Сооружение штольни в горной местности

Площадь поперечного сечения в свету – это площадь по внутреннему контуру установленной в выработке крепи и верху балластного слоя (проезжей части).

Расчёты размеров и площади сечения в свету горизонтальной выработки с использованием рельсового вида транспорта при прямоугольно-сводчатой форме сечения выполняются по следующей схеме:

Рассчитаем расстояние от почвы до головки рельса:

, где

- толщина балластного слоя под шпалой;

- толщина шпалы;

- высота рельсов марки Р – 24.

Рассчитаем расстояние от почвы до уровня пешеходного трапа:

Рассчитаем высоту вертикальной стенки выработки (в свету):

- высота погрузочной машины ППН – 2 в транспортном положении;

- ориентировочный диаметр вентиляционных труб.

Вентиляционные трубы подвешиваются к стенкам или кровле выработок обычно со стороны, противоположной пешеходному трапу с таким расчётом, чтобы расстояние от них до наиболее выступающей части подвижного состава было не менее 200 мм. В нашем случае вентиляционные трубы подвешиваются на спряжении свода выработки с вертикальной стенкой.

, что соответствует требованиям правил безопасности.

Рассчитаем ширину выработки :

b_min = b_n + m^k + n^k =1,32 + 0,7 + 0,43 = 2,45м, где

b_n = 1320мм = 1,32м- ширина ППН-2;

- ширина свободного прохода для людей;

n^к = 0,25+0,18=0,43м- зазор между оборудованием и боком выработки, с учетом става воды и воздуха.

Определим необходимую высоту выработки по боку (до пяты свода) и полную высоту выработки :

, где

- минимальная высота свободного прохода шириной 0,7 м;

- высота настила из досок (высота трапа).

Высота погрузмашины с поднятым ковшом .

Минимальная высота выработки в свету : , - расстояние от почвы до уровня пешеходного трапа;

- высота вертикальной стенки выработки;

- высота свода;

- высота рельсов марки Р – 24.

Учитывая, что в призабойном пространстве временные рельсовые пути укладываются без балластного слоя на металлических быстросъёмных шпалах диаметром 50 мм, расстояние от головки рельса до кровли составит:

Теперь рассчитаем площадь сечения в свету :

Для однопутной выработки:

По рассчитанной площади сечения в свету далее следует принять ближайшее большее из стандартных сечений (ГОСТ 22940-85) и по его размерам с учётом размеров крепи определить проектную площадь сечения выработки (площадь вчерне).

Принимаем типоразмер сечения ПС – 6,8:

Характеристика выработки:

Для сохранения регламентированных зазоров Правилами безопасности в течение срока службы выработки размеры сечения в свету должны быть приняты с запасом на величину ожидаемых смещений пород и крепи вследствие проявлений горного давления. Ширину выработок также увеличивают на криволинейных участках.

Площадь поперечного сечения вчерне – это площадь по наружному контуру крепи и почве выработки. Площадь поперечного сечения вчерне мы принимаем равным площади поперечного сечения в свету, так как выработка прямоугольно-сводчатой формы, не требующая возведение крепи. Итак : .

Рис. Типовое сечение однопутной прямоугольно-сводчатой формой с локомотивной откаткой породы

Далее полученные данные вносятся в паспорт крепления разведочной выработки, который наряду с другими важнейшими документами, является документом в соответствии с которым осуществляется проходка выработки. Он содержит все необходимые сведения о конструкции крепи и материалах, из которых она изготавливается, способе её возведения и оборудовании, которое при этом применяется.

4. Разработка паспорта буровзрывных работ

Взрывчатыми веществами (ВВ) называются взрывчатые химические соединения или механические смеси ряда химических компонентов, которые в своём составе содержат все необходимые химические элементы для реакции взрывного окисления без притока кислорода извне.

Рекомендуемый способ отбойки пород по СНиП при коэффициенте крепости по шкале М.М. Протодьяконова – взрывание.

Взрывание – процесс детонирования зарядов ВВ в заданной последовательности и в заданный момент времени способами, обеспечивающими безопасность взрыва. Для этой цели используют средства взрывания, с помощью которых начальный импульс передаётся заряду ВВ и, таким образом, возбуждается его детонация.

Взрывные работы при проведении горных выработок выполняются в соответствии с паспортом буровзрывных работ, который состоит из схемы расположения шпуров в забое, табличных показателей по шпурам, технико-экономических показателей взрыва и мероприятий по технике безопасности.

Исходными параметрами для составления паспорта БВР является площадь поперечного сечения выработки и глубина шпуров в комплекте.

Одним из критериев эффективности БВР является величина коэффициента использования шпуров (КИШ). Удовлетворительными значениями КИШ можно считать для монолитных скальных пород ХVI-ХХ категорий – 0,75-0,8. При реализации паспорта БВР, совершенствуя схему расположения шпуров и некоторые другие параметры, добиваются, чтобы фактическое значение КИШ было бы не ниже принятого при проектировании.

Исходным параметром при составлении паспорта БВР является глубина шпуров в комплекте. Определим глубину шпуров исходя из заданной скорости проходки:

l = L /( T * n *к* m * η ) =700/(3*30*1*4*0,8) » 2,5, где

L=700м- проектная длина штольни;

T= 3 мес- время, отводимое на проходку выработки;
m = 4 - число рабочих смен в сутки;

n = 30 - число рабочих дней в месяц

- число циклов в каждой смене;

η - коэффициент использования шпуров.

В связи с малой площадью поперечного сечения выработки бурение шпуров в забои осуществляется с помощью переносного перфоратора типа ПП-54В1. В качестве установочных приспособлений для переносных перфораторов используются пневмоподдержки П-1. Для патронов диаметром 36 мм следует применять в качестве породоразрушающего инструмента съёмные коронки КДП-40-25. Марка твёрдого сплава ВК – 15 или ВК – 11В.

Основные параметры буровой коронки КДП 40-25

Типоразмер коронки КДП-40-25

Диаметр, мм 40

Размеры посадочного конуса, мм 25

Высота коронки, мм 77

Масса коронки, кг 0,5

Буровые коронки КДП-40-25 предназначены для бурения шпуров перфораторами ПП-54В1 в горных породах с коэффициентом крепости f=6÷20 по шкале проф. Протодъяконова. Тип соединения со штангой – конусное. Рекомендуемая область применения: бурение вязких, трещиноватых и абразивных пород.

Буровые штанги предназначены для передачи буровой коронке энергию удара, крутящего момента и осевого усилия подачи. Буровая штанга для перфораторов с боковой промывкой отличается тем, что её хвостовик удлинён для монтажа муфты боковой промывки.

Буровую штангу для перфораторов изготавливают из шестигранной стали марки 55С2 по ТУ 14-1-681-73 с конусным соединением с коронкой.

Диаметр вписанной в шестигранник окружности составляет 25 мм. Буровые штанги с боковой промывкой имеют длину 1,5-5 м с интервалом 0,5 м.

Максимальная длина штанги в комплекте должна быть не менее, максимальной глубины шпуров. Для переносных перфораторов применяются шестигранные штанги с осевым отверстием для промывки. Буровой комплект состоит из 2-4 штанг. Мы выбираем буровой комплект, состоящий из 4-х штанг БШ25-700, БШ25-1600, БШ25-2500, БШ25-3400 длиной 700,1600, 2500, 3400 мм массой соответственно 2,8; 6,3; 9,9; 13,1 кг.

Рассчитаем подвигание забоя за цикл (длина уходки):

Проверочный расчёт: l = l _ух *к*Т * n * m = 2,0*1*3*30*4 = 720м

Длина наклонных шпуров в комплекте:

Врубовые шпуры перезаряжаются на один патрон и их длина:

Итак, длину врубовых шпуров принимаем равной (на 10% больше ).

Определим коэффициент крепости горных пород с поправкой профессора Л.И. Барона на их разрушаемость взрывом

f ^Б = f /3 + [10 f /3] ^1/2 = 12,6

Рассчитаем коэффициенты относительной работоспособности ВВ и учитывающий влияние зажима пород, учитывая, что работоспособность принятого ВВ (аммонал «Скальный №3») :

;

Определяется удельный расход эталонного ВВ на разрушение породы в контурах воронки нормального выброса:

Удельный расход эталонного ВВ по формуле М.М. Протодьяконова:

q₀ = 1.6 e (f/S)^1/2 = 2,0 кг/куб.м

e - коэффициент работоспособности ВВ.

Определяется удельный расчётный расход ВВ:

, где

- коэффициент структуры породы (практически монолитные).

По формуле Н.М. Покровского определяется количество шпуров в забое:

, где

- диаметр шпура;

- плотность ВВ в патроне;

- коэффициент заполнения шпура взрывчатым веществом.

Принимаем 34 шпура. В связи с тем, что бурение шпуров осуществляется переносными перфораторами в выработке с площадью поперечного сечения более 6 м² и согласно рекомендациям, в породах с f=14÷20 и более, эффективнее всего применить вертикально-клиновый вруб, который состоит из 4-10 шпуров, попарно расположенных по двум вертикальным линиям и образующим в пространстве клин. Для уменьшения развала породы и повышения эффективности взрыва по оси вруба бурят 2-4 дополнительных незаряжаемых шпура глубиной в 2 раза меньшей глубины врубовых шпуров.

Рекомендуемое ориентировочное соотношение между врубовыми, отбойными и оконтуривающими шпурами:

В связи с этим принимаем следующее число шпуров в комплекте: врубовых – 8; отбойных – 4; оконтуривающих – 22.

Конструкция зарядов врубовых шпуров

Конструкция зарядов оконтуривающих шпуров

Расчёт ВВ Аммонал Скальный №3 на один цикл:

Средняя масса одного шпурового заряда будет равна:

Расчётная масса заряда врубового шпура должна быть не менее:

Масса зарядов всех врубовых шпуров:

Общая масса зарядов отбойных и оконтуривающих шпуров:

Средняя масса отбойного и оконтуривающего шпуров:

Из условия размещения в шпуре целого числа патронов, количество патронов в каждом шпуре принимаем:

Во врубовом шпуре:

В отбойном шпуре:

В оконтуривающем:

Фактическая масса заряда каждого шпура будет равна:

Длина шпурового заряда (с учётом того, что ВВ занимает всю площадь шпура) составит:

Найдём фактический коэффициент заполнения шпуров взрывчатым веществом:

Для врубовых шпуров:

Для отбойных шпуров:

Для оконтуривающих:

Длина забойки в каждом шпуре составит:

Фактический расход ВВ на цикл составит:

Фактический удельный расход ВВ будет равен:

Объём бурения в цикле составит:

Объём отбиваемой породы за взрыв составит:

Расход ВВ на 1 п.м. выработки:

При выборе схемы расположения шпуров необходимо придерживаться следующих основных положений. В забоях с одной плоскостью обнажения должны предусматриваться врубовые, отбойные и оконтуривающие шпуры.

В горизонтальных выработках из-за удобства бурения предпочтение отдаётся вертикальному клиновому врубу, который применяется в породах однородного строения, а также при наличие вертикальной трещиноватости.

Врубовые шпуры располагаются под углом 60⁰ -70⁰ к плоскости забоя, отбойные под углом 80⁰ -90⁰ и оконтуривающие – под углом 85⁰ -87⁰ с наклоном в сторону проектного контура поперечного сечения выработки.

Площадь, на которой в забое размещаются устья врубовых шпуров, можно принимать равной 5-15% площади поперечного сечения выработки, причём чем крепче порода, тем ближе друг к другу должны быть расположены врубовые шпуры и тем меньше относительный объём врубовой полости. Расстояние между парами врубовых шпуров при диаметре патрона 36 мм и работоспособности 450 см³ 40÷42 см.

Расстояние между устьями врубовых шпуров, сходящихся на клин, определяются из условия расположения в забое бурового оборудования и инструмента (т.е. чтобы ширина выработки позволяла бы пробурить наклонные врубовые шпуры требуемой глубины).

Расстояние между забоями врубовых шпуров, сходящихся на клин, принимается равным 5÷15 см. Расстояние между отбойными шпурами, оконтуривающими и врубовыми, должны быть, не более, преодолеваемой взрывом ЛНС (линии наименьшего сопротивления W – кратчайшего расстояния от заряда до свободной поверхности, образованной взрывом предыдущих зарядов).

По таблице 12 принимаем линию наименьшего сопротивления для данного взрывчатого вещества аммонал «Скальный №3» равной 0,60 м.

У почвы выработки расстояние между шпурами может быть несколько уменьшено, а у кровли, соответственно, несколько увеличено.

Расстояние от контура выработки до устьев оконтуривающих шпуров принимается равным 15÷20 см.

Забои оконтуривающих шпуров, пробуренных вдоль боковых стенок и кровли выработки, должны выступать за контур проектного сечения на 5÷10 см, так как коэффициент крепости по М.М. Протодъяконову f=16.

Оконтуривающие шпуры вдоль почвы выработки всегда заглубляются ниже контура проектного сечения (на 5÷10 см), так как в выработке предполагается настилка рельсовых путей. Врубовые шпуры бурятся длиннее отбойных и оконтуривающих на 10÷15 % (т.е. на 20÷30 см).

Расчёт взрывной сети.

Для производства взрывных работ принимаем электрический способ взрывания с последовательным соединением электродетонаторов с семью степенями замедления. Принятый способ взрывания максимально безопасен для взрывного персонала, а принятая схема взрывания не только проста, но и надёжна т.к. легко позволяет проверить правильность коммутации взрывной сети. В качестве средств взрывания будем применять электродетонаторы марки ЭД-8-Э с жёстким креплением мостика, нормальной мощности, предназначенные для мгновенного взрывания врубовых шпуров, и электродетонаторы короткозамедленного действия марки ЭДКЗ для отбойных и оконтуривающих шпуров (штольня не опасна по газу и пыли).

Техническая характеристика электродетонаторов.

В качестве источника тока для инициирования электродетонатора применяем конденсаторный взрывной прибор КВП-1/100М , который предназначен для инициирования до 100 последовательно соединённых и одиночных электродетонаторов с нихромовым мостиком накаливания нормальной чувствительности при внешнем сопротивлении взрывной сети до 320 Ом. После производства взрыва ключ из прибора


29-04-2015, 00:54