Буровзрывная технология проведения горизонтальной выработки в однородном массиве

2.6 Расчет электровзрывной сети

Расчет электровзрывной сети производится для последовательной схемы соединения электродетонаторов, как наиболее простой в исполнении при монтаже и проверке неисправности, а также меньшего расхода проводов [3].

В качестве источника  тока принимается взрывная машинка конденсаторного типа ПИВ-100М с напряжением на конденсаторе 610 В и допустимом сопротивлении взрывной сети при последовательном соединении электродетонаторов 320 Ом [3].

В качестве магистральных проводов принимаем медный провод ВП-2 0,7 (2 жилы Æ 0,7 мм, r = 0,038 Ом∙мм²/м, F = 0,38´2 мм²), в качестве соединительных –   медный провод ВП-0,8 (1 жила Æ 0,8 мм , r = 0,0185 Ом∙мм²/м, F = 0,5 мм²) [3].

Cопротивление магистральных проводов [3]

 

где ρ_м – удельное сопротивление материала провода: ρ_м = 0,038 Ом*мм²/м;

F_м – площадь поперечного сечения магистрального провода: мм²;

l_м – длина магистрального провода: составляет м для забоев, отнесенных  к опасным, расстояние от забоя до места укрытия взрывника составляет 200 м [7]), тогда при запасе длины на 10% (запас на натяжение провода) [3]:

 м;

Ом.

Сопротивление соединительных проводов [3]

где l_с – длина соединительных проводов: примем величину, кратную периметру сечения выработки, а именно м;

ρ_с – удельное сопротивление соединительных проводов: Ом мм²/м;

F_с – площадь поперечного сечения проводов: мм²;

 Ом.

Сопротивление электродетонаторов [3]

где n – количество электродетонаторов: n = 30;

– сопротивление электродетонатора вместе с концевыми проводами: = 2,6 Ом;

Сопротивление взрывной цепи [3]

Сила тока I, проходящего через один электродетонатор, должна обеспечивать безотказное взрывание при последовательном соединении [3]:

,

где U – напряжение на зарядном конденсаторе взрывного прибора по его технической характеристике: U = 610 В;

[I] – гарантийное значение тока, обеспечивающего безотказное взрывание: при n ≤ 100 шт. [I] = 1 А;

Следовательно, безотказное  взрывание обеспечивается.

2.7 Расчёт показателей эффективности взрыва

1) Фактический расход ВВ

- на цикл:

;

- на 1 м выработки:

;

- на 1 м³ выработки в свету:

.

2) Объем взорванной породы

- на цикл:

,

где k_р – коэффициент разрыхления породы: при f ≤ 10 k_р = 2 [10];

- на 1 м выработки:

;

- на 1 м³ выработки в свету:

.

3) Допустимое увеличение площади поперечного сечения выработки вчерне:

характеризуется коэффициентом  излишка сечения (КИС):

,

где S_пр, S_вч - площадь поперечного сечения выработки фактическая (в проходке) и проектная (вчерне) соответственно.

Согласно соответствующему нормативному документу [10] для пород с прочностью на сжатие не выше 100 МПа и площадью поперечного сечения свыше 15 м²  величина КИС составляет 90 мм, что соответствует 5%-му допустимому отклонению (увеличению) размера сечения выработки от проектного, т.о. _.

4) Вероятная длина разброса породы с [2] в горизонтальной выработке при числе ступеней взрывания не более 4 [3]:

;

2.8  Расчет производительности бурения

Эксплуатационная производительность бурильной машины типа  БУЭ в выработках при

и прочности породы на сжатие [3]:

, 

где техническая производительность бурения для машины БУЭ при f = 2:

= 170 шпм/ч;

 шпм/ч.

Эксплуатационная производительность буровой установки БУЭ-3 [4]:

,

где - число бурильных машин на установке: ;

- коэффициент, учитывающий снижение  производительности бурения при  одновременной работе двух машин: принимаем ;

 шпм/ч.

3.  Проветривание выработки

Для заданных условий, принимаем нагнетательную схему проветривания.

3.1 Расчет количества воздуха по фактору разжижения ядовитых продуктов взрыва после проведения взрывных работ [3]

Для меньшего расходы  электроэнергии предварительно принимаем диаметр трубопровода .

При длине выработки м, определяют критическую длину [3]:

,

где Q_ВВ – масса одновременно взрываемого ВВ: Q_ВВ = 44,4 кг;

В – газовость ВВ: при взрывании по породе =40 л/кг;

- коэффициент утечек: при диаметре трубопровода 1 м и l = 550 м принимаем =1,49;

- коэффициент турбулентной диффузии: при расположении вентиляционного става в верхнем углу выработки и d_тр = 1 м принимаем = 0,278;

, следовательно, принимаем для расчета ;

 

где t – время проветривания тупиковой части выработки после взрывных работ: максимальная величина = 30 мин [7];

– коэффициент, учитывающий обводненность  выработки: для «сухой» выработки =0,8;

        3.2 Расход воздуха по наибольшему количеству работающих людей в забое:

 

где 6 м³/мин - норма воздуха на одного человека [8];

 – наибольшее число людей,  одновременно работающих в выработке: принимаем = 5;

.

         3.3 Расход воздуха по минимально допустимой скорости движения воздуха [3]:

 

где – минимально допустимая скорость движения воздуха: в газовых шахтах =0,25 м/с [8];

м³/мин.

3.4 Выбор средств проветривания

Исходя из расчетов, максимальное количество воздуха в забой выработки  необходимо подать по минимально допустимой скорости движения воздуха:

м³/мин = 4,3 м³/с.

Подача вентилятора местного проветривания [3]

  м³/с.

3.5 Депрессия вентилятора на максимальную длину гибкого трубопровода [3]

где - аэродинамическое сопротивление труб с учетом потерь воздуха: для труб диаметром d_тр = 1 м типа МУ из хлопчатобумажной ткани чефер с двусторонним покрытием из негорящей резины =36 [3];

 

Исходя их полученных данных = 385 , = 960 Па можно сделать вывод, что под данные условия не подходит ни один вентилятор. Поэтому принимаем решение изменить диаметр трубопровода.

Аналогичный расчет проводим для трубопровода диаметром .

3.6 Расчет количества воздуха по фактору разжижения ядовитых продуктов взрыва после проведения взрывных работ [3]

,

где - коэффициент турбулентной диффузии: при расположении вентиляционного става в верхнем углу выработки и d_тр = 0,8 м принимаем = 0,312;

, следовательно, принимаем для расчета ;

         3.7 Расход воздуха по минимально допустимой скорости движения воздуха [3]

 

м³/мин.

3.8 Расход воздуха по наибольшему количеству работающих людей в забое:

.

3.9 Выбор средств проветривания

Исходя из расчетов, максимальное количество воздуха в забой выработки  необходимо подать по минимально допустимой скорости движения воздуха:

м³/мин = 4,3 м³/с.

Подача вентилятора местного проветривания [3]

  м³/с.

3.10 Депрессия вентилятора на максимальную длину гибкого трубопровода [3]

где - аэродинамическое сопротивление труб с учетом потерь воздуха: для труб диаметром d_тр = 0,8 м типа МУ из хлопчатобумажной ткани чефер с двусторонним покрытием из негорящей резины =56 [3];

Исходя их полученных данных =385 , =1493 Па можно сделать вывод, что невозможно выбрать нужный нам вентилятор, не приняв их последовательное или параллельное соединение, что является нецелесообразным. Принимаем решение уменьшить диаметр трубопровода.

Примем  , тогда

,

где = 0,445 при d_тр = 0,6 м;

=1,32 при  и l = 550 м ;

 

, принимаем для расчета  ;

3.11 Расчет количества воздуха по фактору разжижения ядовитых продуктов взрыва после проведения взрывных работ [3]

.

3.12 Расход воздуха по минимально допустимой скорости движения воздуха [3]

 

м³/мин.

3.13 Расход воздуха по наибольшему количеству работающих людей в забое

.

3.14 Выбор средств проветривания

Исходя из расчетов, максимальное количество воздуха в забой выработки  необходимо подать по минимально допустимой скорости движения воздуха:

Подачу вентилятора  местного проветривания рассчитывают по наибольшему значению потребного количества воздуха [5]:

м³/мин = 4,3 м³/с.

Подача вентилятора местного проветривания [3]

  м³/с = 342 м³/мин.

3.15 Депрессия вентилятора на максимальную длину гибкого трубопровода

где - аэродинамическое сопротивление труб с учетом потерь воздуха: для труб диаметром d_тр = 0,6 м типа МУ из хлопчатобумажной ткани чефер с двусторонним покрытием из негорящей резины =130 [3];

По полученным данным = 342 , = 3100 Па выбираем осевой вентилятор ВМ-6М [3]. Технические характеристики выбранного вентилятора представлены в таблице 17 [12].

Таблица 17

Показатели	Значение
Диаметр рабочего колеса, дм	6
Подача в рабочей зоне, м3/мин	140-480
Давление в рабочей зоне, Па	750-3400
Максимальный КПД вентилятора	0,75
Потребляемая мощность рабочей зоны, кВт	24
Основные размеры, мм:
длина	1050
ширина	730
высота	750
Масса, кг	350

 

Расчетные значения и наносим на график аэродинамических характеристик вентилятора. Точка пересечения значений и попадает в зону коэффициента полезного действия, равного 0,7 (см. рис. 5), что удовлетворяет условию эффективной работы вентиляторной установки: КПД [3].

3.16 Проверка правильности  выбора вентилятора местного  проветривания

Проверим соответствие выбранного типа вентилятора условиям проветривания путем наложения аэродинамических характеристик выбранного вентилятора типа ВМ-6М и вентиляционного трубопровода МУ диаметром d_тр = 0,6 м. Для этого рассмотрим три участка выработки, которые выбрали условно: 100 м, 350 м и 550 м. По произвольно задаваемым значениям подачи вентилятора находим соответствующие значения депрессии , согласно пункту по формуле:

            В результате вычислений, представленных в таблице 18, по полученным значениям строим точки с координатами ( ; ) и соединяем эти точки кривыми, соответствующими определенному участку (рис. 5).

 

Таблица 18: Результаты вычислений при построении аэродинамических характеристик трубопровода.

Длина трубопровода lтр, м	Коэффициент утечек	Аэродинамическое сопротивление  , Н∙с2/м8	Подача вентилятора , м3/мин	Депрессия вентилятора , Па
1 1	2 2	3 3	4 4	5 5
100	1,07	40	100	103
			200	411
			300	924
			320	1052
			340	1187
			360	1331
			380	1483
			400	1643
			450	2080
350	1,22	115	100	255
			200	1020
			300	2296
			320	2612
			340	2949
			360	3306
			380	3683
550	1,32	167	100	341
			200	1363
			300	3066
			320	3489
			340	3938
			360	4415
			380	4919