Строительство вертикальных выработок

Очистка шпуров осуществляется воздушно-водяной струей.

Определяю количество шпуров:

 

 

где: kз – коэффициент заполнения шпура;

        q – удельный расход ВВ на 1 м3;

        Sвч – площадь поперечного сечения выработки вчерне, м2;

        Δ – плотность ВВ;

        dn – диаметр патрона.

 

Число шпуров на 1 м3 площади забоя:

 

 

Минимально необходимое число шпуров:

 

 

 

где, К = 1,2 – коэффициент учитывающий крепость пород при f=10

 

 

Исходя из круглого сечения ствола и угла падения пород, принимаю расположение шпуров по концентрическим окружностям с прямым врубом и буферным шпуром.

Диаметр окружности врубовых шпуров принимаю Дв = 1,8 м.

Диаметр окружности оконтуривающих шпуров составляет:

 

Дк = Двч - 2с,

 

где: с – расстояние от контура выработки до окружности расположения оконтуривающих шпуров, с = 0,2 м.

 

Дк = 6,5– 2·0,2 = 6,1 м.

 

Максимальное расстояние между окружностями (w) и между шпурами в окружности (а) составляет:

 

Число окружностей отбойных шпуров:

 

 

Конструктивно принято n0 = 2 окружности.

Диаметр окружностей отбойных шпуров:

 

Длина шпуров:

- отбойных                   l0 = lзах/η = 3,3/0,85=3,9 м;

- врубовые                    lв = 1,05 · l0 =1,05·3,9 = 4,1 м;

- оконтуривающие       lк = lо – 0,2 = 3,9-0,2=3,7 м.

Распределяем количество шпуров на окружностях:

Минимальное число врубовых шпуров составляет:

 

шп.

 

Принимаем N1=7 шп.

Число шпуров на отбойных и оконтуривающих окружностях:

N2 = n01 = (2…2,5) nв ≈ 14 шт.

N3 = nк = (3…3,5) nв ≈ 21 шт.

N4 = n03 = (4…4,5) nв ≈ 28 шт.

Общее количество шпуров с учетом буферного равно:

N=1+N1+ N2+ N3+ N4=1+7+14+21+28=71 шт.

Величина зарядов шпуров.

Расход ВВ на заходку:

 

Q = q ·Sвч · lср =1,95 · 33,16 · 3,9 = 252,18 кг

 

Средняя величина заряда на один шпур:

 

Qшп = Q/Nшп = 252,18/71 =3,55 кг.

 

Величина заряда буферного шпура:

Qб = (0,3…0,4) Qш = 1,06…1,42 кг; принято Qб = 1,4 кг. Вес патрона ВВ равен 0,4 кг, длина 0,18 м; количество патронов в заряде – 1,4 / 0,4 = 4 шт., длина заряда - 0,18·4 = 0,72 м.

Величина заряда врубового шпура:

Qв = (1,15…1,25) Qш = 4,08…4,43 кг. Принято Qв =4,4 кг. Вес патрона ВВ Ø 0,45 мм равен 0,4 кг, длина - 0,18 м. Количество патронов в заряде – 4,4 / 0,4 = 11 шт., длина заряда - 0,18·11 = 1,98 м; коэффициент заполнения шпура ав=1,98/4,1= 0,48.

Величина заряда отбойного шпура:

Qо = Qш =3,55 кг; принято Qо = 3,6 кг; количество патронов в заряде – 3,6 / 0,4 = 9 шт., длина заряда - 0,18·10= 1,62 м; коэффициент заполнения шпура ао= 1,62/ 3,9 = 0,42.

Величина заряда оконтуривающего шпура:

Qк = (0,8…0,85) Qш =2,84…3,02кг; принято Qк = 3,0 кг; количество патронов в заряде – 3,0/0,4 = 8 шт., длина заряда - 0,18·8= 1,44 м; коэффициент заполнения шпура ак= 1,44 / 3,7 = 0,39.

Фактический расход ВВ на цикл:

Q=Qб+N1Qв+(N2+N3)Qo+N4Qk=1,4+(7·4,4)+(14+21)·3,6+28·3,0=242,2кг

         

 

Таблица 1 – Параметры БВР в песчанике

№ шпуров	Длина шпуров, м	Заряд шпура, кг	Угол наклона шпура к пл. забоя, град	Тип электродетонаторов	Коэф. заполнения шпура, а	Длина забойки, м
1	2,8	1,4	90	ЭДКЗ-ОП	1	2,2
2-8	4,1	4,4	90	ЭДКЗ-ОП	0,48	2,5
9-22	3,9	3,6	90	ЭДЗД-0,5	0,42	2,9
23-42	3,9	3,6	90	ЭДЗД-0,75	0,42	2,9
43-71	3,7	3,0	90	ЭДЗД-1	0,39	2,7

 

Количество шпуров, их расположение и глубина в породах 50 и 100 МПа приняты одинаковыми.

 

Производство и организация буровзрывных работ.

 

Бурение шпуров производится после уборки взорванной породы. Для механизации процесса бурения применяю бурильную установку БУКС-1м. Обслуживают установку три человека. Бурение начинают с оконтуривающих шпуров и ведут к центру по кругу ствола, в последнюю очередь буриться вруб.

После полного обуривания забоя ствола приступают к заряжанию шпуров. Патроны-боевики мастер-взрывник изготовляет на поверхности в специальном помещении, расположенном более 50 м от ствола. В забой взрывчатые вещества опускают в бадьях, а патроны-боевики – в сумке, отдельно от взрывчатых средств. В заряжании шпуров принимают участие мастер-взрывник, его помощник и проходчик, имеющий единую книжку взрывника, которые внесены в путевку мастера-взрывника. После заряжания, проходчики убирают оборудование из забоя, поднимают полок на безопасное расстояние. После этого мастер-взрывник соединяет взрывную цепь с магистральною. Перед взрыванием выставляют посты. Затем с поверхности производят взрывание от напряжения 127В или 220В. Перед взрыванием в обязательном порядке открывают ляды.

 

5. Проветривание и приведение забоя в безопасное состояние

 

Для проветривания забоя ствола принимаю нагнетательный способ проветривания с помощью вентиляторной установки, расположенной на  поверхности (не ближе 20 м от устья ствола) и работающей непрерывно. Воздух в забой подается по трубам из жесткого материала, прикрепленным к крепи или подвешенным на канатах. При данной схеме свежий воздух выходит из става вентиляционных труб и поступает в призабойную часть ствола, где интенсивно удаляет вредные газообразные продукты взрывания.

Для снижения утечек воздуха, увеличения срока службы става вентиляционных труб принимаем металлический трубопровод диаметром 1 м. Для снижения объема вспомогательных операций на концевую часть металлического трубопровода присоединяется гибкий трубопровод такого же диаметра длиной 20 м.

1. Расход воздуха по ядовитым газам ВВ [1]:

 

где t=30 мин - время проветривания забоя после производства БВР;

A = 335 кг - количество одновременно взрываемого ВВ;

b = 40 л/кг - газовость ВВ;

K0 - коэффициент обводнения ствола, K0 = 0,6 [1, с.64];

H - расчетная  глубина ствола, м;

η - коэффициент доставки воздуха.

 

Для глубоких стволов Н = Нс при Нс ≤ Нк, Н = Нк при Нк < Нс.

Критическая глубина ствола:

 

где Кт - коэффициент турбулентной диффузии, Кт = f (l’/(1,5dт));

       l’ = расстояние от конца трубопровода до забоя, 20 м;

       dт = 900 мм - диаметр трубопровода [1, с.63];

       Кт = f [(20 / (1,5·0,9))]; Кт = 0,66 [1, с.64];

       φ - коэффициент, учитывающий влияние обводненности, глубины ствола и температуры пород в стволе на процесс разбавления ядовитых газов в стволе:

 

 

В – показатель степени обводненности пород при притоке воды в ствол 3м3/ч, В = 13 [1, с.65];

tn - естественная температура обнаженных при взрыве пород;

t0 - среднемесячная температура воздуха для июля, 25,70;

 

 

где tзп - средняя температура земной поверхности, 100С;

       Гс - величина геометрической ступени, 35…50 м / 0С;

        Sс - сечение ствола в свету, м2.

 

 

Коэффициент доставки воздуха равен:

где Ку - коэффициент удельной стыковой воздухопроницаемости, равный                для прокладок из резины 0,0006 [1, с.65];

       dт - диаметр трубопровода, 0,9 м;

        lт - длина отдельной трубы, 4 м;

       Нс - длина става труб, 900 м;

        α - коэффициент аэродинамического сопротивления, для металлических      труб ø 900 α = 0,00025 [1, с.65];

       R - аэродинамическое сопротивление става труб:

 

 

 

2. Расход воздуха по наибольшему числу людей в забое:

 

Q = 6·nг = 6·10 = 60 м3 / мин,

 

 где nг - число людей в забое, 10 чел.

3. Расход воздуха по минимальной скорости воздушной струи:

 

Q = 60·Vmin·Sc = 60·0,15·28,26= 254,34 м3 / мин,

 

       где Vmin- минимальная скорость движения воздуха, 0,15 м/с [1].

4. Расход воздуха по тепловому фактору:

 

Q = 20·Vmin·Sc = 20·0,5·28,26 = 282,6 м3 / мин,

где Vmin - минимальная допустимая скорость движения воздуха в выработке по тепловому фактору, 0,5 м/с.

5. Расход  воздуха при пересечении газоносного  пласта:

 

 

где С ≤ 1 % - максимально допустимое содержание СН4 в исходящей струе;

       С0 - содержание метана в поступающей струе, 00;

       Jn - газоносность пласта, (м3 / с) [3, с.78].

 

 

 

где Д4 = 6,5 м;

       m = 1,0 м - мощность пересекаемого пласта;

       х = 3 м3 / т - метаноносность пласта;

       q1 = 0,000083…0,000166 м3 / с - газовыделение с 1 м2 стенки ствола;

       q2=0, 00066…0,00132 м3 / с - газовыделение на 1 т угля, при х < 16 м3 / т;

принимают большее значение q1 и q2.

6. Подача вентилятора по максимальной величине Q:

 

 

7. Депрессия вентилятора:

 

 

где Σhм - сумма потерь давления на преодоление поворотов трубопровода и других местных сопротивлений,

 

где δ - угол поворота трубопровода в рад., δ = πδ0 / 180 = π·90/180=1,57;

      δ0 - угол поворота трубопровода в град., 900 .

      Vср.тр. - скорость движения воздуха в трубопроводе на прямолинейном участке, м / с;

 

 

8. Принимаем по аэродинамическим характеристикам вентилятор ВМЭ-12 [3] который при производительности Qв = 27,44 м3/с имеет статистический напор hв= 4,3 кПа и к.п.д. - 0,7.
9. Дополнительный вентилятор:

 

Qв = 282,6/(0,9·60) = 5,23 м3/с;

Vср.тр. = 5,23/0,636 = 8,22 м/с;

  hт = 0,35·1,572·8,222 = 58,59 Па;

     hв= 1,2 (2,48·5,232+58,59) = 151,71 Па.

 

Принимаем вентилятор ВМ-6М: (Qв = 5,23 м3/с; hв = 151,71 Па; η = 0,76). 

 

Рисунок 3 – Схема проветривания ствола

 

Производство и организация работ по проветриванию и приведению забоя в безопасное состояние.

Наращивание вентиляционного става производится с помощью маневрового каната, пропущенного на нулевой раме внутрь става (рис 6). Наращивание труб производится следующим образом. На верхний этаж подвесного полка с поверхности при помощи специального прицепного устройства опускают очередную секцию (или спарку труб). Затем снимают гибкий трубопровод и опускают полок на необходимое расстояние. После этого закрепляют конец маневрового каната вентиляции к специальному прицепному устройству, закрепленному на очередной секции трубопровода. По команде с полка выключается вентиляция. После чего два проходчика на людской спасательной лестнице, закрепившись спасательными поясами, поднимаются до нижнего края става. Туда же подтягивается навешиваемая секция. Устанавливаются прокладки и при помощи болтов секция прикрепляется к ставу. После окончания монтажных работ проходчики опускаются на полок, опускается маневровый канат, присоединяется гибкий трубопровод и включается вентилятор. После взрывания и проветривания ствола лицом технического надзора, мастером-взрывником осматривается полок и забой ствола. Если явных отказов визуально не обнаружено, горный мастер дает разрешение на спуск рабочих и возобновление работ.