I Данные по проекту:

1. Протяженность штрека 850 м.

2. Угол падения жилы 18^о

3. Штрек проводится из штольни =250м.

Характеристика пород

f=4 – средние породы

f=5 – довольно крепкие породы

1.1 -------

1.2

1.3 Горная выработка – это полость в земной коре, образованная выемкой, полезными ископаемыми, пустой породой. Открытая горная выработка имеет не замкнутый контур поперечного сечения.

1 – кровля – породы окружающие выработку сверху.

2 – стенки или бока – породы окружающие выработку сбоку.

3 – почва или подошва – породы окружающие выработку снизу.

4 – Забой – перемещающаяся часть выработки

Штрек – это горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность, пройденная по простиранию наклонно залегающего месторождения или в любом направлении при горизонтальном его залегании. Иногда штреки проводят по пустым породам параллельно линии простирания месторождения. Такие штреки называются полевыми.

Разведочные (горноразведочные) выработки проходят с целью поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Объем выработок и их вид зависят от стадии геологоразведочных работ. Так, при геологической съемке создаются искусственные обнажения горных пород, а на последующих стадиях разведочных работ (поиски, предварительная, детальная эксплуатационная разведки) горные выработки обеспечивают получение полной и достоверной информации об изучаемых месторождениях. С помощью горноразведочных выработок ведется подсчет запасов высоких категорий разведанности. Значение горных работ обычно возрастает по мере перехода от одной стадии разведки к другой.

Эксплуатационные горные выработки используют для эксплуатации месторождения. Имея многоцелевое назначение, они служат для транспортирования горной массы, оборудования, материалов, подачи свежего и отвода отработанного воздуха, стока подземных вод, передвижение людей и т.д. Поэтому в зависимости от основного функционального назначения различают транспортные, грузолюдские (оборудованы хотки), закладочные, рудоперепускные (рудоспуски), водоотливные и др. горные выработки.

Горные выработки проводятся также для целей железнодорожного и автомобильного транспорта (тоннели), при строительстве гидротехнических сооружений и стока и перепада воды (водопроводные каналы, водоводы), для хранения нефтепродуктов и газообразных веществ (камеры, хранилища) и др.

В зависимости от способа финансирования работ различают капитальные и некапитальные горные выработки. Капитальные выработки проводятся за счет капитальных вложений, отпущенных на строительство предприятий или разведку месторождения, а некапитальные – за счет текущих издержек действующего предприятия (рудника, шахты).

По углу наклона к поверхности различают горизонтальные, наклонные и вертикальные горные выработки.

В зависимости от соотношения между площадью поперечного сечения и продольным размером горной выработки разделяют на протяженные (стволы, шурфы, квершлаги, штреки, траншеи, канавы и тд.) и объемные (камеры и околоствольные дворы).

Элементы горной выработки.

У горизонтальных и наклонных выработок, пройденных в недрах Земли, выделяют следующие ограничивающие их поверхности: забой, кровлю, бока и почву.

Забоем называют перемещающуюся в пространстве полезного ископаемого или вмещающих пород поверхность, которая непосредственно осуществляется их выемка.

Бока выработки – это поверхности горных пород, ограничивающую горную выработку сверху, называют кровлей, а снизу – почвой.

В вертикальной подземной горной выработки различают забои и бока.

Место примыкания подземной выработки поверхности Земли или к другой выработки называют устьем выработки.

Во всех подземных выработках (кроме длинных очистных) различают призабойное пространство – пространство внутри выработки, которое примыкает непосредственно к забою, где располагается забойная горнопроходческое оборудование и находится обслуживающий его персонал. Призабойное пространство достигает длины нескольких десятков метров.

Расстояние, на которое перемещается забой выработки за определенный промежуток времени (смену, сутки, месяц), называют подвиганием забоя.

II Выбор способа проведения выработки и горнопроходческого оборудования.

Существует обычный или специальный способ проведения выработок, проводим выработку обычным способом. Обычный способ включает в себя: основные и вспомогательные процессы и операции. К основным относят: 1)отделение породы от массива. Предполагаю отделить породу от массива производить буровзрывным способом, это значит необходимо выбрать машину для бурения шпуров. Предлагаю перфоратор. В дальнейшем заряжаю шпуры взрывчатым веществом аммиачно-силитренным способом взрывания, предлагаю: огневой, ДШ, электрический и т.д. 2)погрузку горной массы предлагаю выполнить скреперным способом. 3)транспортирование горной массы предлагаю производить с погрузочной машиной ППН-1С и вагонеткой типа УВО.

III Крепление выработки предлагаю крепежными рамами.

3.1. а) Теория возникновения горного давления

В начале, пока выработка не пройдена все частицы породы в горной массе находятся в состоянии напряженного равновесия (рис.1)

Рис.1

Когда выработка пройдена, напряжение и силы вокруг выработки перераспределяются (рис.2)

Рис.2

В начале прогибается кровля, до предельного напряжения на изгиб пород заключенных в кровле (рис.3)

Рис.3

Затем в ней появляются трещины, которые растут и разветвляются (рис.3)

Из трещин выпадают куски породы на почву, а кровля принимает форму свода, которая носит название естественный свод равновесия (рис.4)

Рис.4

Горное давление – напряжение и силы, возникающие вокруг выработки и стремящиеся сдвинуть породы внутрь выработки.

б

b

2а

Профессор Протодъяконов предложил определять величину горного давления при проведении горизонтальной выработки, весом пород заключенных в своде естественного равновесия.

где: Р – величина горного давления

l – длина свода, шаг крепи (м) 0,5 – 1,7 м.

а – полупролет естественного свода равновесия (м)

b – высота свода (м)

- объемный вес пород заключенных в своде т/м³

Профессор Протодъяконов обозначил «b» податливостью естественного свода равновесия.

3.2 Крепление выработки предлагаю крепежными рамами.

Трапециевидная полная крепежная рама проводится для крепления горной выработки, если давление горной породы имеет место со всех сторон.

1. Определим изгибающий момент на верхнях

2. Определим момент сопротивления изгибу.

3. Определим диаметр крепи.

7,7 см

Расчет горного давления в горизонтальных выработках

Расчет горного давления производят с целью определения нагрузок на крепь и расчета ее прочностных размеров. При расчете горного давления учитывают три возможных режима взаимодействия крепи и породного массива: режим заданной нагрузки (крепь не влияет на величину нагрузки), режим сов­местного деформирования массива и крепи и режим заданной деформации (величина нагрузки определяется по деформации без учета сопротивления крепи по СНиП П-94—80).

Поскольку большинство разведочных выработок проводится на относительно небольшой глубине (H≤бОО м) в скальных породах с f≥6, то для расчета нагрузок на крепь воспользуемся методами, которые базируются на сводообразовании, т. е. будем применять режим заданной нагрузки, когда крепь не препятствует сводообразованию. Под сводообразованием понимают вывалы пород со стороны кровли с образова­нием полости, которую, с некоторым приближением, можно уподобить своду. Сводообразование в скальных породах возможе:. когда в кровле R_P<σ_min. Различают свод обрушения (видимая полость) и свод естественного равновесия — воображаемый свод параболического очертания над кровлей выработки, на границах которого действуют в основном только сжимающие напряжения, что способствует его устойчивости. Своды обрушения и естественного равновесия могут совпадать по контуру если породы кровли, например, сложены слабосцементированным песчаником.

Нагрузка (горное давление) на крепь Q, если она определяется по теоретическим или эмпирическим формулам, принимается в качестве нормативной. В этом случае расчетная нагрузка Q_p определяется путем умножения нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки п_п по формуле Q_р = Qn_п, (где n_п=1,2 — для горизонтальных выработок и n_п=1.5 — для камер).

С целью разделения метода расчета по заданной нагрузке введем градацию устойчивости пород по коэффициенту запаса прочности п на контуре выработки:

Кровля и бока устойчивы (n≥4)

Кровля и бока относительно устойчивы (1

Кровля и бока устойчивы (n≥4)

Расчет нагрузки со стороны кровли.

Если кровля неустойчива (n_к ≤1; R_p ≤ σ_min), а бока устойчивы (n_б ≥4; R_сж > σ_max), то в кровле образуется свод обрушения (равновесия). Породы, отделившиеся от свода, будут оказывать давление на крепь. Креп будет нести полную нагрузку со стороны свода. Со стороны боков нагрузка будет отсутствовать (породы в боках устойчивы). Для определения нагрузки на крепь со стороны свода пользуются расчетным методом М.М. Протодьяконова. Высота свода обрушения определяется по формуле:

b=a/tg φ ,

где а – полупролет выработки по кровле, м.;

φ – угол внутреннего трения пород.

При трапециевидной форме сечения выработки нагрузка на единицу ее длины со стороны кровли определяется по формуле:

Q=4a² γ(3tg φ),

где γ – удельный вес пород, Н/м³ (γ= ρg, здесь ρ – плотность, кг/м³).

Интенсивность максимального нормативного давления со стороны кровли определяется по формуле:

g=bγ.

При прямоугольно-сводчатой форме сечения выработке нагрузку на единицу длины выработки определяют по формуле:

,

где h₀ – высота искусственного свода выработки по проекту.

Интенсивность давления в этом случае:

q_н=(b-h₀)* γ.

Когда кровля и бока неустойчивы, т.е. соблюдаются условия R_p ≤ σ_min; σ_max ≥R_сж, то в кровле образуется свод обрушения, а в боках – призма сползания и отделившаяся порода начинает оказывать давление на крепь. За счет призм сползания полупролет выработки по кровли увеличивается на величину C₁=h ctg θ, где θ – угол сползания породных призм, θ=arc tg(45⁰+ /2); h – высота выработки или высота вертикальной стенки.

При трапециевидной форме сечения выработке и угле наклона боков а давление со стороны кровли на единицу длины выработки

Q=2ab₁ ,

где

b₁=(a+h ctg α+h ctg θ)/tg .

При прямоугольно-сводчатой форме сечения выработке

Q=2a(b₁-h₀) ,

где

b₁=(a+h ctg θ)/tg .

- высота свода обрушения.

Принимаем h ctg θ=C₁.

Интенсивность давления со стороны кровли

q_н=b₁ ;

При прямоугольно-сводчатой форме

q₁=(b₁-h₀)

Боковое давление пород при трапециевидной форме сечения выработке

D = 0,5(q_k+q_п) h,

где q_к = b₁λ₂ – интенсивность бокового давления у кровли;

q_п = (b₁+h) γλ₂ – интенсивность бокового давления у почвы;

λ₂ – коэффициент бокового распора для сыпучей среды;

λ₂ = tg²(45⁰ – φ/2).

Интенсивность бокового давления при прямоугольно-сводчатой форме выработке рассчитывается аналогично.

3.3 ------

3.4 ------

IV БВР

4.1 Бурильная машина – перфоратор колонковый ПР – 18 ЛУ.

Инструмент:

1. Бур – стальной стержень (буровая штанга)

2. Набор буров разной длины и разных диаметров коронок, называется комплектом буров.

4.2

N = 2,7 e(шт)

N = 2,7 _* 1 _* = 14,53 пр.16

Где: е – относительный коэффициент работоспособности выбранного ВВ.

f – коэффициент крепости горных пород, по шкале профессора Протодьяконова.

S – поперечная площадь сечения выработки в проходке.

N = 16 штук – количество шпуров на площади забоя

Обоснование типа вруба

Так как выработка имеет площадь поперечного сечения S_пр=5,8 м­² наиболее целесообразно будет применить горизонтальный клиновой тип вруба.

l₁

H н н₁ н₂

l ₂

Горизонтально клиновой тип вруба встречается очень редко. Рекомендуется применять в выработках сечением более 4 м². небольшой ширины при горизонтальном напластовывании пород. Глубина заходки 1,5-2 м. Длина врубовых шпуров 1,8-2,6 м, угол наклона к плоскости забоя 65-75^о

Q_ВВ = q _* S _* l_{к *} η (кг)

Q_ВВ = 0,82_*5,8м²_*0,26_*0,85 = 1,05 кг.

Где: q – удельный заряд ВВ

S – поперечная площадь сечения выработки в проходке

l_к – длина комплектов шпуров

η – коэффициент использования шпура

Q_ВВ = 1,05 кг – количество ВВ на один взрыв

4.3

Так как породы неустойчивые трещиноватые выбираем коронку крестообразной формы.

Обоснование способа взрывания и выбор взрывчатых материалов.

Так как выработка подземная не опасная по газу или пыли принимаем огневой способ. Огневой способ простой, не требующий высокой квалификации взрывников и применения измерительной аппаратуры, и наиболее экономически выгоднее электрического способов.

Средства инициирования для огневого способа взрывания: каплюли-детонаторы (КД), огнепроводный шнур (ОШ) и зажигательные трубки.

В следствии того, что забои в выработки обводнены, и коэффициент крепости рудной жилы f=5, в качества ВВ выбираем динафталит. И капсюль – детонатор типа КД – 8С. Огнепроводный шнур будем использовать марки ОШП, так как он предназначен для обводненных забоев.

Характеристики В.В.

Характеристики каплюля-детонатора.

4.4 Расчёт основных показателей взрывных работ

8.1. Подвигание забоя за взрыв:

l_yx = l_шп∙=1,73x0,85=1,47м,

8.2. Объём горной массы, оторванной за взрыв:

V=Sl_yx=5,8x1,47=8,5м³ ,

8.3. Расход шпурометров на:

а) цикл

L_шп=l_врN_вр+l_шпN_всп+ l_шпN_ок =0,26x4+1,73x2+1,73х6=14,88 пм/цикл

б) 1м проходки L_шп.1_м.п.=пм/1п.м.,

в) 1м³ горной массы L_шп.1м³= пм/м³

8.4. Расход ВВ на:

а) цикл Q_ф=10,24 кг,

б) 1м проходки Q_1п.м=кг/п.м.,

в) 1м³ горной массы – фактический удельный расход ВВ кг/м³

4.5 Расположение шпуров в забое.

Горизонтальные и наклонные выработки. При составлении схемы расположения шпуров в забое учитывают характеристику пород, условия их залегания, направление трещиноватости, размеры забоя, мощность применяемого ВВ и требуемое подвигание забоя за взрыв. Общие рекомендации к расположению шпуров в однородных трещиноватых породах следующие.

Клиновой вруб располагают в центральной части забоя. Для расчета глубины врубовых шпуров может быть использована зависимость

L_вр=(0,25В+0,05) tgа,

Где В – ширина выработки, м; а – угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя, градус.

Соотношение между числом врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров принимают 1:0,5:1,5 или 1:0,5:2. С увеличением крепости пород и площади забоя число врубовых шпуров изменяется от 2 до 8 и в породах с коэффициентом крепости f=9ч13 составляет 6-8 (при площади забоя более 4м²). Расстояние между парами врубовых шпуров по вертикали составляет 40-50 см.

Расстояние между устьями врубовых шпуров, сходящихся на клин, можно определить по формуле

а_вр = 2l_вр / tgа + b,

где b – расстояние между забоями (концами) шпуров, равное 0,2 – 0,25 м.

Углы наклона врубовых шпуров рекомендуется принимать равным 53-55⁰ в породах с f > 12 и 65-70⁰ с f ≤ 12. Эти рекомендации могут быть выполнены только в широких забоях (более 2,5 м. при глубине вруба более 1 м.). Глубина врубовых шпуров l_вр принимается на 0,3-0,4 м. больше глубины l_ш остальных шпуров.

Пример расположения в забое с прямым врубом. Для расширения прямого вруба применяют два-четыре вспомогательных шпура. Их располагают на расстоянии от врубовой полости, равном ее ширине в трудновзрываемых или 2,5 ширины в хорошо взрываемых породах.

Отбойные шпуры и оконтуривающие располагают друг от друга и от полости, образуемой взрывом предыдущих зарядов, на расстоянии линии наименьшего мопротивления (л.н.с.), которую определяют по формуле

W =[p/(qm) ]^0,5,

где р – вместимость 1 м шпура, кг; q – удельный расход ВВ, кг/м³; т – коэффициент сближения зарядов, который можно принять равным 1 для отбойных и оконтуривающих шпуров.

Вместимость 1 м шпура

р = πd²Δ/4,

где d – диаметр патрона для патронированных ВВ или диаметр шпура для гранулированных ВВ, м. Δ – плотность заряда, кг/м³.

Оконтуривающие шпуры располагают друг от друга по контуру на расстоянии, равным в среднем л.н.с. Учитывая разные условия работы зарядов на контуре, расстояние между оконтуривающими шпурами можно принимать равным: (1ч1,2) W – у кровли выработки, (0,8 – 0,9) W – у почвы – и W – в боках.

Во избежание уменьшения ширины выработки в крепких пародах с f = 10ч20 устье оконтуривающих шпуров располагают на расстояние 0,15 – 0,2 м от стенки, а забои этих шпуров должны выходить за будущий контур выработки на 5-7 см (не более 10 см. в породах с f = 20). При этом угол наклона оконтуривающих шпуров плоскости забоя составляет 85-87^о. При наличии в забое выработки скважины последнюю используют для конструирования вруба. Его делают прямым с 4 шпурами, которые располагают параллельно скважине на расстоянии, равным 1,8 ее диаметра. Скважину не заряжают, а коэффициент заполнения врубовых шпуров доводят до 0,9 – 0.95. При диаметре скважины, равном 0,1 – 0,2 м, удается доводить к.и.ш. в крепких породах до 0,9 – 0,98 с сокращением удельного расхода ВВ на 20-30% и уменьшением общей длины шпуров на 30 %.

Вертикальные выработки.

В стволах разведочных шахт прямоугольного сечения применяют клиновые врубы из 4-8 шпуров, заряды в которых взрывают первыми. Принцип размещения шпурового комплекта в вертикальных выработках такой же, как и в горизонтальных. В стволах, имеющих круглую форму сечения, шпуры располагают по концентрическим окружностям, число которых зависит от крепости пород, диаметр ствола изменяется от 2 до 5. Число шпуров, размещенных на каждой из этих окружностей, относится как 1:2:3:4:5 (при 5 окружностях). Расстояние между шпурами в породах средней крепости и крепких принимают равным 0,6 – 0,8 м. Диаметр для врубовых шпуров принимают равным 0,25 – 0,3 диаметра ствола вчерне. Число врубовых шпуров в зависимости от крепости пород и формы вруба обычно составляет от 6 до 12. Используют разные формы врубов. В условиях Кривбасса, например, хорошие результаты были получены при комбинированных при пирамидально-призматическом врубе: по окружности вруба бурят комплект наклонных шпуров, образующих конус или пирамиду, и вертикальные шпуры. Причем наклонные и вертикальные шпуры на врубовой окружности располагают поочередно. Глубина врубовых шпуров на 10-15% больше глубины остальных. В качестве забойки применяют гранулированный шлак. Рекомендуемая глубина шпуров l при f = 2ч3; 4ч6; 7ч20 соответственно составляет 3 – 2,6; 2,5 – 2,2 и 2,1 – 1,5 м. В последние годы в выработках, проведенных по крепким породам, стали применять шпуры глубиной 4,5 м. и


29-04-2015, 00:47