – высота разгрузки м; hзап – длина каната необходимая для испытания м; =2-3 мм - зазор между витками каната м; mс – число слоев навивки.
Величина ВБ не должна превышать ширину барабана принимаемой к установке подъемной машины.
Максимальное статическое натяжение каната:
Выбираем подъёмную машину 2Ц25 x 12.
Характеристика подъемной машины 2Ц25 x 12
Размеры барабана мм:
Максимальный диаметр каната мм
Максимальное статическое натяжение ветви на барабане кН
Максимальная скорость подъёма мс
Производительность забойного насоса
Рнас=12·с·qв м3ч(5.22)
где: с – коэффициент неравномерности водопритока; qв – водоприток в ствол м3ч (qв=8).
Рнас=12·12·8=1152 м3ч
Требуемый напор насоса:
Н=kг·(Нн-hВ) м(5.23)
где: kг – коэффициент гидравлических потерь в трубопроводе; Нн – геометрическая высота нагнетания насоса м; hВ – высота всасывания насоса м hВ = 4м.
При глубине ствола равной 500 м применяют двухступенчатую схему водоотлива. Из призабойной части вода забойным насосом Н-1м с напором 40 м перекачивается в подвесной насос ППН50-12м с величиной напора 250 м далее вода поступает в водосборник располагающийся в перекачной камере; перекачным насосом ВП-3с вода подаётся на поверхность в отстойник.
Техническая характеристика стволовых насосов (табл.9 стр.119 [5])
Количество рабочих колёс
Мощность двигателя кВтл.с.
Скорость вращения обмин
Основные размеры мм:
5Снабжение сжатым воздухом
Производительность компрессорной станции рассчитывается на максимально возможный расход сжатого воздуха. так как основными потребителями сжатого воздуха являются бурильные и погрузочные машины то потребное количество его определяется раздельно если не предусматривается частичное совмещение во времени выполнение работ по бурению шпуров и погрузке породы и принимается наибольшее из значений.
при бурении шпуров:
при погрузке породы:
где - количество воздуха потребляемого соответственно одной бурильной и одной погрузочной машиной м3мин; - к-т износа (для БМ = 115; для ПМ = 11); - к-т одновремённости работы воздухоприёмников (табл. 6.2 стр. 16 [1])
Потеря сжатого воздуха в трубопроводе:
где =100 - допустимая утечка воздуха через не плотности на 1 км воздухопровода ; - длина трубопровода км
Потребное количество воздуха:
где - расход воздуха потребляемый вспомогательными потребителями
Диаметр воздуховода:
На основе произведенных расчетов выбирается тип и количество компрессоров. Обычно при проведении стволов применяют поршневые компрессоры типа 2М10-508 или 4М10-1008. На каждые 2 компрессора принимают один резервный.
Характеристика компрессорной станции М10 – 1008 (табл. 4.4 стр. 295 [6])
Производительность м3мин
Частота вращения вала мин-1
Мощность компрессора кВт
Масса компрессора кг
Масса установки с ЭД кг
Габаритные размеры мм:
Принимаем один компрессор М10 – 1008 в работе и один компрессор М10 – 1008 в резерве.
Расчет проветривания ствола и выбор вентиляционного оборудования.
Проветривание вертикальных стволов как правило осуществляется с помощью вентиляторов местного проветривания нагнетательным всасывающим или комбинированным способами а так же с помощью сквозной струи и ВМП.
При глубине ствола менее 700 метров чаще всего применяется нагнетательный способ проветривания как наиболее простой надежный эффективный и экономичный.
Расчёт расхода воздуха производится по трём факторам:
- по ядовитым газам образующимся при взрывных работах;
- по наибольшему числу людей находящихся в стволе;
- по минимальной скорости движения воздуха в стволе.
Окончательно к расчету принимается максимальное значение расхода воздуха из трех полученных.
Расход воздуха по ядовитым газам образующимся при взрывных работах:
где =20-30мин - время проветривания после взрыва мин; =288кг - количество ВВ одновременно взрываемое в забое ствола кг; =03 - к-т обводненности ствола учитывающий снижение концентрации ядовитых газов под влиянием падающей воды (табл.7.1 стр19 [1]); SСВ=23746 – площадь поперечного сечения ствола в свету м2; Н=500 – глубина ствола м; Кут – к-т утечек воздуха в трубопроводе.
Если глубина ствола превышает критическое значение Нк то в формулу вместо Н следует подставить Нк:
где b=40 – газовость ВВ лкг; - к-т турбулентной диффузии (табл.7.2 стр.19 [1]); Кт=03 – коэффициент турбулентной диффузии (табл. 7.2); - к-т утечек трубопровода для металлических трубопроводов:
где =0003 – к-т удельной стыковой проницаемости; - общая длина трубопровода м; - длина звена трубопровода м; – аэродинамическое сопротивление трубопровода определяемое по формуле:
где - к-т аэродинамического сопротивления трубопровода ; НС – длина трубопровода м; - аэродинамическое сопротивление колена трубопровода при переходе из ствола к вентилятору (табл.7.3 стр20 [1])
Глубина ствола больше критического значения НК тогда получаем:
Расход воздуха по наибольшему числу людей находящихся в стволе:
где - норма расхода воздуха на одного человека по ЕПБ (=6 ); - наибольшее число людей одновременно находящихся в стволе чел
Расход воздуха по минимальной скорости движения воздуха в стволе:
где =015 - минимальная скорость движения воздуха в стволе мс
Производительность вентилятора:
Необходимое давление вентилятора:
По рассчитанным значениям производительности и давления принимаем вентилятор типа ВМ-5М.
Техническая характеристика вентилятора ВМ5-М (табл.7.4 стр.21 [1])
Номинальный внутренний диаметр выходного патрубка мм
Производительнось в рабочей зоне м3с
Полное давление в рабочей зоне кПа
Мощность двигателя кВт
Прокладка по стволу проходческих трубопроводов для вентиляции осуществляется с помощью жёсткого крепления их к элементам постоянной крепи или армировке ствола. Трубы для наращивания ставов опускают в ствол на специальных стропах под бадьями или на прицепном устройстве подъёмного каната затем они перецепляются к канату маневровой лебёдки и подводятся с помощью лебёдки к ранее установленным и окончательно закрепляются. Указанные работы ведутся с подвесного полка погрузочной машины обособленного (армировочного) полка или с подвесной люльки.
Вспомогательное оборудование
Вспомогательное оборудование предназначено для обеспечения ритмичной и производительной работы основного оборудования безопасной работы проходчиков.
Подвесные полки предназначены для предохранения людей находящихся в забое ствола от случайно упавших предметов для крепления направляющих канатов подвески погрузочных машин и бурильных установок. Для стволов диаметром до 65 м применяют двухэтажные полки. Обычно полки подвешиваются по полиспастной схеме к проходческим лебёдкам на поверхности.
Нулевая рама предназначена для перекрытия устья ствола. На нулевой раме производится посадка в бадью и высадка людей из бадьи загрузка (и разгрузка) бадьи материалами и оборудованием.
Проходческие лебёдки предназначены для подвески проходческого оборудования в стволе. По мере проведения ствола проходческое оборудование плавно перемещается вслед за забоем. Число проходческих лебёдок может достигать 12 ÷ 18 штук. Их особенностями являются большие грузоподъёмность (до 45 т) и канатоёмкость (до 1400 м) малая (порядка 01 мс) скоростью подъёма.
Для подвески полков выбираем лебедку ЛПЭП 16 для подвески спасательной лестницы - ЛПЭП-10 для подвески трубопроводов и натяжных направляющих канатов принимаем ЛПЭП 10
Техническая характеристика лебедок приведена в таблице 7.1. [С. 81 5]
Техническая характеристика лебедок
Статическое натяжение каната на первом слое КН
Средняя скорость движения каната мс
В случае неисправности подъемных средств люди из забоя углубляемого ствола поднимаются на горизонт с помощью подвесных лестниц получившей название спасательной. Длина лестницы выбирается такой чтобы на ней могли разместиться все работающие в смене люди. Техническая характеристика спасательной лестницы приведена в таблице 7.2. [c 173 4]
Длина с прицепным устройством м
Возведение монолитной бетонной крепи
Для возведения монолитной бетонной крепи применяют деревянные инвентарные и передвижные металлические опалубки.
При проведении и креплении основной части ствола наибольшее распространение получили металлические передвижные опалубки.
Для возведения монолитной бетонной крепи используем секционную опалубку без поддона. Высоту опалубки принимаем равную 4м.
Время возведения крепи на высоту опалубки:
где: to – временя на укладку бетона ч; tB – временя на подготовительно-заключительные операции ч (для опалубок без поддона tB=3ч.)
Временя укладки бетона за опалубку и заделки стыка при непрерывной подаче бетона:
где: – коэффициент излишка сечения =105; PБ – производительность подачи бетона м3ч PБ=11 м3ч; ho – рабочая высота опалубки м ho=4м; tс – время заделки стыка ч tс=05.
Трудоемкость по возведению 1 п.м. монолитной бетонной крепи:
где: К – коэффициент учитывающий высоту опалубки К=085
Совмещённая технологическая схема
При совмещённой технологической схеме проходки ствола работы по выемке породы (на высоту заходки 3 - 5 м) и возведению постоянной крепи выполняются в забое ствола одним звеном. Чаще всего совмещают уборку породы с креплением реже - бурение шпуров с креплением. Временная крепь в этом случае не применяется.
Работы в забое выполняют в следующей последовательности:
бурят и заряжают шпуры;
поднимают проходческий полок и другое оборудование на безопасную высоту (30 - 40 м);
производят взрывные работы и проветривают забой;
приводят забой в безопасное состояние;
опускают в забой полок;
производят уборку породы на высоту равную высоте опалубки;
разравнивают оставшуюся породу и опускают на неё опалубку;
центрируют опалубку и укладывают за неё бетонную смесь;
производят уборку оставшейся в забое породы.
При совмещенной технологической схеме с последовательным или совмещенным выполнением операций по возведению монолитной бетонной крепи призабойную опалубку устанавливают непосредственно на выровненную породу которая выполняет роль поддона в начале бетонирования. Породу в забое убирают до тех пор пока не образуется пространство достаточное для установки опалубки. После этого породу разравнивают устанавливают и центрируют опалубку и укладывают за нее бетонную смесь. Уборку породы не производят до полного окончания
При опалубке высотой более 3 м и диаметре ствола более 5 м уборку породы и возведение крепи частично совмещают. После установки опалубки на новую заходку и подачи быстротвердеющего бетона на высоту около 1 м приступают к уборке породы из центральной части забоя. За это время быстротвердеющий бетон схватывается и предотвращает возможность прорыва свежего бетона из-под опалубки.
Через 2-3 часа приступают к уборке породы по всей площади забоя с одновременным бетонированием оставшейся части заходки.
Совмещенную технологическую схему с параллельным выполнением операций по укладке бетона и уборке взорванной породы применяют в том случае когда призабойная опалубка имеет поддон для удержания бетона. Бетонную крепь по этой схеме возводят на определенном расстоянии от забоя.
Расчет и построение циклограммы проведения и крепления ствола
Продолжительность выполнения отдельных процессов проходческого цикла
Продолжительность бурения шпуров:
где: Nш – число шпуров в забое ствола; LШ – средняя глубина шпуров м; QБУ – производительность буровой машины мч; – затраты времени на подготовительно-заключительные операции (спуск и подготовка установки к работе) = 1 ч.
Продолжительность заряжания шпуров:
где: t3 – продолжительность заряжания одного шпура мин; – коэффициент учитывающий занятость рабочих участвующих в заряжании = 085; пз – число проходчиков участвующих в заряжании (определяют исходя из удельной площади забоя до 5 м2 приходящейся на одного заряжающего); = 30 мин. продолжительность подготовительно-заключительных операций при заряжании.
t3 = 4 + 1140=84 мин
Продолжительность проветривания забоя ствола после производства взрывных работ:
Продолжительность спуска полка и приведения забоя в безопасное состояние:
Продолжительность погрузки породы.
Продолжительность возведения бетонной крепи на высоту опалубки
где - продолжительность укладки бетонной смеси на высоту опалубки ч; - продолжительность подготовительных операций ч; h0 – высота опалубки м; Рб- производительность при подаче бетона (11 м3ч – при двух бетонопроводах).
Армирование углубленной части ствола выполняем по совмещенной схеме установку расстрелов и навеску проводников ведут одновременно с подвесного двухэтажного полка сверху вниз на участке одного шага армировки. При этом разделку лунок осуществляем на нижнем этаже полка а установку расстрелов и навеску проводников на верхнем. Нижние концы проводников пропускают через проёмы в этажах подвесного полка.
Армировку принимаем жесткую.
Для армирования применяем следующее оборудование:
двухэтажный подвесной полок;
люльки для навески проводников Л-6
Характеристика люльки Л-6
Расстояние между ярусами м
Диаметр лунок 600 мм.
Тип проводника – коробчатый
Профиль балки для расстрелов – двутавровый профиль 36М
Материал для крепления лунок – бетон.
Трудоемкость выполнения процессов армирования ствола
где: V Hвремi – нормы времени на выполнение i-го процесса.
Долбление лунок под расстрелы:
Долбление лунок под заводные расстрелы:
Установка и заделка металлических расстрелов до 25м в готовые лунки:
Установка и заделка металлических расстрелов 25-35м в готовые лунки:
Установка и заделка металлических расстрелов 6- 8 м в готовые лунки:
Сболчивание расстрелов длиной до 25 м:
Сболчивание расстрелов длиной 25-35 м:
Установка проводников одинарных:
Установка проводников парных:
Оборудование лестничных отделений
Продолжительность выполнения основных процессов
где: - коэффициент перевыполнения норм; - количество рабочих занятых i-ым процессом.
Установка и заделка металлических расстрелов до 25 м в готовые лунки:
Установка и заделка металлических расстрелов 25-35 м в готовые лунки:
Установка и заделка металлических расстрелов 6-8 м в готовые лунки:
Установка одинарных проводников:
Установка парных проводников:
Скорость армирования ствола
Время одного цикла армирования 22 ч
Глубина армирования за 1 цикл 12 м
Количество рабочих дней в месяц 25
Количество рабочих часов в месяц 25*24=600 ч
Количество циклов армирования за месяц 60022=273 циклов
Скорость армирования ствола в месяц равна 12*273=327 ммес
Скорость проходки ствола
Время одного цикла проходки 18 ч
Уходка ствола за цикл 36 м
Количество циклов армирования за месяц 60018=333 цикл
Скорость армирования ствола в месяц равна 36*333=120 ммес
Скорость сооружения ствола
Время сооружения ствола 19 мес
Скорость сооружения ствола в месяц равна 50019=263ммес
Технико–экономические показатели сооружения ствола
Показатели технического оснащения ствола при сооружении
Энерговооружённость:
где - суммарная мощность установленных ы стволе и на поверхности электродвигателей кВт
Обеспеченность сжатым воздухом:
где - суммарная производительность установленных компрессоров
Обеспеченность погрузочными машинами:
где - суммарный объём грейферов погрузочных машин м3
Обеспеченность бадьевым подъёмом породы:
где - суммарный объём бадей работающих в стволе м3
Основные показатели сооружения ствола
Принятая схема сооружения ствола
Расход ВВ на 1 м3 обуренной породы кг
Количество шпуров на 1 м2 площади забоя
Коэффициент использования шпуров
Продолжительность проходческого цикла ч
Скорость сооружения ствола ммес
Скорость проведения ствола ммес
Скорость армирования ствола ммес
Производительность в смену одного забойного рабочего
Удельная продолжительность бурения чм
Удельная продолжительность погрузки чм
Удельная продолжительность крепления чм
Оснащённость проходки:
- сжатым воздухом (м3мин)м2
- электроэнергией кВтм2
Горбунов В.И. Сооружение и углубка вертикальных стволов шахт. Инструкции и методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Проведение и крепление горных выработок». – Магнитогорск: МГТУ 2007.
Горбунов В.И. Проведение и крепление горных выработок. Лабороторный практикум для студентов специальности 0902. – Магнитогорск: МГТУ 2006. – 108 с.
Лапин В.А. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Технология и безопасность взрывных работ» для студентов специальности 090200. Магнитогорск: МГТУ 2004.
Миндели Э.О. Тюркян Р.А. «Сооружение и углубка вертикальных стволов шахт». Москва: Недра. 1982.
Малевич Н.А. «Машины и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов». Москва: Недра. 1975
Гришко А.П. Шелоганов В.И. «Стационарнве машины и установки» Москва: издательство МГГУ. 2004.
Горбунов В.И. Горнопроходческое оборудование при строительстве горизонтальных и наклонных выработок. – Магнитогорск: МГТУ2006
Спиваковский А.О. «Рудничный транспорт». – Москва: углетехиздат. 3-е издание. 1958.
Справочник закладочных работ. Под ред. Бронникова.