Определение размеров поперечного сечения горизонтальной горной выроботки

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО  СЕЧЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ 
 
 
 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПАСПОРТА БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ 
 

  Выбор взрывчатых  веществ (ВВ) и средств взрывания (СВ) 

В исходных данных категория шахты по газу и пыли – ΙΙ, угольный пласт в сечении  выработки отсутствует, тогда принимаем  взрывчатое вещество аммонит АП-5ЖВ. Диаметр патрона d_п=36 мм, длина l_п=210 мм  и вес патрона Р_п=300 г.

В качестве средств взрывания используются электродетонаторы мгновенного и короткозамедленного действия ЭД-8ПМ и ЭДКЗ-ПМ-15 с интервалом замедления 30 мс.

Диаметр патрона  36 мм, следовательно диаметр шпура 40 мм.

Нормируемый коэффициент  заполнения шпура в соответствии с заданными параметрами составляет 0.7 

  Удельный расход  ВВ 

q = q₁ ∙ f₀ ∙ v ∙ e ∙ m , кг/м³

q₁ = 0.1∙f

f – коэффициент крепости породы по шкале проф. М.М. Протодьяконова

q₁ – коэффициент взрываемости породы;

f₀ – коэффициент структуры породы, равен 1.3;

v – коэффициент зажима, учитывающий глубину шпуров и сечение выработки вчерне

v = 6.5/√S_вч = 6.5/√16,75 = 1.59                                                                                                                                                                                  

е – коэффициент  энергетической способности ВВ, е = 450/Р, где Р – работоспособность ВВ, см ³.

m– коэффициент, учитывающий диаметр патрона ВВ, где d_п – диаметр патрона

m =36/d_п = 36/36 = 1

ВВ, мм

q = 1∙1.3∙1.59∙1.4∙1 = 2.9 кг/м³

q₁ = 1 

  Определение количества  шпуров N 

Количество шпуров определяется из условия размещения общего расхода ВВ на заходку и определяется по формуле: 

N =  

где ∆ - плотность  взрывчатого вещества в патроне, определяется по таблице и равна 1000 кг/м³.

а – коэффициент  заполнения шпура, определяемый в зависимости  от d_п и f, в нашем случае а = 0.7

d_п – диаметр патрона ВВ, м;

q – удельный расход ВВ, кг/м³;

S_вч – сечение выработки вчерне, м². 

N = = 69 шт 
 

  Определение длины  шпуров 

В зависимости  от крепости пород, площади сечения  выработки, применяемого проходческого  оборудования и т.д. определяем глубину  шпуров l_ш = 2.2 м. 
 

 Определение массы заряда каждого шпура и фактического расхода взрывчатого   вещества на цикл 

Общий расход ВВ на один цикл составляет

Q = S_вч ∙ q ∙ l_шп , кг

S_вч – площадь сечения выработки вчерне, м²

l_шп – длина шпура, м

q – удельный расход ВВ, кг/м³

Q = 16,75∙2,9∙2,2 = 106,8 кг 

Число оконтуривающих шпуров:

N_ок = P/b+1 , шт

P – периметр выработки, м²

b – расстояние между оконтуривающими шпурами, м

N_ок = 15,44/0,8 +1 = 20 шт 

Число отбойных шпуров:

N_от = N - (N_вр+N_ок)

N – общее число шпуров, шт.

N_вр = 12 шт. – число врубовых шпуров, принимается по таблице в зависимости от крепости пород и площади выработки вчерне.

N_ок – число оконтуривающих шпуров, шт.

N_от = 69 – (12+20) = 37 шт. 

Средняя величина заряда в  шпуре:

q_с = Q/N , кг

q_с = 106.8/69 = 1.54 кг

Q – общий расход ВВ на один цикл, кг

N – общее число шпуров, шт. 

Величина  заряда во врубовом шпуре:

q_вр = 1,15 q_с

q_с – средняя величина заряда в шпуре, кг

q_вр = 1,15·1,56 = 1,8 кг

Величина  заряда в отбойном шпуре:

q_от = q_с = 1,54 кг

Величина  заряда в оконтуривающем шпуре:

q_ок = 0,9 q_с

q_ок = 0,9·1,56 = 1,4 кг 

Фактическое количество патронов во врубовых, отбойных и оконтуривающих шпурах: 

n_вр^ф = q_вр/Р_п, шт

n_от^ф = q_от/Р_п, шт

n_ок^ф = q_ок/Р_п, шт

 

где Р_п – вес патрона, кг. Р_п = 0.3 кг 

n_вр^ф = 1,8/0,3 = 6 шт.

n_от^ф = 1,56/0,3 = 5 шт.

n_ок^ф = 1,4/0,3 = 5 шт. 
 

Фактическая величина заряда каждого  шпура, определяется путем умножения  веса одного патрона  ВВ на фактическое количество патронов ВВ в каждом шпуре: 

q_вр ^ф = n_вр ∙ Р_п

q_от ^ф = n_от · Р_п

q_ок ^ф = n_ок · Р_п 

q_вр ^ф = 6·0,3 = 1,8 кг

q_от ^ф = 5·0,3 = 1,5 кг

q_ок ^ф = 5·0,3 = 1,5 кг 

Определяем  фактический коэффициент  заполнения каждого  шпура:

- для врубовых  шпуров а_вр ^ф = n_вр · l_п/1,2 · l_шп

- для отбойных  шпуров а _от ^ф = n_от ∙ l_п/ l_шп

- для оконтуривающих шпуров а _ок ^ф = n_ок · l_п/ l_шп

Где l_п – длина патрона ВВ

l_шп – длина шпура

n – количество патронов в шпуре

а_вр ^ф = 6 ∙ 0,21/2,64 = 0,47

а _от ^ф = 5 · 0,21/2,2 = 0,47

а _ок ^ф = 5 · 0,21/2,2 = 0,47 

Фактический расход ВВ на цикл: 

Q ^ф = N_вр · q_вр ^ф + N_от · q_от ^ф + N_ок ∙ q_ок ^ф, кг

N – число шпуров

q – величина заряда в шпуре

Q ^ф = 12∙1,8 + 37∙1,5 + 20∙1,5 = 107.1 кг 

Общая длина шпуров составит: 

L_общ = N_вр · l_вр + (N_от + N_ок) · l_шп , м 

N – число шпуров

l_вр – длина врубового шпура

l_шп – длина шпура

L_общ =12·2.7+(37+20)·2.2 = 157.8 м 

Время на заряжание и  взрывание шпуров: 

t_з = + t₃, ч.  

t_з = 0,1 ч. – время на заряжание одного шпура;

φ₃ = 0,75 – коэффициент одновременности работ по заряжанию;

n_з = 6 – количество проходчиков, занятых заряжанием шпуров;

t_пз = 0,5 ч. – время на подготовительно-заключительные операции.

t_з = + 0.5 = 2 ч.  

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БУРЕНИЯ ШПУРОВ. 

В исходных данных к инженерным задачам и в результате решения предыдущих задач получено:

Сечение выработки  в свету S_св = 15,84 м²;

Сечение выработки  вчерне S_вч = 16,75 м²;

Ширина выработки  по почве в свету (в проходке) –  5,089 м;

Высота выработки  в свету (в проходке) – 4,2 м;

Выработка –  горизонтальная, квершлаг;

Крепость вмещающих  пород f = 10;

Максимальная  глубина шпуров l_шп = 2,7 м;

Крепь - металлическая  арочная податливая. 

Исходя из размеров обуриваемого забоя и глубины шпуров, выбираем бурильную установку БУЭ-3. Для нее ширина и высота обуриваемого забоя составляют 5,0 м и 4,1 м.

Так как крайние  оконтуривающие шпуры бурятся на расстоянии 0,1÷0,2 м от породных стенок выработки, то реальная ширина обуриваемого забоя составляет:

5,1 - 2(0,1÷0,2) = 4,7÷4,9 м, а высота

4,2 – (0,1÷0,2) = 4,1÷4,0 м

Для погрузки породы применяем машину типа 2ПНБ-2. 

Определение производительности и времени бурения  шпуров и погрузки породы. 

Производительность  бурения установками зависит  от крепости пород и типа бурильного оборудования и определяется по формуле: 

Q_б = , м/ч 

n – число бурильных машин, n = 2;

К_о = 0,9 – коэффициент одновременности работы машин;

К_н = 0,9 – коэффициент надежности бурильной установки;

∑t = 1 мин/м – время вспомогательных работ при бурении шпуров (забуривание, замена коронок, обратный ход,  переход к бурению следующего шпура и т.д.);

v_м – механическая (машинная) скорость бурения шпуров, м/мин. Определяется по таблице и равна v_м = 0,5 м/мин. 

Q_б = = 32.4 м/ч. 
 

Время на бурение шпуров определяется по формуле: 

Т_б = _, ч 

t_пз – время на подготовительно-заключительные операции к бурению, принимаем t_пз = 0,3ч.

N – общее число шпуров, шт;

l_ш – длина шпура, м;

Q_б – производительность бурения, м/ч. 

Т_б = = 5.75 ч. = 5 ч. 45 мин. 

Погрузка породы производится погрузочной машиной 2ПНБ-2 в вагонетки. В данном случае для определения производительности погрузки пользуемся формулой: 

Q_п =  

φ – коэффициент, учитывающий проведение подготовительных и заключительных работ, простои  машины и т.д., принимаем равным 1,2;

а – коэффициент, учитывающий объем породы первой фазы погрузки, не требующей ручного  труда, а = 0,9;

Q_т – техническая производительность погрузочной машины, м³/ч;

Q_т = 2,5·60 = 150 м³/ч (принимается по таблице);

t_з = 0,01 ч. – время замены груженой вагонетки на порожнюю;

V_в – объем вагонетки, м³; V_в = 3 м³;

К_з = 0,9 – коэффициент заполнения вагонетки;

β = 1,0 – коэффициент, учитывающий совмещение подкидки породы с работой машины;

n_р = 3 – число рабочих, занятых на подкидке породы;

Рп = 1 м³/ч – производительность рабочего по подкидке породы. 

Q_п = = 33 м³/ч.