П – частота удара поршня, Гу

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Крепость

СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

7.1 Выбор типа крепи, определение ее прочных размеров.

Определяем критерий устойчивости пород по формуле:

С = (R_сб*Н_р)/(26,3+R_αR_сж(5,25+0,005+ R_αR_сж)) (7.1)

где: R_сб – коэффициент воздействия на восстающий для сопряжении R_сб = 1,5

Н_р – расчетная глубина рассматриваемого участка от поверхности, м (Н_р = НR, здесь R = 1,1)

R_сж – прочность массива на сжатие, Мпа

R_α – коэффициент влияния угла залегания пород, следует принимать из выражения:

R_α = 1/(1+0,5Sinα) (7.2)

где: α – угол залегания пород, градус

R_α = 1/(1+0,5Sin75) = 0,67

С = (1,5320*1,1)/(26,3+0,67*29,4(5,25+0,005+ 0,67*29,4)) = 4

По критерию устойчивости оцениваем состояние устойчивости пород и принимаем категорию устойчивости согласно таблице 1.

Таблица 1- Критерии устойчивости

Категория устойчивости	Состояние устойчивости пород	Критерий Устойчивости
I	Устойчивое	Не более 3
II	Среднеустойчивое	3-6
III	Неустойчивое	6-10
IV	Очень устойчивое	Более 10

Из таблицы видно, категория устойчивости пород II среднеустойчивая.

Определяем нормативное горизонтальное (радиальное) давление пород Р_н (кПа) на крепь по формуле:

Р_н = 10[(2С-1)+∆] (7.3)

где: ∆- параметр учитывающий технологию проходческих работ; принимаемый равным при последовательной и параллельной технологических схемах – нулю:

Р_н = 10[(2*4-1)+0] = 70 кПа

Определяем расчетное давление, предварительно определяем приведенный радиус восстающего:

r₀=(S/ π)^1/2 (7.4)

где: S – площадь поперечного сечения выработки

r₀=(6/3,14)^1/2 = 1,38 м<3м

тогда:

Р_п = n m_y n_H Р_н (7.5)

где: n – коэффициент перегрузки, равный 1,3

m_y – коэффициент условия работы крепи равный 0,85

n_H – коэффициент приведения к расчетному(максимальному) давлению при неравномерной эпюре нагрузок, принимаемый по таблице 11.

Р_п = 1,3*0,85*2,75*70 = 212,7 кПа

Определяем параметр устойчивости:

П_у = 10q*Н/Q_сж(7.6)

П_у = 10*2800*320/7*10⁷ = 0,128

При выборе типа крепи следует отдавать предпочтения более экономически облегченным видам: набрызг-бетонный, анкерной или их совместному применению. Крепь не требуется если П_у≤0,05. Для выбора крепи пользуются таблицей 4 используя для этого П_у.

Сравнивая данные с таблицей 4 принимают комбинированную крепь из анкеров и набрызгбетонно. К установке принимаем железобетонный анкер длинной 2 м, располагаем по сетке а=1*1,5 м

Нормативное давление, приходящееся на один анкер определяем по формуле:

q_H= 0,17аγ (7.7)

q_H= 0,17*1,5*2800 = 7140 Па

Расчетное давление определяем по формуле:

Р_п = n m_y n_H q_H(7.8)

Р_п = 1,3*0,85*2,75*7140 = 21,6 кПа

Толщину набрызг-бетонного покрытия принимаем 5 см.

Для нанесения набрызг-бетона принимаем бетономашину типа БМ-60П техническая характеристика, которой приведена в таблице 1.

Таблица 2 – Техническая характеристика на бетономашину типа БМ-60П

Показатели	Значения
Производительность техническая по сухой смеси, м³/ч Дальность подачи смеси, м Предельная крепость заполнителя, мм Тип двигателя Мощность двигателя, кВт Основные размеры, мм Длина Ширина Высота Масса, кг	пневмодвигатель

7.2 Выбор способа и технологической схемы проходки выработки

Форма и размеры поперечного сечения круто наклонных восстающих зависят от назначения восстающего, устойчивости пород, типа и материала крепи, число отделений. Наиболее распространена прямоугольная форма, а также квадратная и круглая формы для восстающих без крепи.

Длина восстающего может достигать сотен метров, а площадь от 1,2 до 15 м² и более.

Существуют следующие способы проходки восстающих:

- обычный способ (с оборудованием в период проходки лестничного отделения и устройством рабочего и предохранительного поясов)

- с помощью проходческих комплексов

- взрыванием в скважинах зарядов

- бурение на полное сечение

Исходя из наших данных выбираем обычный способ проходки восстающего, т.к. длина восстающего 30 м и этот способ может применяться в любых условиях.

Технологическая схема проходки восстающего показана на рисунке 7.1

1-рабочий полок; 2-предохранительный полок; 3-распорки(расстрелы);

4-отбойный полок

Рисунок 2.1 – Технологическая схема проходки восстающего.

7.3 Выбор горнопроходческого оборудования

Бурение будем производить с помощью телескопного перфоратора типа ПТ-48 техническая характеристика которого приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Техническая характеристика ПТ-48

Параметры

Значения

Масса без бурового инструмента, водяной коммуникации, автомасленки, звуковых виброгасящих устройств, кг Энергия удара ударника, кг*с/м Число ударов в минуту, не менее Крутящий момент, кгс/см, не менее Удельный расход воздуха, м³/мин, не более Номинальное давление, кгс/см³ Внутренний диаметр рукавов, мм, не менее Подводящего воздух Подводящего воду Величина подачи телескопного устройства, мм Общий уровень шума, уБа, не менее Осевое усилие телескопа

1,3 650 (Н-10)

Сменную эксплуатацию производительности бурильной установки в шпурометрах с учетом времени на подготовительно - заключительные операции и регламентированный простой по организационным и техническим причинам можно определить по формуле:

Q = Т-(t_пз + t_пз¹ + t_о + t_зв)/(1/(К_опω) + (t_ман + t_ох + t_к) (7.9)

где: Т – продолжительность смены, мин

t_пз – время общих подготовительно-заключительных операций (принимаем равным 2,5 от продолжительности смены), мин

t_пз¹ – время общих подготовительно-заключительных операций при бурении шпуров(принимаем равным 9,5% от продолжительности смены), мин

t_о – время на отдых проходчиков (принимаем равным 10% от продолжительности смены), мин

t_зв – время на технологический перерыв на взрывные работы (принимаем равным 12% от продолжительности смены), мин

п – число бурильных машин на установке

К_о – коэффициент одновременности работы бурильных машин (R₀ = 0.78 при п = 2)

t_ман – время затрачиваемое на манипулирование по установке и приостановке бурильных машин (обычно равно 0,25-0,5 мин на 1 метр шпура)

t_о-время обратного хода бурильной головки на 1 м шпура, равен 1/ ω_ох,здесь ω_ох - скорость обратного хода, м/мин

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

ω – чистая скорость бурения, зависящая от крепости пород, м/мин (принимается согласно технической характеристике бурильных машин)

Скорость бурения (мм/мин) можно определить по эмпирической формуле:

ω = 13400*Ап(d²*Q_сж^0,59) (7.10)

где: А – энергия удара поршня, Дж

П – частота удара поршня, Гу

d – диаметр шпура, мм

Q_сж – предел прочности на сжатие, Мпа*10

ω = 13400*80*20(40²*1000^0,59) = 268 мм/мин = 0,268 м/мин

Q =360-(9+34+36+0)/(1/(2*0,78*0,268)+(0,4+0,05+0,1)) = 98,6 м/ смену

Определяем норму выработки по формуле:

Н_в = (Т- t_пз - t_об -t_лн)/пR_о/ (t_о+ t_в) 1,07 (7.11)

где: t_пз – общее время на подготовительно-заключительные операции, равное 40-45 мин

t_об – время на обслуживание установки, равное 30 мин

t_в– вспомогательное время при бурении, равное 0,8 мин/м

t_лн – 10 мин личное время рабочего

1,07 – коэффициент отдыха

Н_в = (360-40-30-10)/1*1/ (3,73+0,6) 1,07 = 60 м/смену

Уборку взорванной горной массы осуществляем с помощью скреперной лебедки типа 55ЛС-2СН. Техническая характеристика скреперной лебедки типа 55ЛС-2СН приведена в таблице 4.

Таблица 4 - Техническая характеристика скреперной лебедки типа 55ЛС-2СН

Параметры

Значения

Среднее тяговое усилие, N (кгс) Средняя скорость каната, м/сек: Рабочего хода Холостого хода Установленная мощность, кВт Диаметр рабочего каната, мм Канатоемкость рабочего барабана, м Масса лебедки с электродвигателем, кг Габаритные размеры, мм: Длина Ширина Высота

44000(45000) 1,46 2,0 19,5

Сменную производительность скреперных установок при разгрузке горной массы в рудоспуск или конвейер (в плотной массе) определяют по формуле:

Q₃ = (Т- t_пз - t_об -t_лн)/VR₃ /(l/(ω_r+ l/ ω_r+t_зр) R_oK_p (7.12)

где: K_p – коэффициент разрыхления породы

V – объем скрепера, м³

R₃ – Коэффициент заполнения скрепера (равный для среднекусковой горной массы 0,7-0,8)

L – расстояние скреперования, м

ω_r – 66 м/мин – скорость движения груженного и = 90 м/мин – скорость движения порожнего скрепера

t_зр – время загрузки и разгрузки скрепера с учетом пауз на переключения и неравномерность хода скрепера, равное от 0,3 до 0,7 мин

t_л – чистое время равное 10 мин.

Q = (360-40-10)/0,3*0,7 /(30/(66+30/ 90+0,5) 1,05*1,6 = 31 м³/ смену

7.4 Расчет буровзрывных работ

Паспорт буровзрывных работ является одним из основных документов на производство взрывных работ при проведении подземных выработок. Паспорт БВР включает: схему расположения шпуров в трех проектах с указанием их нумерации и расстояние между ними, схему конструкции зарядов, таблицу к схеме которая содержит данные о длинах и углах наклона шпуров, масса зарядов в каждом шпуре и очередности их взрывания, таблицу технико-экономических показаний с указанием сечения выработки, крепости породы, наименовании и число бурильных машин, тип и расход ВВ и др.

Для взрывания шпуров выбираем аммоний №6 ЖВ. Он предназначен для отбойки крепких пород средней крепости.

Удельный расход ВВ принимаем по табличным значениям. В выработках площадью поперечного сечения 6 м² в зависимости от коэффициента крепости пород принимаем q = 2 кг/м³.

Среднюю глубину шпуров примем 1,6 м, число шпуров в забоях всех выработок подлежит определить по формуле:

N = 1,27qS₄/(∆d²K₃) (7.13)

где: ∆ - плотность ВВ потрона, кг/м³

d² – диаметр патрона ВВ

K₃ – коэффициент заполнения шпура

N = 1,27*2*6/(900*0,04²*0,75) = 16,5

Принимаем 17 шпуров.

Окончательное число шпуров принимаем после выбора типа вруби и принятого расположения шпуров в забое (смотрите рисунок 4).

Вруб выбираем прямой с одним холостым шпуром. В прямых врубах расстояние между заряженными шпурами составляет 10-30 м.

Определяем расход ВВ на расчетную величину подвигания забоя за цикл.

Q = qS₄L_ш (7.14)

где: L_ш – глубина шпура, м

Q = 2*6*1,6 = 19,2 кг

Способ выравнивания зарядов выбираем электрический.

Рассчитаем интервал замедления по формуле:

t = A*W, (7.15)

где: А – коэффициент замедления, зависящий от крепости пород мс/м

W – л.н.с., м

t = 6*0,9 = 5 ш/мс

Принимаем электрический способ КД + ДШ ЭЗП и Машинка ПИВ100М.

7.5 Расчет проветривания

Выбрать вентилятор для нагнетательной схемы (предварительно рассчитав потребную подачу и напор) с целью проветривания тупиковой выработки после взрывных работ. Длина выработки L = 50м; площадь поперечного сечения в свету S = 6 м²; ВВ А = 38,2 кг. Выработка сухая

(R =0,8).

При нагнетательном способе проветривания применяем прорезиненные трубы диаметром d_т=600 мм; время проветривания Т=30 мин; газовость ВВ ƅ=40 л/кг.

Принимаем коэффициент утечек p = 1,35 и рассчитываем количества воздуха по формуле:

Q₃ = = = 0,43 м³/с (7.16)

Проверяем минимальную скорость движения воздуха по выработке

υ = Q₃/ S (7.17)

υ = 0,43/6 =0,07 м/с

Определяем потребную подачу (производительность) вентилятора

Q_в = р*Q₃(7.18)

Q_в = 1,35*0,43 = 0,58 м³/с

Определяем аэродинамическое сопротивление трубопровода по формуле:

R = 10*6,5 α L/ d⁵_т, (7.19)

R = 10*6,5*0,00045*50/0,5⁵= 18,8 с²/м⁴

где: α – коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода

d- диаметр трубопровода, мм

R = 10*6,5 0,00045*30/ 0,6⁵ = 11,3 Нс²/м⁴

Рассчитываем депрессию трубопровода (напор вентилятора). Предварительно определяем скорость движения воздуха по трубопроводу:

υ _т= Q₃/ π r²_т (7.20)

υ _т= 0,43/3,14*0,3² = 1,52 м/с

Тогда:

Нс = р R Q₃² (7.21)

Нс =1,35*18,8*0,43² = 4,69 Па

Нм =0,2* Нс (7.22)

Нм =0,2*4,69 = 0,9 Па

H_А = υ_т²γ/2 = 3,12 (7.23)

где: γ – плотность воздуха равная 1,2 кг/м³

Нв = Нс+Нм+ Hg (7.24)

Нв =4,69+0,9+3,12=8,71 Па

Подбираем вентиляторы исходя из значений: Q_в = 35 м³/мин и Нв =8,71 Па. Принимаем вентилятор ВМ-4М, который при Q_в = 0,58 м³/с = 35 м³/мин обеспечит давление Н =8,71 Па. Техническая характеристика ВМ-4 М приведена в таблице 5

Таблица 5 - Техническая характеристика вентилятора ВМ-4М

Параметры

Показатели

Диаметр рабочего колеса, мм Частота вращения, об/мин Оптимальный режим: Производительность, м³/мин Полное давление, Па Область промышленного использования: Производительность, м³/мин Полное давление, Па Максимальный полный к.п.д. вентиляторного агрегата Мощность двигателя, кВт Максимальное сечение максимальных выработок, м² Максимальная длина проветриваемых выработок, м: При одном вентиляторе При двух последовательно работающих вентиляторах Расход сжатого воздуха при давлении 0,5 мПа, м³/мин Масса вентилятора, кг

50-150 145-70 0,61

8. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

8.1 Организация труда на участке

Годовой режим работы участка непрерывный, т.е. без общих выходных дней. В этом случае для проведения планового ремонта выделяются специальные нерабочие (ремонтные дни) дни из расчета один ремонтный день в месяц. При этом ремонтные дни, как правило совмещаются с праздничными днями, т.е. дополнительно нерабочие дни планируются лишь на семь месяцев в году, которые не имеют праздников.

Суточной режим работы так же непрерывный. Число смен в сутки – три. Смена длится шесть часов.

Начальник участка отвечает за выполнение плана по всем показателям и осуществляет оперативное руководство всеми работами: организацией и безопасностью горных работ по утвержденному графику, эффективным использованием, машин и механизмов, их своевременным ремонтом, обеспечением работ материалами, энергией и др. Он обязан осуществлять контроль за расходованием фонда оплаты труда, нормами расхода материалов и инструментов, обеспечивать безопасное условие при ведении горных работ, добиваться высокой трудовой и производительной дисциплины.

Начальник участка руководит коллективом участка на принципах единоначалья. Он производит прием рабочих на свой участок, представляет к увольнению лиц, нарушающих трудовое законодательство, предоставляет к поощрению и наказанию работников участка, отстраняет от работы рабочих, нарушающих правила техники безопасности.

В оперативном руководстве участком, кроме начальника, участвуют его заместитель, механик участка и горные мастера.

Заместитель начальника участка занимается составлением паспортов, графиков и т.д., а также руководит работами на участке во время отсутствия начальника.

Механик участка следит за исправностью машин и механизмов, а также составляет графики их ремонта. Также механик отвечает за материальное ценности – это запасные части на машины и механизмы, инструменты, СИЗ и т.п.

Горный мастер непосредственный организатор и руководитель бригады. Он подчинен начальнику участка и несет ответственность за организацию и результаты работы в данной смене.Горный мастер осуществляет контроль за соблюдением технологических процессов, принимает меры по предупреждению брака и потерь на производстве, обеспечивает соблюдение правил безопасности и дисциплинных и т.д. Он принимает меры по обеспечению бригадиров и рабочих производственным инструктажам, современной и качественной подготовкой рабочих мест для работы своей и последующей смен, составляет сменный рапорт о выполненных объемах и отработанном времени рабочих, машин и механизмов.

Горный мастер имеет право давать обязательное для рабочих руководимой им смены распоряжения и указания, премировать из фонда мастера рабочих за достигнутые ими высокие производственные показатели,вносить предложения начальнику участка о поощрении, переводе и увольнении отдельных рабочих.

8.2 Организация работ при проведении восстающего.

Разрабатываем график организации работ.

Объем работ по каждому процессу определен выше.

Рассчитываем трудоемкость каждого вида работ по формуле результаты расчета заносим в таблицу 6.

Ni=Vi/Hi (8.25)

где: Vi – объем работ;

Hi – сменная норма выработки на одного проходчика в соответствующих единицах измерения

Таблица 6 - Расчет трудоемкости работ

Виды работ (процессы)	Объем работ на цикл	Норма выработки на одного рабочего	Трудоемкость чел/смену
Бурение шпуров, м	29,27		0,487
Зарежание шпуров, м	21,9	98,6	0,222
Уборка породы, м³		54,8	0,164
Крепление железобетонными анкерами, шт	14,74	38,2	0,386
Крепление набризг-бетоном, м³	0,56		0,112
Прочие работы	15 от трудоемкости цикла	15 от трудоемкости цикла	0,06

Суммарная трудоемкость цикла

Ny=1,431 чел/смену

Принимаем явочный мой звена 3 человека.

Коэффициент выполнения нормы находим по формуле

К_н=2* Ny/n_я

где: Ny – суммарная трудоемкость цикла чел/смен;

n_я – явочный штат звена, чел;

К_н=2*1,431/3=0,95

Рассчитываем продолжительность каждого вида работ (процесса) по формуле

(8.26)

где: Т_см – продолжительность смены, ч;

Ni – трудоемкость данной работы, чел-смен;

n – число рабочих, занятых выполнением данного вида работы;

- коэффициент,учитывающий затраты времени на заряжение, взрывание и проветривание выработки;

Полученные данные сводим в таблицу 7

Таблица 7 – Расчет продолжительности работ

Виды работ (процессы)	Трудоемкость чел/смен	Число рабочих на данной работе	Продолжительность работы, ч
Бурение шпуров, м	0,487		1,54
Зарежание шпуров, м	0,222		1,4
Уборка породы, м³	0,164		1,04
Крепление железобетонными анкерами, шт	0,386		0,81
Крепление набризг-бетоном, м³	0,112		0,5
Прочие работы	0,06

Определяем комплексную норму выработки на одного рабочего:

l_y/N_y (8.27)

Н=1,5/1,4=1,07 или 6,42 м³/смену

Фактическая сменная производительность одного рабочего на проходке восстающего составит:

Нф=2ly/n_я(8.28)

Нф=2*1,5/3=1м или 6м³/смену

При трехсменном суточном режиме и 25 рабочих днях скорость проведения восстающего (в перерасчете на один забой).

U=25Ly*n_см*ny (8.29)

U=25*1.5*3*1=112.5 м/мес.

Работа по проходке восстающей ведет проходческая бригада, состоящая из 9 человек. Работы ведутся в 3 смены продолжительностью по 6 часов с перерывом между сменами 2 часа. Бригада разделена на 3 звена, по 3 человека в каждом, наиболее опытный проходчик назначается звеньевым.

В начале смены проходчики готовят рабочее место приводят забой в безопасное состояние, устанавливают оборудование. Затем 2 проходчика перфораторами ПТ-48 обуривают забой. В это же время один проходчик производит уборку породы скреперной лебедкой. После все три проходчика крепят забой железобетонными анкерами. После установки анкеров, крепят набрызг-бетоном с помощью бетономашины типа БМ-60П. Затем проходчики готовят забой для заряжения и взрывания. Поднимают взрывчатые вещества и средства взрывания.

После взрыва забой проветривается 30 минут. После проветривания забой приводят в безопасное состояние.

Допуск в забой дает горный мастер или по его поручению звеньевой после полного проветривания и отбора проб воздуха на загазованность дистанционным способом.

Звеньевой совместно с проходчиком обязан перед началом работ тщательно обобрать заколы, оросить отбитую горную массу борта и кровлю выработки.

Подъем материалов и оборудования по восстающему производится капроновой веревкой без узлов и порванных прядей.

При появлении во время работы усиленного капежа или отслоения горной массы с бортов или кровли выработки – работы немедленно прекращаются и ставятся в известность горнотехнический надзор участка и диспетчер рудника. Работы возобновляют после осмотра состояния забоя и разрешения главного инженера рудника.

Горный мастер обязан не менее двух раз в смену посетить забой: в начале смены и конце смены. Проверять состояние работ и осматривать забой не реже одного раза в сутки должен начальник участка.

Таблица 8 – График организации работ

Вид работы	Число рабочих	Продончики, ч	Смены

Бурение шпуров, м		1,54
Зарежание шпуров, м		1,4
Проветривание		0,5
Уборка породы, м³		1,04
Крепление железобетонными анкерами, шт		0,81
Крепление набрызг-бетоном, м³		0,5
Прочие работы