Буровзрывная технология проведения горизонтальной выработки в однородном массиве

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

кафедра СГП и ПС

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

По дисциплине                     Шахтное и подземное строительство.

                              Строительство горизонтальных и наклонных выработок       

              ^{(наименование дисциплины  согласно учебному плану)}

 

 

 

Тема:  Буровзрывная технология проведения горизонтальной выработки

в однородном массиве.

 

 

 

 

Е

ВЫПОЛНИЛ: студент  гр. ГС-08               _____________                    /Ефанова С.В./

                                                                                                                        ^{(подпись)                                                      (Ф.И.О.)}

 

ОЦЕНКА: _____________

 

ДАТА:       _____________

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель проекта: доцент                     _____________                     /Очкуров В.И./

                                                           ^{(должность)                                      (подпись)                                                      (Ф.И.О.)}

 

 

Санкт-Петербург

2012 год

 

 

 

 

 

 Аннотация

 

 

В курсовом проекте разработан проект проходки горной выработки площадью поперечного сечения в свету 17,2 м². Проходка осуществляется по буровзрывной технологии. По результатам расчета фактическая скорость проходки составила 115 м/мес. Подвигание забоя за цикл 2,25 м. Рассмотрены следующие разделы: выбор комплекта проходческого оборудования, параметры буровзрывных работ, проветривание выработки, параметры погрузки и транспортирования горной массы, возведение постоянной крепи, вспомогательные работы. Продолжительность проходческого цикла составила 11,5 ч. Проходческое оборудование для проведения горной выработки: бурильная установка БУЭ-3, погрузочная машина 1ПНБ-2, призабойный транспорт – вагонетки ВГ-3,3, электровоз 4,5АРП-2М.

Проект включает чертеж формата А1 и пояснительную записку из 58 листов.

 

 

The summary

 

In the course project drafted tunneling mine working cross-sectional area in the light of 17,2 m². Penetration is carried out by drilling and blasting technology. Sinking speed 115 m/ month. Advance of slaughter for a series of 2,25 m. We consider the following topics: the choice set of equipment of the tunnel, the parameters of blasting, airing formulation, the parameters of loading and transportation of rock mass, the construction of a permanent roof supports, auxiliary work. Duration of the tunnel cycle 11,5 hours. Miner equipment for roadway: the rig БУЭ-3, the loader 1ПНБ-2, the bottom hole transport – trolleys ВГ-3,3, electric 4,5АРП-2М. 
 The project includes a drawing of the A1 and the explanatory note of 58 sheets.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

 

 

 

 

Исходные данные

 

Категория шахты – III

Коэффициент крепости пород  по М.М.Протодъяконову – 

Массив трещиноватый, при пересечении основной системы трещин

Линейная плотность  расположения трещин –  трещ./м

Площадь поперечного  сечения выработки в свету – S_св = 17,2 м²

Крепь – КМП-А3, 1,33 арка/м, железобетонная затяжка

Водоприток – «сухая»

Длина выработки – L_выр = 550 м

Скорость проведения выработки – 120 м/мес.

1. Выбор  комплекта проходческого оборудования

1.1 Определение режима работы при проведении выработки

Согласно исходным данным, необходимо выбрать типовое сечение выработки, а также режим проведения выработки.

Исходя из заданного  типа крепи принимаем выработку прямоугольно-сводчатой формы с размерами сечения:

- площадь поперечного сечения в свету; - площадь поперечного сечения в проходке;

- ширина выработки в свету; - ширина выработки в проходке;

- высота выработки в свету; - высота выработки в проходке;

- радиус осевой дуги коробового свода; - радиус боковой дуги коробового свода.

Принимаем режим работы для угольной шахты с основными параметрами:

- число часов в сутки  по проведению выработки  ч

(4 рабочих смены по 6 ч, 1 смена – ремонтно-подготовительная);

- количество рабочих суток в месяц сут.;

- продолжительность проходческого цикла Т_ц кратна продолжительности рабочих смен в сут., выбирается с учетом вышеуказанных параметров режима работы выработки, а также глубины шпуров (см. пункт 1.2)

1.2 Обоснование глубины шпуров и продолжительности проходческого цикла

Глубина шпуров, обеспечивающая заданную скорость проведения выработки [3]

где V_ц – скорость проведения выработки: V_ц = 120 м/месяц;

Т_ц – продолжительность проходческого цикла;     

n_p – число рабочих суток в месяце: n_p = 25 сут (см. пункт 1.1);

t_p – число часов в сутки по проведению выработки: t_p = 24 ч (см. пункт 1.1);

h – коэффициент использования шпуров.

До выполнения расчетов необходимо определиться с величинами некоторых неизвестных параметров:

1) т.к. заданная величина подвигания забоя за цикл не должна превышать 3 м (величина хода автоподатчика для большинства отечественных буровых установок), то зададимся этой величиной, кратной шагу крепи:

согласно исходным данным шаг (плотность ) расстановки крепи составляет 1,33 арки/м, расстояние между рамами равно соответственно 1/1,33 ≈ 0,75 м, тогда принимаем величину заходки, равную трем расстояниям между рамами, т.е. ;

2) при заданной крепости горных пород (f = 5 – породы средней крепости) и при условии залегании массива поперек основной системы трещин, согласно соответствующим рекомендациям [3] принимаем прямой вруб, КИШ которого находится в пределах 0,85-0,95; т.о. принимаем значение КИШ, равное h = 0,85 [3].

По определению  , тогда предварительную среднюю глубину шпуров найдем из выражения:

.

Также при определении  длины шпуров необходимо учесть рекомендации [3], согласно которым забои шпуров не должны выходить за границу зоны максимальных сжимающих напряжений, расположенной на расстоянии (0,4-0,6)В_пр, т.о.:

.

Окончательно принимаем среднюю глубину шпуров .

Согласно соответствующим рекомендациям [3] длина врубового шпура принимается на 10-15 % больше средней длины шпура, т.о. длина врубового шпура составит:

.

Т.о. продолжительность проходческого цикла будет вычисляться:

.

Подставив ранее найденные значения, получим:

.

Окончательно принимаем величину продолжительности проходческого цикла, округлив расчетное значение:

1.3 Выбор средств механизации операции «Бурение шпуров»

Выбор альтернативных бурильных установок производится исходя из наличия рационального способа бурения, возможности размещения бурильной установки в поперечном сечении выработки, соответствия максимальной длины шпура ходу автоподатчика, а также соответствия размеров зон параллельного бурения шпуров и их расположения в поперечном сечении выработки.

При крепости до предпочтительно использование бурильных машин вращательного бурения, в связи с этим, к рассмотрению приняты установки БУР-2, БУЭ-3, БУЭ-3Т [3, 6].

Соответствие технических характеристик бурильных установок условиям проведения выработки приведено в таблице 1 [3].

 

Таблица 1 (пишется на один кегль меньше)

Показатель	Условия проведе-ния	Средства бурения шпуров
		БУР-2	БУЭ-3	БУЭ-3Т
Площадь поперечного сечения, м2	19,4	+	+	+
высота х ширина (в транспортном положении), м		1,50х1,30	1,60х1,30	1,96х1,74
Зона параллельного бурения шпуров (высота х ширина, м)		3,8х5,9	4,2х5,4	4,7х5,0
Коэффициент крепости пород	5	+	+	+
Максимальная глубина бурения шпуров (ход автоподатчика), м		2,75	3,00	3,00
Количество буровых  машин		2	2	2
Тип ходовой части		колесно-рельсовая	колесно-рельсовая	гусенич-ная
Колея рельсового пути, мм	900	900	900	-
Вид используемой энергии		электри-ческая	электри-ческая	электри-ческая

 

1.4 Выбор средств механизации операции «Уборка породы»

В данном случае к рассмотрению приняты погрузочные средства 1ПНБ-2, 2ПНБ-2, 1ППН-5Э. Соответствие технических характеристик погрузочных машин условиям проведения выработки приведено в таблице 2 [4].

 

Таблица 2

Показатель	Условия проведения	Средства погрузки горной массы
		1ПНБ-2	2ПНБ-2	1ППН-5Э
Площадь поперечного  сечения, м2	19,4	+	+	+
минимальные высота х ширина выработки, м	3,87х5,29	+	+	+
высота х ширина в транспортном положении, м		1,25х1,8	1,45х2,0	1,75х1,40
Коэффициент крепости пород	5	+	+	+
Высота разгрузки в транспортное средство, м		2,3	2,6	2,25
Фронт погрузки, м		-	-	4
Максимальный размер погружаемых кусков породы, мм		400	500	400
Допустимое удельное давление на почву выработки, МПа		0,060	0,085	-
Тип ходовой части		гусеничная	гусеничная	колесно-рельсовая
Колея рельсового пути, мм	900	-	-	900
Вид используемой энергии		электричес-кая	электрическая	электричес-кая
Техническая производительность, м3/ч		132	150	75

 

В настоящем разделе курсового проекта погрузочная машина периодического действия с боковой разгрузкой ковша МПК-3 не была рассмотрена в связи с рабочей высотой машины, равной 3,56 м, превышающей допустимую при данных геометрических параметрах выработки [4] (см. рис. 1). Согласно правилам безопасности, между верхняком крепи и подвижным составом (в данном случае – ковшом погрузочного транспорта) должен быть зазор не менее 250 мм [8], а также с учетом податливости крепи КМП-А3, равной 100 300 мм, можно с должной уверенностью судить о том, что данные обстоятельства исключают возможность использования погрузочной машины МПК-3 [8, 9].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Контрольный габарит погрузочной  машины МПК-3 и вагонетки ВГ-3,3

(на один  кегль меньше)

Для данных условий проведения выработки, а именно при III категории шахты по относительной метанообильности (см. исходные данные), принимаем следующий призабойный транспорт:  аккумуляторный электровоз 4,5 АРП-2М-900 (табл.4) [4] (исходя из стоимостного критерия C_{4,5АРП-2М-900} = 8340 руб. [5]). В качестве средства транспортировки принимаю вагонетки типа ВГ-3,3 с глухим кузовом (C_ВГ-3,3 = 415 руб. [5]) (табл. 3) [4].

 

          Таблица 3

Параметр	Значение
Вместимость кузова, м3	3,3
Грузоподъемность, т	6
Колея, мм	900
Жесткая база, мм	1100
Основные размеры, мм: длина по буферам ширина кузова высота	3450 1320 1300
Масса, кг	1290

 

  Таблица 4

Параметр	Значение
Скорость движения, км/ч	6,7
Сцепной вес, кН	45
Тяговое усилие, кН	7
Мощность двигателей, кВт	12
Жесткая база, мм	900
Основные размеры, мм: длина ширина высота	3800 1000 1310
Масса, т	4,5