ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Крепость
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
7.1 Выбор типа крепи, определение ее прочных размеров.
Определяем критерий устойчивости пород по формуле:
С = (Rсб*Нр)/(26,3+RαRсж(5,25+0,005+ RαRсж)) (7.1)
где: Rсб – коэффициент воздействия на восстающий для сопряжении Rсб = 1,5
Нр – расчетная глубина рассматриваемого участка от поверхности, м (Нр = НR, здесь R = 1,1)
Rсж – прочность массива на сжатие, Мпа
Rα – коэффициент влияния угла залегания пород, следует принимать из выражения:
Rα = 1/(1+0,5Sinα) (7.2)
где: α – угол залегания пород, градус
Rα = 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 Рн (кПа) на крепь по формуле:
Рн = 10[(2С-1)+∆] (7.3)
где: ∆- параметр учитывающий технологию проходческих работ; принимаемый равным при последовательной и параллельной технологических схемах – нулю:
Рн = 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:
Рп = n my nH Рн (7.5)
где: n – коэффициент перегрузки, равный 1,3
my – коэффициент условия работы крепи равный 0,85
nH – коэффициент приведения к расчетному(максимальному) давлению при неравномерной эпюре нагрузок, принимаемый по таблице 11.
Рп = 1,3*0,85*2,75*70 = 212,7 кПа
Определяем параметр устойчивости:
Пу = 10q*Н/Qсж (7.6)
Пу = 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 Пу≤0,05. Для выбора крепи пользуются таблицей 4 используя для этого Пу.
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:
qH= 0,17аγ (7.7)
qH= 0,17*1,5*2800 = 7140 Па
Расчетное давление определяем по формуле:
Рп = n my nH qH (7.8)
Рп = 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-(tпз + tпз1 + tо + tзв)/(1/(Копω) + (tман + tох + tк) (7.9)
где: Т – продолжительность смены, мин
tпз – время общих подготовительно-заключительных операций (принимаем равным 2,5 от продолжительности смены), мин
tпз1 – время общих подготовительно-заключительных операций при бурении шпуров(принимаем равным 9,5% от продолжительности смены), мин
tо – время на отдых проходчиков (принимаем равным 10% от продолжительности смены), мин
tзв – время на технологический перерыв на взрывные работы (принимаем равным 12% от продолжительности смены), мин
п – число бурильных машин на установке
Ко – коэффициент одновременности работы бурильных машин (R0 = 0.78 при п = 2)
tман – время затрачиваемое на манипулирование по установке и приостановке бурильных машин (обычно равно 0,25-0,5 мин на 1 метр шпура)
tо -время обратного хода бурильной головки на 1 м шпура, равен 1/ ωох, здесь ωох - скорость обратного хода, м/мин
tк – 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*Qсж0,59) (7.10)
где: А – энергия удара поршня, Дж
П – частота удара поршня, Гу
d – диаметр шпура, мм
Qсж – предел прочности на сжатие, Мпа*10
ω = 13400*80*20(402*10000,59) = 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:
Нв = (Т- tпз - tоб -tлн)/пRо/ (tо+ tв) 1,07 (7.11)
где: tпз – общее время на подготовительно-заключительные операции, равное 40-45 мин
tоб – время на обслуживание установки, равное 30 мин
tв– вспомогательное время при бурении, равное 0,8 мин/м
tлн – 10 мин личное время рабочего
1,07 – коэффициент отдыха
Нв = (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- tпз - tоб -tлн)/VR3 /(l/(ωr+ l/ ωr+tзр) RoKp (7.12)
где: Kp – коэффициент разрыхления породы
V – объем скрепера, м3
R3 – Коэффициент заполнения скрепера (равный для среднекусковой горной массы 0,7-0,8)
L – расстояние скреперования, м
ωr – 66 м/мин – скорость движения груженного и = 90 м/мин – скорость движения порожнего скрепера
tзр – время загрузки и разгрузки скрепера с учетом пауз на переключения и неравномерность хода скрепера, равное от 0,3 до 0,7 мин
tл – 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 = qS4Lш (7.14)
где: Lш – 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 dт=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
Qв = р*Q3 (7.18)
Qв = 1,35*0,43 = 0,58 м3/с
Определяем аэродинамическое сопротивление трубопровода по формуле:
R = 10*6,5 α L/ d5т, (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 r2т (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
HА = υт2γ/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: Qв = 35 м3/мин и Нв =8,71 Па. Принимаем вентилятор ВМ-4М, который при Qв = 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
Кн=2* Ny/nя
где: Ny – суммарная трудоемкость цикла чел/смен;
nя – явочный штат звена, чел;
Кн=2*1,431/3=0,95
Рассчитываем продолжительность каждого вида работ (процесса) по формуле
(8.26)
где: Тсм – 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:
ly/Ny (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/nя (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*nсм*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 |
