Проведение горноразведочной выработки

Горное дело КП2.doc

Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра техники и технологии горного производства
Тема: проведение горноразведочной выработки
Студента 3 курса заочного отделения
Пташкина Василия Васильевича
Специальность 150402
Руководитель преподаватель
Цель проведения горноразведочной выработки-4
Горно-геологические условия проведения выработки-5
Выбор формы поперечного сечения и типа крепи выработки-6
Определение размеров поперечного сечения выработки-7
Выбор и обоснование способа проходки-10
Определение основных и вспомогательных операций
горнопроходческого цикла-11
Буровзрывные работы-12
1 Выбор средств бурения-12
2 Расчет параметров буровзрывных работ-15
3. Расчёт технико-экономических показателей
буровзрывных работ-21
Проветривание выработки-23
Погрузка и транспортировка породы-26
Горное давление и крепление выработок-30
1 Расчет величины горного давления-30
Организация работ-32
Правила техники безопасности -35
Охрана недр и окружающей среды-36
Список использованной литературы-38
Основными направлениями экономического развития Российской Федерации предусматривается повышение эффективности и качества подготовки к освоению разведанных запасов полезных ископаемых и расширение сырьевой базы действующих горнодобывающих предприятий. Для сокращения сроков разведки месторождений необходимо дальнейшее планомерное техническое оснащение геологоразведочной службы и комплексная механизация горнопроходческих работ а также повышение концентрации объёмов горноразведочных работ и применение высокоэффективных технологий проведения горноразведочных выработок.
Цель проведения горноразведочной выработки
Одним из эффективных средств получения высоконадёжной и достоверной информации о разведке запасов полезных ископаемых является проведение горноразведочных выработок.
Данным проектом предусматривается проведение
С целью разведки месторождения.
Горно-геологические условия проведения выработки
Данные горно-геологических условий проведения и характеристика окружающих пород представлены в таблице.
Горно-геологическая характеристика
Наименование выработки
Срок службы выработки
Коэффициент крепости по Протодьяконову
Коэффициент разрыхления
Выбор формы поперечного сечения и типа крепи выработки
Проведение горных выработок нарушает устойчивое напряженное состояние горных пород. Вокруг контура выработки образуются зоны повышенных и пониженных напряжений. Чтобы предотвратить обрушение пород выработку крепят. Форма сечения горноразведочной выработки зависит от величины горного давления и от вида горной крепи.
Для горизонтальных выработок:
– горизонтальной горноразведочной выработке имеющей срок службы до 3 лет и при наличии небольшого давления целесообразно придать трапецеидальную форму с креплением деревянными рамами и затяжкой болтов и кровли досками.
Определение размеров поперечного сечения выработки
1. Расчет площади поперечного сечения выработки трапецеидальной формы.
Определение размеров выработки в свету.
Ширина одно-путевой выработки на уровне кромки подвижного состава:
m = 02 м – зазор на уровне кромки подвижного состава;
А = 10 – 13 м – ширина аккумуляторного электровоза;
n1 – размер прохода для людей на уровне кромки подвижного состава:
n = 07 м – размер прохода для людей на высоте 1800м;
h = 12-15м – высота аккумуляторного электровоза;
hп = 016м – высота строение пути от балласта
α = 83о – угол наклона стоек по ГОСТу ctg83о = 0123.
B = m + A + n1 B = 02+12+073 = 213м
Принимаем h1 > 225 h1 =24 м
Высота выработки от балласта до верхняка:
hП= 016м – высота строения пути от балласта.
Высота выработки от почвы до верхняка:
hБ = 016 – высота балласта.
Ширина выработки по кровле:
l1 = В – 2(h1 – h)ctg83o м
l1 = 213 – 2*(24 – 14)*0123
h = 14 – высота электровоза м
Ширина выработки по балластному слою:
l2 = В + 2(h + hП)ctg83o м
l2 = 213 + 2*(14 + 016)*0123
Площадь поперечного сечения выработки в свету:
SСВ = 05(l 1+ l2) h2
SСВ = 05(188+251)*256=562
Исходя из расчетов выбираем по ГОСТу 22940-85 стандартное сечение выработки в свету и его параметры
Тип крепи и площадь м2
Имеем: SСВ = 53 м2 l1 = 175м l2 = 236м h2 = 258м
Определение размеров сечения вчерне.
Ширина выработки вчерне:
l3 =175+2*018+2*005=175+036+01=221
l4 =236+2*018+2*005=236+036+01=282 м
где: d = 018м – диаметр крепежного леса
с = 005м – толщина затяжки.
Высота выработки вчерне:
h3 = h2 + hБ = 258 +016 = 274м.
h4 = 274+018+005=297 м
Площадь сечения выработки вчерне:
S2 = 05(l 3+ l4) h4 м2
S2 = 05(221+282)*297=747 м2
Выбор и обоснование способа проходки
Выбор способа проходки зависит от устойчивости горных пород и их обводнённости. Существуют обычные и специальные способы проведения горных выработок. В данных горно-геологических условиях проведения выработки осуществляется в устойчивых породах допускающих напряжение боков и кровли выработки при небольших притоках воды поэтому применяется обычный способ проходки. Различные способы проведения выработок различают по способу отбойки породы от массива. Способ отбойки породы определяется в зависимости от крепости пород. В крепких и средней крепости породах применяется буровзрывной способ.
Определение основных и вспомогательных операций горнопроходческого цикла
Комплекс работ по проведению выработки включает основные и вспомогательные производственные процессы. При буровзрывном способе проведения выработок выделяются основные процессы: бурение шпуров заряжание шпуров и взрывание зарядов проветривание выработок после взрыва уборка породы и возведение постоянной крепи.
К вспомогательным процессам относят: навеску вентиляционных труб устройство водоотлива прокладку труб сжатого воздуха и воды электрических кабелей сигнализации и наладку освещения и для горизонтальных выработок – настилку пути.
На проведение выработки разрабатывается паспорт буровзрывных работ который утверждается главным инженером ГРП. С паспортом БВР должны быть ознакомлены ИТР и весь персонал участка под расписку.
1 Выбор средств бурения
На выбор средств бурения шпуров оказывает влияние крепость пород величина площади поперечного сечения выработки и направление бурение шпуров – горизонтально или вниз. Для бурения шпуров выбираем по СНиП-111-11-77 тип бурильной машины.
Исходя из крепости породы по Протодьяконову f=10 и площади сечения выработки вчерне выбираем колонковый перфоратор ПК60.
Основные параметры перфоратора ПК60
Наименование параметров
Масса кг (не более)
Энергия удара ударника Дж (не менее)
Крутящий момент приложенный к буру Н*м (не менее)
Частота ударов с-1 (не менее)
Удельный расход воздуха м3(с*кВт)
Номинальное давление МПа
Внутренний диаметр рукава мм (не менее) подводящего
промывочную жидкость или пылеподавляющую смесь
Число одновременно работающих бурильных машин равно:
где К = 27 при бурении горизонтальных выработок с колонки;
S=747м2 – площадь сечения выработки вчерне.
Инструментом для бурения является бур представляющий собой стальной стержень крутого витого или шестигранного профиля называемый буровой штангой и имеющий на одном конце конусную выточку или резьбу для присоединения коронки. Другой конец буровой штанги заканчивается хвостовиком.
Основные размеры буровых штанг с конусным соединением с буртом
Инструментом разрушающим породу при ударно-поворотном бурении колонковыми перфораторами являются коронки.
Техническая характеристика коронок
Бурение перфораторами средней мощности
При работе пневматическими бурильными машинами используется сжатый воздух. Исходя из расхода сжатого воздуха для работы необходимого количества бурильных машин выбираем тип и техническую характеристику передвижной компрессорной станции.
Удельный расход воздуха перфоратором ПК60 равно 0029 м3(с*кВт)=174 м3(мин*кВт) число одновременно работающих бурильных машин nM=3;
Расхода сжатого воздуха для работы необходимого количества бурильных машин равно 174*3=522 м3мин.
Выбираем компрессорную станцию КС-9
Техническая характеристика компрессора КС-9
Рабочее давление МПа
Частота вращения с-1
Габаритные размеры мм:
длина (длина с дышлом)
2 Расчет параметров буровзрывных работ
Паспорт БВР включает параметры буровзрывных работ.
Определение количества шпуров в забое
Количество шпуров на весь забой
N = 747*(2+014*10)=254
S – площадь поперечного сечения выработки вчерне м2
f – крепость пород по Протодьяконову.
Определение глубины шпуров
Глубина шпуров определяется по формуле:
средняя ширина выработки вчерне м
Выбор схемы расположения шпуров в забое
Эффект взрыва зарядов зависит от правильного выбора схемы расположения комплекта шпуров в забое.
Выбираем вертикальный клиновой вруб. В центральной части забоя по вертикали врубовые шпуры образуют вертикальный клин.
Определение количества врубовых вспомогательных и оконтуривающих шпуров
По назначению шпуры в комплекте подразделяются на врубовые вспомогательные и оконтуривающие. Принято что соотношение между количеством врубовых шпуров Nвр количеством вспомогательных шпуров Nвсп и количеством оконтуривающих NОК при вертикальном клиновом врубе составляет 1 : 05 : 2.
Количество шпуров в комплекте равно:
N= Nвр + Nвсп + Nок = 8+4+16 = 28 шт.
Определение длин врубовых вспомогательных и оконтуривающих шпуров.
Врубовые шпуры располагают под углом к плоскости забоя 65° - 75е. При большей крепости пород f угол уменьшается.
Длина врубового шпура равна:
Длина вспомогательного шпура при угле наклона - 90° (sin 90° = 1) равна:
Длина оконтуривающего шпура. Оконтуривающие шпуры располагаются под углом 85-87о.
Общая длина шпурометров:
L = LBP*NВР + LBС*NВС + LОК*NОК м
L = 217*8+164*4+165*16=1736+656+264=5032м
Расстояние между рядами шпуров принимаем 03м а расстояние между шпурами 04м.
Выбор ВВ и расчет его расхода
На выбор взрывчатого вещества влияет крепость и обводненность взрываемых пород а также категория по газу н пыли.
Исходя из условий применения выбираем тип ВВ и его характеристику по таблице:
Работоспособность см3
Плотность в патронах
В крепких и средн. креп породах
В зависимости от коэффициента крепости пород f=10 по таблице(методичка) определяем удельный расход ВВ для зарядов выброса q = 19 кгм3.
Определяем величину заряженной части шпура:
l – глубина шпура м.
K3 – коэффициент заряжания шпура.
Значение коэффициента заряжания шпура К3 определяем по таблице.
Диаметр бурильной коронки
Коэффициент крепости по Протодьяконову
Горизонтальные выработки
lзар = l*K3 = 164*05 = 082 м.
Общий расход ВВ на цикл:
QОБЩ = 19*747* 164 = 2328 кг
Средняя величина заряда на шпур:
Для лучшего эффекта взрывания величина заряда:
- врубовых шпуров больше на 20% среднего веса заряда
- вспомогательных шпуров меньше на 15%.
Q1 ВР = 12*Q1 = 12*083 = 0996 кг
Q1 ВСП = 085*Q1 = 085*083 = 070 кг
Определяем количество патронов округлив значения до целого числа:
где qП = 02кг – вес патрона ВВ.
Фактический расход ВВ на цикл:
QФ = qП(nВР* NВР + nВСП* NВСП + nОК* NОК) кг
QФ = 02(5*8 + 4*4 + 4*16) = 02(40 + 16 + 64) = 02*120 = 24 кг
Выбор способа и средства взрывания
Для данных условий выбираем электрический способ взрывания. Он является универсальным способом взрывания. Основное средство взрывания - электродетонатор. Электродетонаторы отличаются по времени срабатывания. Применяемые электродетонаторы короткозамедленного действия предназначены для инициирования зарядов ВВ и выпускаются со ступенями замедления в мсек: 255075100150. Схему взрывной сети принимаем последовательную. Достоинством последовательной схемы являются простота монтажа несложность расчета и возможность применения маломощного источника тока.
Схема последовательной электровзрывной сети
Провода электровзрывной сети подразделяются на дегонаторные соединительные и участковые и магистральные. Площадь сечения соединительных проводов должна быть не менее 05 мм2 а магистральных не менее 075 мм 2.
Для монтажа электровзрывных сетей применяются провода предназначенные для взрывных работ.
Техническая характеристика проводов для взрывных работ:
Площадь сечения жилы мм 2. Сопротивление 1 км провода Ом Наружный диаметр мм
В качестве источника тока принимаем прибор конденсаторный ПИВ-100м
Техническая характеристика прибора ПИВ-100м
прибор конденсаторный ПИВ-100м
3. Расчёт технико-экономических показателей буровзрывных работ
Подвигание забоя за цикл:
=08-09 – киш-коэффициент использования шпура
Объём горной массы оторванной за цикл:
Vц = 747*131*2 = 1957 м3
LЦ - подвигание забоя за цикл м
КР = 2 – коэффициент разрыхления.
Расход ВВ на 1 метр проходки:
QФ - фактический расход ВВ на цикл кг
Расход ВВ на 1м3 взорванной массы:
Vц - объём горной массы оторванной за цикл м3
Расход СВ на 1м проходки:
N – количество шпуров
На основании выполненных расчетов составляем паспорт БВР который отображается в графической части проекта.
Проветривание выработки
Количество воздуха необходимое для проветривания выработок:
а)расчет по наибольшему числу людей занятых на проведении выработки:
где: 6 м3мин - норма воздуха на одного работающего
n = 4-10 чел. - количество одновременно работающих людей в забое.
б) расчет по разбавлению продуктов взрыва до безопасной концентрации при нагнетательном способе:
1 – коэффициент учитывающий время проветривания.
LВ = 1000 м – длина проветриваемой выработки.
в) расчёт количества воздуха по скорости движения:
м3мин - скорость движения воздуха по выработке по ПБ.
S - площадь сечения выработки вчерне м2
Q3 = 9*747 = 6323м3мин
Из трех рассчитанных вариантов принимается вариант с максимальным значением
Определяем диаметр вентиляционных труб:
Принимаем типовые вентиляционные трубы: dТР = 06м LЗВ = 10м.
Определяем производительность вентилятора:
QВ = 300*154 = 462 м3мин
Qmax - максимальное значение необходимого количество воздуха м3мин
КУ – коэффициент утечек трубопровода КУ = 154 при dТР = 06м LВ = 1000м.
Определяем аэродинамическое сопротивление трубопровода:
α - коэффициент аэродинамического сопротивления: при d ≤ 06м α=000035;
LВ = 1000 м – длина выработки
d – диаметр трубопровода м
Определяем дисперсию вентиляционного трубопровода:
QВ - производительность вентилятора м3мин
R – аэродинамическое сопротивление.
По расчетным данным hB и QB подбираем тип вентилятора ВМП-6м
Техническая характеристика вентилятора ВМП-6м
Погрузка и транспортировка породы
Механизмы для погрузки породы выбираются с учетом соответствия габаритов машины и площади поперечного сечения выработки а так же крепости пород.
При проведении горизонтальных выработок сечением более 4м2 для уборки породы применяются породопогрузочные машины.
Породопогрузочные машины периодического действия с ковшовыми погрузочными органами просты по конструкции и надежны в работе. Машины типа ППН-1Э эффективно работает на погрузке пород любой крепости.
Техническая характеристика погрузочной машины ППН-1Э
Производительность м3мин
Вместимость ковша м3
Мощность двигателей кВт
Высота с поднятым ковшом м
Высота транспортерная м
Длина с опущенным ковшом м
Длина с поднятым ковшом м
По способу погрузки груза на транспортное сродство различают машины прямой и ступенчатой погрузки.
У машин с прямой погрузкой ковш разгружается непосредственно в вагонетку. У машин ступенчатой погрузки порода поступает на перегрузочный конвейер установленный на машине а с него в вагонетку.
Откатка по горизонтальным выработкам выполняется в основном с помощью электровозов. Наиболее целесообразным при разводки месторождений оказалось применение аккумуляторных электровозов.
Техническая характеристика аккумуляторных электровозов типа 45 АРП - 2М
Количество двигателей
Мощность двигателя кВт
Скорость движения кмч
ширина по выступающим частям
высота от головки рельса
Транспортировку грузов по рельсовым путам осуществляют в вагонетках. В геологоразведочной практике нашли применение вагонетки типа УВО и УВГ
Техническая характеристика вагонов
С опрокидным кузовом. Ширина колеи 600мм
С неопрокидным глухим кузовом. Ширина колеи 600мм
Водоотлив - это комплекс мер по удалению воды поступающей в горные выработки из водоносных пород на поверхность.
Водоотлив при проведении горизонтальных выработок осуществляется с помощью водоотливных канавок. Для обеспечения движения воды по канавкам самотеком почве выработки придается уклон от 0002 до 0005.
Площадь сеченая канавки 005 м2 обеспечивает водоотлив притока воды до
м3час. Вода по канавам поступает в водосборник где отстаивается а затем по коллектору поступает в приемный колодец главного водоотлива и насосами главного водоотлива перекачивается на поверхность.
Рациональное освещение горных выработок имеет важное значение для создания нормальных условий труда.
Для освещения горных выработок применяют сетевые электрические светильники. Кроме того некоторые типы забойных машин имеют индивидуальное освещение.
Минимальная освещенность забоев горизонтальных выработок 15 лк. Стационарные светильники выпускаются с дампами накаливания в нормальном исполнении и с люминисцеитными лампами во взрывозашитном исполнении.^
Исходя из этого выбираем по таблице тип светильников и техническую характеристику.
С лампами накаливания
Каждый кто спускается в шахту должен иметь индивидуальный переносный светильник. Техническая характеристика индивидуального светильника представлена в таблице.
Горное давление и крепление выработок
Проявлением горного давления может быть деформация частичное или полное разрушение горной выработки. Для предотвращения обвала горных пород устанавливается крепь обеспечивающая безопасность работ.
1 Расчет величины горного давления
Для горизонтальных выработок.
Величина горного давления определяется по формуле:
γ =25 тм3 – объемный вес породы
a – половина ширины выработки поверху
f – коэффициент крепости по Протодьяконову
Горизонтальные трапециевидные выработки крепятся деревянными рамами с затяжкой боков и кровли досками. Диаметр стойки и расстояние между крепежными рамами выбирается из таблицы в зависимости от ширины выработки поверху в свету и крепости пород по Протодьяконову.
Ширина выработки у кровли в светумм
Диаметр стоек верхняка м dB и dСТ
Расстояние между рамами m м
Длина верхняка равна:
lВ = 221-2*005 = 211м
l3 - расчетная ширина выработки вчерне по кровле в метрах
с = 005 м - толщина затяжки.
Диаметр боковых стоек принимается равным диаметру верхняка:
Расчетная длина боковой стойки увеличивается на 02м с учетом установки ее в лунку:
Где: h3 - расчетная высота выработки от почвы до верхняка м
dСТ - диаметр стойки м
sin 83°=0993 - угол наклона стоек по ГОСТу.
Количество лесоматериалов в м3 на 1 метр выработки:
m – расстояние между рамами
dСТ - диаметр стойки верхняка
LСТ - длина стоек верхняка м
с - толщина затяжки м
к – коэффициент расположения затяжки при сплошной затяжке к = 1.
В зависимости от горно - геологических условий и технической оснащенности проведения выработки принимаем организацию работ при параллельной схеме выполнения основных и вспомогательных производственных процессов с совмещением их во времени.
Особенностью горно-проходческих работ является повторяемость проходческих процессов что и определяет их цикличность. При составлении графика цикличности для всех остальных процессов определяем следующие параметры:
Где: L =5032м – общая длина шпурометров
Где: Vц - объём горной массы оторванной за цикл м3.
Где: LЦ - подвигание забоя за цикл м.
Время на выполнение производственных процессов:
а) время бурения шпуров определяется по формуле:
Где: N – количество шпуров
К0 = 085 – коэффициент одновременности работы буровых машин
nМ – количество бурильных машин
СР = 065-075 – среднетехническая скорость ммин
tВО = 5мин (методичка)
Полная продолжительность буровзрывных работ (в часах) определяется по формуле:
ТБУР – время бурения шпуров ч
ТЗВП = 1час – время на заряжание взрывание и проветривание.
ТБВР = 134 + 1 = 234ч
б) время на уборку породы (в часах):
VУБ – объем породым3
часов – продолжительность смены
НВЫР = 184м3 – норма выработки на погрузку по ЕНВ.
nМ = 3-4 – количество человек занятых на погрузке.
в) время на крепление (в часах):
VКР – объем крепления м
НВЫР = 23м – норма выработки на крепление по ЕНВ.
nМ = 3-4 – количество человек занятых на креплении.
ТЦ = ТБВР + ТУБ + ТКР = 234+213+114=56ч
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Работы по проведению горизонтальной выработки проводятся в соответствии с технологическим проектом включающим комплекс мероприятий обеспечивающих безопасное ведение работ. При проведении выработки буровзрывным способом необходимо следить за буровым оборудованием.
Запрещается: производить бурение без промывки или пылеотсоса с также бурить изогнутыми или треснутыми штангами. Перед началом взрывных работ на установленных границах опасных зон выставляются посты охраны. Подаются предупреждающие сигналы.
Допуск рабочих к месту взрыва разрешается ответственных лицом после проветривания и осмотра забоя. Уборка породы должна производиться под защитой временной крепи. На начало нового цикла постоянная крепь должна быть возведена вплотную к забою. Все пустоты за крепью должны быть заложены и забучены. Расстояние от конца вентиляционных труб до забоя – 12 метров. Рабочие места должны освещаться стационарными светильниками. К управлению машинами допускаются специально обученные рабочие и сдавшие экзамен по ТБ.
ОХРАНА НЕДР И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
В «Основах законодательства Российской Федерации о недрах» изложены следующие требования:
К геологическому изучению недр:
- полное изучение геологического строения недр;
- достоверное определение количества и качества запасов полезных ископаемых;
- ведение работ по геологическому изучению недр методами исключающими потери полезных ископаемых;
К охране окружающей среды:
- внедрение мероприятий по снижению загрязнения воздушной среды рудничным воздухом выдаваемым на поверхность из горных выработок а также тушение горящих терриконов;
- очистка шахтных вод выдаваемых на поверхность из горных выработок путем отстаивания и
- рекультивация нарушенных земель по сельскохозяйственным лесохозяйственным и водохозяйственным направлениям.
При выполнении курсового проекта по курсу «Горное дело» я ознакомился с передовыми методами проведения горно-разведочных выработок с новым горнопроходческим оборудованием научился составлять проект на ведение горнопроходческих работ и закрепил кавыки по составлению паспорта БВР. Составление данного курсового проекта явилось закреплением пройденного материала по этому предмету.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Методические указания по составлению курсового проекта по курсу «Горное дело» для учащихся геологоразведочных техникумов.
Ш.Б.Багдасаров А.О.Верчеба И.И.Пальминов «Справочник горного инженера геологоразведочных партий» изд. «Недра» 1987г.
В.К.Шехурдин В.И.Несмотряев П.И.Федоренко «Горное дело» изд. «Недра»1987г.

Горное дело КП.dwg

Технологические схемы
Поперечное сечение выработки
Схема погрузки породы
I - внедрение ковша в породу; II - разгрузка ковша; 1 - ковш; 2 - машина; 3 - вагонетка.
Наименование показателей
Коэффициент крепости
Тип бурильной машины
Коэф. использования шпура
Подвигание забоя за цикл
Объём породы за цикл
Технико-экономические показатели
Схема расположения врубовых шпуров
Схема расположения заряда в шпуре
Схема электровзрывной сети
взрывание и проветривание
Прочие вспомогательные процессы
Паспорт БВР. Технологические схемы
- патроны ВВ; 2 - патрон-боевик; 3 - внутренняя забойка