Проект проведения однопутевого штрека

Проект проведения однопутевого штрека

 

 

Введение

 

Практическое применение подземных сооружений является одной из наиболее актуальных проблем, так как подземное пространство в данном случае выступает как дополнительный источник природных ресурсов.

Наша страна располагает значительными запасами угля, руд черных и цветных металлов, имеются месторождения редких и благородных металлов, калийных солей и фосфатных руд, асбеста, графита, серы и др. полезных ископаемых.

Угольная промышленность занимает одно из ведущих мест в народном хозяйстве нашей страны. Уголь применяется в большинстве отраслей народного хозяйства. Развитие химии, металлургии, энергетики зависит от обеспеченности их углем.

Важное народнохозяйственное значение имеют полное извлечение полезных ископаемых из недр, рациональное и комплексное их использование, максимально возможное извлечение ценных компонентов на всех стадиях переработки.

Данный курсовой проект предусматривает состояние плана проведения однопутевого штрека. В процессе работы необходимо решить все технические, технологические и организационные вопросы прохождения проектируемой горной выработки. Для этого нужно изучить научные методики разработки месторождений твердых полезных ископаемых, что достигается путем обобщения длительного опыта действующих предприятий; технико-экономического анализа статистических зависимостей, инженерных, аналитических и вариантных решений; изучения закономерностей физических процессов, протекающих в толще полезных ископаемых и вмещающих пород при ведении горных работ; освещение вопросов охраны труда, правил безопасности, охраны недр и окружающей среды; освобождения рабочих от тяжелого физического труда в подземных условиях, на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, применения технологии выемки без постоянного присутствия рабочих в забое; использования знаний, полученных при изучении экономических дисциплин.

 

 

Обоснование принятых решений. Выбор средств механизации горнопроходческих работ

 

В зависимости от физико-механических свойств пород и главным образом их прочности строительство подземных сооружений осуществляется буровзрывным и комбайновым способами.

Учитывая заданные условия: крепость пород f = 4-6, проводимая выработка - однопутевой штрек, для обеспечения заданной формы и размеров целесообразно применить буровзрывной способ проходки.

Буровзрывной способ включает следующие технологические процессы: бурение шпуров, их заряжание и взрывание зарядов, проветривание выработки, осмотр и приведение забоя в безопасное состояние, погрузку и транспортирование породы, возведение крепи - основные операции, а также настилку рельсового пути, монтаж труб вентиляции, сжатого воздуха и водоотлива, устройство водоотводной канавки - вспомогательные операции.

Качественное производство буровзрывных работ (БВР) во многом определяет эффективность и экономичность строительства горных выработок, поэтому необходимо правильно определить и произвести рациональный выбор элементов буровзрывного комплекса по каждой механизированной операции.

Для бурения шпуров: самоходная бурильная установка универсального действия БУР-2; погрузки взорванной горной массы: погрузочная машина ППН-1с на колесно-рельсовом ходу. Учитывая категорию выработки по газу и пыли, для откатки груженых вагонеток применяем электровозы 4КР. Погрузка горной массы производится в вагонетки типа ВГ-3,3, емкостью 3,3 .

 

 

Выбор типа ВВ

 

Таблица 2 Характеристика взрывчатых веществ

Класс	Тип	Плотность, г/см Работоспособность, см Бризантность, ммТеплота взрыва, кДж/кгДиаметр патрона, ммМасса в патроне, г
III	Аммонит Т-19	1,1	270	16	4000	36	300

 

Определение глубины шпуров

Длина шпура:  м;

 

где V - скорость проведения выработки - 70м/мес

Тц - продолжительность смены - 2 смены

b - количество смен в сутки по проходке выработки - 4 смены

m - количество рабочих дней для проходческой бригады в месяц - 25 дней =0,9

Т.к. , то

 

Расход ВВ на взрыв (теоретический расход ВВ)

, кг

 

где V - объем пород, который планируется раздробить в результате взрыва, м ;

q - удельный расход ВВ, кг/м

 

Распределение ВВ по шпурам

а) Средняя величина заряда в шпуре:

,

 

кг, где - расход ВВ на взрыв(теоретический), кг

N - количество шпуров, шт.

б) Величина заряда во врубовых, отбойных и контурных шпурах:

 

 

в) Масса заряда в шпуре должна быть кратна массе патрона

 

 

m - масса патрона, кг

Расстояние между шпурами

Расстояние между рядами отбойных и врубовых шпуров:

 

 

где n - число поверхностей обнажения (n=1 для врубовых шпуров; n=2 для отбойных шпуров); е - относительная работоспособность применяемого ВВ;  , где А - работоспособность ВВ, см .

Расстояние между отбойными шпурами в ряду принимают равным (0,8-1,0)W =73,8см.

Расстояние между смежными оконтуривающими шпурами в боках и кровле выработки при f>8 . Расстояние между оконтуривающими шпурами в почве выработки: (0,6-0,7) .

 

Бурение шпуров

 

Бурение шпуров как один из главных технологических процессов по времени и трудоемкости работ занимает от 25 до 40% общей продолжительности и трудоемкости проходческого цикла. Процесс может осуществляться электросверлами и перфораторами (ручными и колонковыми) и бурильными установками. При выборе бурильной установки необходимо учитывать ее производительность, а также, чтобы условия ее работы удовлетворяли исходным данным задания.В данном случае рационально использовать бурильную установку с пневматическим приводом: БУР-2.

 

Таблица 3

Параметр	Значения
Площадь сечения выработки вчерне, м2	8-25
Диаметр шпура, мм	42
Глубина бурения, м	-
Максимальный коэффициент крепости пород	16
Количество бурильных машин	2
Способ бурения	Универсальный
Угол наклона выработки, градусы	3
Тип механизма передвижения	Колесно-рельсовый
Установленная мощность, кВт	12,5
Основные размеры в транспортном положении, м ширина высота длина	1,3 1,5 7
Масса, кг	6500

 

При бурении установкой БУР-2 два человека находятся на пульте управления и один - у забоя. Остальные проходчики во время бурения шпуров занимаются затяжкой ранее поставленных рам и устройством водоотливной канавки.

Уборка породы

 

При проведении горизонтальных выработок буровзрывным способом уровень механизации погрузки породы составляет 95-98%.Внедрение высокопроизводительных породопогрузочных машин позволяет уменьшить трудовые затраты и время погрузки породы до 30-35% трудозатрат и времени общего цикла работ.

Выбор типа погрузочных машин обусловливается производственно-техническими и горно-геологическими условиями. В горнорудной промышленности наиболее типичны выработки ограниченных сечений, а пересекаемые породы достаточно прочны и почти всегда абразивны. Для этих условий более целесообразно применение машин типа ППН - погрузочная, периодического действия с нижним захватом. Машина ППН-1с на колесно-рельсовом ходу; в качестве рабочего органа выступает ковш.

Погрузочная машина ППН-1с

 

Таблица 5

Минимальное сечение выработки в свету	6
Фронт погрузки, м	2,2
Производительностьпогрузки,м3/мин	0,8
Вместимость ковша, м3	0,2
Коэффициент крепости пород	любой
Мощность двигателя, кВт	17,7
Тип механизма передвижения	Колесно-рельсовый
Габариты: (м) ширина высота в рабочем положении длина	1,25 1,5 2,25
Масса, кг	3500

 

Принцип работы машины ППН-1с заключается в том, что машина с прицепленной к ней вагонеткой и опущенным ковшом по рельсам подъезжает к взорванной породе. За счет напорного усилия, создаваемого механизмом передвижения, ковш внедряют в породу. После его заполнения включают механизм подъема и породу из ковша разгружают в вагонетку: при помощи многорядной цепи, навиваемой на барабан, ковш поднимается благодаря перекатывающимся кулисам и выгружает породу через лоток, имеющийся в его задней части. Одновременно погрузочную машину с вагонеткой перемещают от забоя. Затем ковш опускают, а машину перемещают к взорванной породе и производят следующее заполнение ковша. Для лучшего заполнения ковша целесообразно при его внедрении в породу производить встряхивание, что осуществляется толчкообразным включением двигателя подъема ковша. Обратное движение ковша осуществляется под влиянием его собственного веса. Далее цикл погрузки повторяется. После загрузки вагонетки ее заменяют на порожнюю.

Учитывая категорию выработки по газу и пыли, при откатке горной массы применяем аккумуляторный электровоз в рудничном исполнении повышенной надежности - 4 КР.

Характеристика электровоза 4КР

 

Таблица 6

Сцепная масса, т		4,25
Ширина колеи, мм		900
Жесткая база, мм		900
Основные размеры, мм	Длина	3120
	Ширина	1300-1515
	Высота	1515

 

При заданной емкости вагонетки 3,3 м² для транспортировки горной массы используем вагонетки: ВГ-3,3. Этот вид имеет глухой неопрокидной кузов с полукруглым днищем, приваренным к раме.

Определение количества вагонеток, необходимого для уборки всей горной массы за цикл:

 

где S_вч - площадь выработки вчерне;

l_ц - продвижение забоя за цикл;

k_разр - коэффициент разрыхления породы, k_разр =2;

V_ваг - емкость одной вагонетки;

k_запл - коэффициент заполнения вагонетки, k_запл =0,9;

вагонеток

 

Крепление горных выработок

 

Технология крепления горных выработок - это совокупность приемов и операций по возведению инженерных конструкций, предназначенных для обеспечения устойчивого состояния подземных сооружений в течение всего срока их службы. Учитывая, что крепь горных выработок оказывает воздействие на протекание геомеханических процессов в породном массиве, вмещающем выработку, можно целенаправленно влиять на происходящие в нем процессы, устанавливая конструкции крепи на различном расстоянии от забоя выработки и через определенные промежутки времени после создания породного обнажения. Поэтому время и место установки крепи относят к важнейшим технологическим параметрам крепления горных выработок.

Крепь является главным конструктивным элементом, а работы по ее возведению являются наиболее ответственными и весьма трудоемкими. Уровень механизации этих работ значительно ниже, чем остальных горнопроходческих работ. В результате этого относительные затраты времени на крепление выработок составляют более одной трети общей продолжительности основных операций проходческого цикла, достигая 36%.

Около 35% протяженности выработок, проводимых за год в горнодобывающих отраслях промышленности, крепят деревом. В этом случае основным видом крепи является неполная крепежная рама, состоящая из верхняка и двух стоек. Тип и конструкцию крепи выбирают в зависимости от требуемого срока службы выработки, горно-гидрогеологических условий. Крепь должна обеспечить надёжность работы в течение всего срока эксплуатации выработки, минимальную стоимость и трудоёмкость работ при её возведении, минимальный приток воды и минимальное аэродинамическое сопротивление воздушной струе. Древесина обладает небольшой плотностью и значительной стойкостью к агрессивным водам. Однако она недолговечна из-за гниения, сгораема, характеризуется сравнительно небольшой прочностью и в естественном виде имеет форму прямолинейных элементов. Деревянная крепь предназначена для крепления горных выработок на шахтах, разрабатывающих пласты на малых и средних глубинах. Сечения горных выработок, закрепленных деревянной крепью, разрешены для условий проведения их в породах и по углю с подрывкой пород, не склонных к пучению с крепостью f = 3-9. В качестве крепежного леса применяют сосну.

Бока и кровлю обирают по контуру выработки до проектного сечения вчерне, после чего размечают и долбят лунки под стойки или канавки под лежни. Породу из лунок или канавок выбрасывают на почву выработки и грузят в вагонетки или используют для забутовки пустот за крепью. Стойки, установленные в лунки, прихватывают скобами, равными шагу крепи, к ранее установленной раме. Установленную раму предварительно расклинивают. Правильность установки рамы проверяют по направлению и окончательно расклинивают в замках деревянными клиньями. После затяжки кровли и боков устанавливают распоры между рамами (при креплении вразбежку). Пространство между затяжками и породными стенками равномерно и плотно заполняют породой. Расстояние между арками принимают равным 0,95 м. Возведение постоянной крепи проходит вручную. Отставание временной крепи от забоя составляет 3 м.

Настилка рельсовых путей

 

Для размещения и обмена проходческих машин в призабойной зоне настилаются временные пути с укладкой шпал непосредственно на почву выработки. В дальнейшем временные рельсовые пути заменяются постоянными. Постоянный рельсовый путь настилается одновременно с проведением горной выработки с отставанием забоя до 100 м участками длиной кратной длине рельсов. Основанием пути служит порода подошвы выработки. Верхнее строение состоит из балластного слоя, шпал, рельсов и скреплений.

Работы по настилке рельсовых путей проводят в следующей последовательности: устанавливают отвесы по продольной оси пути, на стойках крепи отмечают реперы горизонтальной планировки, раскладывают шпалы на 3 - 4 звена рельсов, на них укладывают рельсы и подкладки, рельсы костылями крепят к шпалам и соединяют между собой планками, засыпают первый слой балласта, проводят рихтовку шпал по горизонтальным реперам и подбивку балласта под шпалы. Засыпают второй слой балласта на 2/3 высоты шпалы. Толщину балластового слоя при рельсах типа Р-24 принимают равной 190 мм. Ширина колеи проверяется путевыми шаблонами. Длина отрезка рельса 8 м.

Техническая характеристика рельсов Р-24

 

Таблица 7

Параметр	Значение
Масса,кг/м	24,04
Высота,мм	107
Ширина, мм подошвы головки	92 51
Толщина шейки, мм	10,5
Площадь поперечного сечения,см2	32,7

 

Прокладка труб и кабелей

 

При строительстве подземных сооружений необходимо прокладывать трубопроводы и кабели различного назначения. Их прокладывают так, чтобы их не мог повредить подвижной состав не только при нормальном движении, но и в случае его схода с рельсового пути, чтобы они не мешали проходу людей, и чтобы было удобно их обслуживать. Поэтому трубы и кабели прокладывают в верхней части выработки. Принятые прорезиненные трубы подвешивают на крючьях к туго натянутому тросу d = 5-6мм. Для уменьшения провисания труб трос закрепляется на крепи через 4-5 м.

Силовые кабели подвешивают к металлической крепи эластично на брезентовой ленте в таком месте выработки, где в случае обрыва подвески кабель не попал бы на рельсы. Расстояние между подвесками не более 3 м.

Наращивание вентиляционных труб в забое производится в следующем порядке:

-  навешивается пятиметровое звено;

-  по мере продвигания забоя его заменяют десятиметровым;

-  опять наращивают пятиметровое звено;

-  оба звена заменяют серийными двадцатиметровыми.

Маркшейдерское обслуживание

 

Все горные выработки необходимо проводить в соответствии с утвержденным проектом или планом развития горных работ данного предприятия. Контроль за проведением выработок осуществляется маркшейдерской службой предприятия. Одной из основных задач геодезическо-маркшейдерской службы является выполнение комплекса работ по геометрическому обеспечению строительства в соответствии с технической проектной документацией, утвержденной в установленном порядке.

При ведении горных работ геодезическо-маркшейдерская служба обеспечивает:

-  контроль соответствия строительства проектам, календарным планам, объемам и скоростям;

-  задание проектных направлений и уклонов выработке;

-  систематическую проверку направления, уклона, профиля и размеров выработки;

-  выполнение ежемесячных маркшейдерских замеров и контрольный Учет объемов выполненных работ;

-  ведение установленного обязательного комплекта геодезической и маркшейдерской документации и пополнение этой документации в установленные сроки.

Исходя из необходимых параметров, в процессе проходки маркшейдер проверяет, проводится ли выработка по заданному направлению.

График организации работ

 

Проведение горной выработки состоит из ряда взаимосвязанных рабочих процессов. Проходка - процесс цикличный (круговой), так как забой выработки продвигается на определенное расстояние (1 - 3 м) только после выполнения необходимого комплекса рабочих процессов. Комплекс повторяется до тех пор, пока выработка не будет пройдена на заданное расстояние. Полный комплекс периодически повторяющихся рабочих процессов, обеспечивающий подвигание выработки на одну заходку, называется проходческим циклом.

Проходческие (рабочие) процессы можно выполнять последовательно или прибегать к их частичному совмещению, когда основная часть рабочих процессов выполняется последовательно, а другая часть - одновременно (параллейно) с некоторыми из них. При последовательном выполнении, когда каждый последующий процесс начинается после завершения предыдущего, организация работ обычно наиболее проста, достигается высокая производительность труда рабочих, однако темпы проведения выработки ниже, чем при частичном совмещении процессов. Такая организация работ целесообразна при одновременной проходке нескольких выработок (обеспечивается наилучшее использование квалифицированных рабочих) а также при проведении таких выработок, где трудно совместить отдельные процессы и операции (вертикальные и некоторые наклонные выработки, выработки малого поперечного сечения).

Частичное совмещение процессов позволяет повысить темпы проходческих работ. При этом, наряду с основными, обычно выполняются некоторые вспомогательные процессы (проведение водоотливной канавки, перестилка временного пути на постоянный, наращивание труб и кабелей и т.д.). Иногда для повышения темпов проходки выработки совмещают и отдельные основные процессы, например бурение с креплением. При частичном совмещении рабочих процессов высокие темпы проходки достигаются при незначительном усложнении организации работ.

Проходческие работы обычно выполняются в течении двух рабочих смен в сутки. При необходимости достижения максимальных темпов проходки работы ведутся круглосуточно.

Поскольку проходка тесно связана с другими видами работ, выполняемых в геолого-разведочной партии и на горных предприятиях, проходческий цикл должен укладываться в целое число смен. Это условие легко выполняется, если глубина отбойных шпуров (от которой зависят объемы работ практически всех проходческих процессов) увязывается с принимаемой организацией работ, т.е. заранее определяется из условия выполнения цикла в целое число смен.

Для проведения выработок организуется проходческая бригада, в состав которой включаются все рабочие, занятые на проходке выработки в течение одних суток. Лучшие результаты обеспечивает комплексная проходческая бригада с совмещением профессий (каждый рабочий такой бригады должен владеть несколькими профессиями). Проходчики, одновременно выполняющие конкретный рабочий процесс, объединяются в звено. Число рабочих в звене принимается с учетом возможности их размещения в забое выработки и условий обслуживания соответствующих горных машин. В последнем случае состав звена определяется по нормативным справочникам ЕНВ или по техническим характеристикам машин. Для упрощения организации работ и ликвидации непроизводительных затрат времени (простоев) состав звена при совмещении профессий рекомендуется сохранять постоянным в течение рабочей смены. Организация работ является одним из самых главных факторов повышения технико-экономических показателей. Принимаем суточный режим - 4 смены. Ремонтные и подготовительные работы выполняются в выходные дни. Продолжительность работы в подземных условиях - 6 часов в смену при 6 рабочих днях в неделю (25 рабочих дней в месяц).

 

Рассчитаем максимальная продолжительность цикла составляет:

где t_см - длительность рабочей смены;

n_p - количество рабочих дней в месяц;

m - количество рабочих смен в сутки;

l_ц - подвигание забоя за цикл, м;

Проект проведения однопутевого штрека

 

 

Введение

 

Практическое применение подземных сооружений является одной из наиболее актуальных проблем, так как подземное пространство в данном случае выступает как дополнительный источник природных ресурсов.

Наша страна располагает значительными запасами угля, руд черных и цветных металлов, имеются месторождения редких и благородных металлов, калийных солей и фосфатных руд, асбеста, графита, серы и др. полезных ископаемых.

Угольная промышленность занимает одно из ведущих мест в народном хозяйстве нашей страны. Уголь применяется в большинстве отраслей народного хозяйства. Развитие химии, металлургии, энергетики зависит от обеспеченности их углем.

Важное народнохозяйственное значение имеют полное извлечение полезных ископаемых из недр, рациональное и комплексное их использование, максимально возможное извлечение ценных компонентов на всех стадиях переработки.

Данный курсовой проект предусматривает состояние плана проведения однопутевого штрека. В процессе работы необходимо решить все технические, технологические и организационные вопросы прохождения проектируемой горной выработки. Для этого нужно изучить научные методики разработки месторождений твердых полезных ископаемых, что достигается путем обобщения длительного опыта действующих предприятий; технико-экономического анализа статистических зависимостей, инженерных, аналитических и вариантных решений; изучения закономерностей физических процессов, протекающих в толще полезных ископаемых и вмещающих пород при ведении горных работ; освещение вопросов охраны труда, правил безопасности, охраны недр и окружающей среды; освобождения рабочих от тяжелого физического труда в подземных условиях, на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, применения технологии выемки без постоянного присутствия рабочих в забое; использования знаний, полученных при изучении экономических дисциплин.