Строительство вертикальных выработок
Строительство башенного копра проектом не предусматривается. Проектируемый вспомогательный ствол служит в основном для целей улучшения проветривания шахты, а также выдачи породы, спуска-подъема людей, оборудования и материалов. Поэтому для его быстрого оснащения к проходке целесообразно использовать модифицированную схему V, позволяющую значительно сократить время на оснащение ствола до 6 месяцев. Читать ещё >
Строительство вертикальных выработок (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования Российской Федерации МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет РПМ Кафедра строительства подземных сооружений и шахт Курсовой проект на тему:
" Строительство вертикальных выработок"
Выполнили:
ст. группы СП-1−06
Нгуен К.Х.
Проверил:
проф. Франкевич Г. С.
Москва 2010
- 1. Выбор технической схемы строительства ствола и варианта его оснащения
- 2. Расчет устойчивости пород и нагрузок на крепь, выбор типа и расчет крепи
- 2.1 Расчет устойчивости породы
- 2.2 Расчет крепи ствола
- 3. Расчет параметров буровзрывных работ
- 3.1 Выбор взрывчатого вещества и средств взрывания
- 3.2 Определение диаметра шпура и конструкции заряда
- 3.3 Удельный расход ВВ
- 3.4 Определение количества шпуров
- 3.5 Схема расположения шпуров в забое ствола
- 3.6 Определение общего количество ВВ на цикл Q и массы заряда в шпурах qш.
- 4. Выбор бурового оборудования и определение производительности и времени бурения шпуров
- 5. Расчет количества воздуха для проветривания ствола и выбор вентиляционной установки
- 6. Расчет производительности и времени погрузки породы
- 7. Расчет производительности проходческого подъема
- 8. Расчет трудоемкости работ проходческого цикла и разработка графика организации работ
1. Выбор технической схемы строительства ствола и варианта его оснащения
Учитывая значительную глубину проектируемого ствола (Н=750м) и небольшую среднюю крепость пересекаемых пород (f=4), наиболее целесообразно в этом случае использование совмещенной технологической схемы. Последовательная схема в данных горно-геологических условиях не применяется, а применение параллельно-щитовой технологической схемы затруднено незначительной прочностью и трещиноватостью вмещающих ствол пород, что может привести к заклиниванию щита-оболочки и его повреждению.
Строительство башенного копра проектом не предусматривается. Проектируемый вспомогательный ствол служит в основном для целей улучшения проветривания шахты, а также выдачи породы, спуска-подъема людей, оборудования и материалов. Поэтому для его быстрого оснащения к проходке целесообразно использовать модифицированную схему V, позволяющую значительно сократить время на оснащение ствола до 6 месяцев.
Первоначально ствол проходится с использованием проходческого шахтного копра и передвижной подъемной машины МПП-9, которая позволяет осуществлять проходку ствола до глубины 370 м с погрузкой породы в бадьи емкостью до .
В это же время на поверхности монтируется постоянная подъемная машина и начиная с глубины 370 м и до конечной глубины ствола 750 м проходка ствола осуществляется с ее помощью. При этом передвижная проходческая машина демонтируется и проходческий копер переоборудуется.
2. Расчет устойчивости пород и нагрузок на крепь, выбор типа и расчет крепи
2.1 Расчет устойчивости породы
В зависимости от полученной категории устойчивости выбирается конструкция крепи вертикальных стволов. В породах I, II и III категорий устойчивости в стволах с жесткой армировкой для протяженных участков ствола вне зоны влияния очистных работ и водоносных горизонтов применяется монолитная бетонная крепь из бетонов классов В15, В20 и В25. Так как С>3 — категория устойчивости II (среднеустойчивые), то расчет крепи ствола производится следующим образом.
2.2 Расчет крепи ствола
— нормативное давление горных пород на крепь. При
Определяем соотношение
следовательно, необходимо определить давление подземных вод по формуле:
Отсюда расчетное горизонтальное давление:
Общее давление на крепь ствола:
Толщина бетонной крепи класса В20 составит:
Принимаем
Проверим остаточный водоприток в ствол в результате возможной фильтрации воды через бетонную крепь
Полученная толщина крепи позволяет определить размеры проектируемого ствола вчерне и проходке.
шпур бурение строительство порода
3. Расчет параметров буровзрывных работ
3.1 Выбор взрывчатого вещества и средств взрывания
Пылегазовый режим шахты II, а коэффициент крепости пород равен:, то взрывчатое вещество принимаем IV класса — Аммонит T-19. За средство взрывания принимаем электродетонаторы ЭД-8ПМ — для врубовых шпуров и ЭДКЗ-ПМ-15 — для отбойных и оконтуривающих шпуров с интервалом замедления 15 мс.
3.2 Определение диаметра шпура и конструкции заряда
Оценивая преимущества и недостатки шпуров разного диаметра, выбираем наиболее оптимальный диаметр:, а диаметр шпура. При проходке ствола будем принимать колонковую конструкцию заряда, патрон боевик располагается первым от устья ствола. Т.к. диаметр патрона 36 мм, то масса ВВ в патроне составляет 3,0 Н, ориентировочная длинна 210 мм.
Отношение длины заряд к длине шпура :
3.3 Удельный расход ВВ
кг/м3
где q1 - коэффициент взрываемости горной породы;
— коэффициент структуры породы; , — коэффициент зажима породы при взрывании;
Sвч — сечение выработки вчерне, м2
м, Sвч = 41,8 м2,
— коэффициент работоспособности ВВ;
А — работоспособность применяемого ВВ
А = 280 см3,
— коэффициент, учитывающий диаметр патрона ВВ;
кг/м3
Принимаем среднее значение исходя из результатов расчета и табличных значений (по таб. 4.5) и по таб. 4.6 q=0,9 кг/м3
кг/м3, кг/м3
3.4 Определение количества шпуров
шт
где — удельный расход ВВ, кг/м3
Sвч — площадь сечения ствола вчерне, м2
— диаметр патрона ВВ, м
— плотность ВВ в патронах, кг/м3
— коэффициент заполнения шпура
— коэффициент плотности ВВ в шпурах при заряжании
, ,
шпуров
Т.к. диаметр ствола в чернее 7,3 м и количество шпуров 85 шт., то по табличным данным число окружностей получается равным 4. Так как для бурения шпуров предполагается использовать бурильную установку БУКС-1 м, принимаем глубину шпуров. Количество шпуров по их типам, диаметры окружностей, на которых располагаются шпуры, количество шпуров на каждой окружности и расстояния между шпурами определим на основании табл. 4.10. Расчет ведем в табличной форме, и его результаты заносим в таблицу:
Таблица
Тип шпуров | Диаметры окружностей, м | Расстояние между окружностями, м | Количество шпуров в окружности, шт. | Расстояние между шпурами, м | |
Врубовые | 3,9 — 2,5 = 1,4 | ||||
Отбойные | |||||
5,1 — 3,9 = 1,2 | |||||
Отбойные | |||||
6,8 — 5,1 = 1,7 | |||||
Оконтури-вающие | |||||
Фактическое количество шпуров N = 90 несколько больше полученного по расчету.
3.5 Схема расположения шпуров в забое ствола
Принимаем расположение шпуров по 4 окружностям. На первой, внутренней, будут располагаться врубовые шпуры, на второй и третьей — отбойные, на четвертой, внешней, окружности — оконтуривающие шпуры. Применяем призматический вруб, так как породы средней крепости .
3.6 Определение общего количество ВВ на цикл Q и массы заряда в шпурах qш.
Общий расход ВВ на цикл определяется по формуле:
кг
Средняя масса заряда каждого шпура составляет:
кг
Фактическая величина шпуров принимается:
врубовые кг
обойные кг
оконтуривающие кг
Определим массы заряда и числа патронов в шпуре по их типам:
Таблица
Тип шпуров | Масса заряда в шпуре, кг | Количество патронов в шпуре, шт. | Фактическая масса заряда в шпуре, кг | Фактический коэффициент заполнения шпура, | |
Врубовые | |||||
Отбойные | |||||
Оконтури-вающие | |||||
где — масса одного патрона ВВ, кг;
— длина одного патрона, м.
Отсюда:
кг,
кг, Фактический расход ВВ на цикл составляет:
кг Фактический удельный расход ВВ составляет:
кг/м3
Удельное количество шпуров на 1 м2 площади забоя ствола составляет:
4. Выбор бурового оборудования и определение производительности и времени бурения шпуров
Исходя из диаметра ствола в свету 7,3 м, глубины шпуров м и крепости пород f=4 по табл.5.1 можно выбрать несколько бурильных установок для бурения шпуров. Выбираем БУКС-1у2М. для погрузки породы предполагается использование погрузочной машины 2КС-1МА. Поэтому принимаем две установки БУКС-1у2М.
Производительность бурения шпуров по формуле:
(5.3)
=0,7 — коэффициент одновременности работы бурильных машин
=0,8 — коэффициент надежности установки
— число бурильных машин в установке
Количество перфораторов, одновременно работающих в забое, определяется из выражения:
(5.1)
где — площадь забоя на один перфоратор (принимается 4−5м2 при обычной проходке ствола и 1,5 — 2м2 — при скоростной проходке);
;
— площадь поперечного сечения вчерне.
Каждый перфоратор обслуживает один человек. На каждые 3 — 4 рабочих перфоратора предусматривается один резервный. Средний расход воздуха на один перфоратор 3,5 — 4,0 м3 /мин.
шт.
=3 мин — время вспомогательных работ при бурении 1 м шпура
— механическая скорость бурения шпура диаметром 46 — 52 мм
При f=6 = 1м/мин
При бурении шпуров диаметром 40 — 43 мм скорость бурения увеличивается на 20 — 25%. Общее время бурения шпуров с учетом подготовительно-заключительных работ:
(5.4)
где — число шпуров;
— глубина шпуров, м;
— производительность бурения, м/ч;
— время подготовительно-заключительных работ (40 — 60 мин для бурильных установок и 25 — 30 мин для ручных перфораторов);
.
Время на бурение шпуров составит (формула (5.4)):
.
После бурения шпуров приступают к их заряжанию ВВ. Шпуры заряжают взрывники и проходчики, имеющие «Единую книжку взрывника». Число проходчиков, участвующих в заряжании шпуров, определяют из расчета 7−10 м2 площади забоя ствола вчерне на одного проходчика.
Продолжительность заряжания одного шпура составляет в среднем 6−8 мин. Время заряжания одного шпура патронами диаметром 40 мм, включая забойку шпура гранулированным шлаком, монтаж электросети и ее проверку можно определить по эмпирической зависимости:
мин. (5.5)
Время заряжания одного шпура:
.
Количество проходчиков занятых на заряжании, определяется по формуле:
чел,
где — площадь поперечного сечения вчерне;
— диаметр ствола в свету.
Количество проходчиков занятых на заряжании, составит:
чел.
Общее время заряжания и взрывания:
ч, (5.6)
где — число шпуров;
— число проходчиков, занятых на заряжании;
— коэффициент одновременности работ по заряжанию;
— 25−30 мин — время подготовительно-заключительных работ при заряжании.
Общее время заряжания и взрывания:
После заряжания шпуров монтируется антенна и подсоединяется к магистрали, производится подъем полка на взрывобезопасную высоту (30м от забоя), магистраль соединяется с кабелем взрывания, из ствола на поверхность поднимаются все люди и удаляются из копра, выставляются посты, производится проверка взрывником сопротивления взрывной цепи и осуществляется взрывание
5. Расчет количества воздуха для проветривания ствола и выбор вентиляционной установки
Для проветривания ствола принимаем нагнетательную схему проветривания с подачей воздуха по трубам диаметром 0,8 м.
Расход воздуха для проветривания определяем по всем четырем факторам.
По формуле (6.3) определяем аэродинамическое сопротивление става труб:
По формуле (6.2) находим коэффициент утечек воздуха:
Так как проектируемый ствол относится к глубоким, первоначально определяем критическую глубину ствола по формуле (6.4).
Предварительно определив входящие в эту формулу коэффициенты.
.
.
Так как Нкр = 473 м < Н = 750 м, в формулу (6.1) вместо Н подставляем Нкр.. Определяем расход воздуха по ядовитым газам ВВ (формула (6.1)):
.
Расход воздуха по наибольшему числу людей (6.12):
Расход воздуха по минимальной скорости движения воздушной струи (6.13):
м3/мин.
Используя зависимости (6.7) — (6.11) определяем количество воздуха, необходимое для проветривания ствола по фактору газовыделения.
м3/т.
м3/мин.
м3/мин.
м3/мин.
м3/мин.
Максимальный расход воздуха по ядовитым газам ВВ.
Подача вентилятора:
.
Аэродинамическое сопротивление трубопровода:
.
Давление вентилятора:
.
По значениям и выбираем по табл.6.3 вентилятор осевой с электроприводом ВМ-12м.
6. Расчет производительности и времени погрузки породы
Исходя из заданных глубины ствола Н=750м и его диаметра вчерне 7,3 м для погрузки породы по таб. 7.1 выбираем погрузочную машину 2КС-1МА со средней эксплуатационной производительностью 190.
Объём взорванной породы, подлежащий погрузке, составит:
Где: — площадь ствола в проходке
— длина шпура
— коэффициент использования шпура
Коэффициент для грейферной погрузочной машины 2КС-1МА при глубине шпуров 3 м составляет 0,9.
Погрузка породы производится в бадьи БПС-5 (диаметр бадьи).
По формуле 7.6 определяем коэффициент
Где: — диаметр бадьи, — диаметр грейфера с раскрытыми лопастями
Так как коэффициент крепости по заданию f=4, то. Размеры ствола позволяют использовать в работе две бадьи, принимаем .
Используя формулы (7.4) и (7.5) определяем время погрузки породы в первой фазе:
(7.4)
Где: — время работы машины по погрузке породы в бадью
— технологические простои машины, связанные с маневрами бадьи в забое
— коэффициент, учитывающий неравномерность работы, регламентированный отдых, простои по организационным причинам и т. д., равный 1,15 — 1,2
(7.5)
Где:
— доля породы в первой фазе, — коэффициент разрыхления породы, — техническая производительность машины; , — коэффициент одновременности работы машин, равный 1 при n=1 и 0,75 — 0,8 при n=2
Объём породы в первой фазе нагрузки составляет:
Производительность погрузки породы в I фазе составит:
Эта величина потребуется в дальнейшем для определения производительности проходческого подъема.
Время погрузки породы во второй фазе определим по формуле (7.7), имея в виду, что для повышения производительности применяем пневмомониторы:
Где: чел. — число рабочих, занятых на погрузке породы во II фазе, — производительность одного рабочего по погрузке породы во II фазе
Общее время погрузки составит:
Производительность погрузки породы:
7. Расчет производительности проходческого подъема
Ствол проходится по совмещенной технологической схеме и оборудован двухконцевым подъемом. Продолжительность цикла подъема определяем по формуле:
Число подъемов в час равно n=3600/192=19
Емкость бадей определяем по формуле:
Принимаем бадью типа БПС-5. Определяем суммарный вес бадьи:
Вес породы и воды в бадье:
Концевая нагрузка на канат:
Расчетный вес 1 м каната
По таблице 8.5 выбираем канат диаметром 43 мм, вес 1м — 10,14 кг суммарное разрывное усилие всех проволок в канате 186 000 кг.
Действительный запас прочности принятого каната:
Требование правил безопасности соблюдается.
Статическое окруженное усилие:
Диаметр барабана подъемной машины:
Требуемая ширина барабана подъемной машины:
Выбираем стационарную подъемную машину ЦР-4×3/0,7 с допустимой скоростью подъема 12 м/с и статическим натяжением каната 250 кН.
По таб.8.1 выбираем в зависимости от глубины и диаметра ствола проходческий копер II типа (укосный).
Производительность транспортирования породы на поверхности определяем по зависимости (8.16) — (8.17), принимая расстояние до ствола L=3 км.
Необходимое количество автомашин:
8. Расчет трудоемкости работ проходческого цикла и разработка графика организации работ
Время на крепление ствола монолитным бетоном определяется по следующей зависимости:
Пользуясь таб.9.2 по коэффициенту крепости пород f=4 определяем категорию пород по крепости — III.
Основываясь на данных таб.9.3 — 9.8 рассчитывается трудоемкость операций проходческого цикла в табличной форме
Определяем число проходчиков в комплексной бригаде для выполнения работ одного цикла:
Таблица
Наименование работ | Объем работ | Единица измерения | Vi | Hi | Ki | Ti | |
Бурение шпуров | 90×3=270 | 0,6 | 1,0 | ||||
Погрузка породы | 41,8×1,07x3x0,9=120,7 | 120,7 | 0,47 | 1,43 | |||
Крепление бетоном | (41,8×1,07−38,5) x4=25 | 0,7 | 0,6 | 10,5 | |||
Монтаж воздушно — силовых труб | 4x3x0,9=10,8 | 10,8 | 0,67 | 1,25 | |||
Установка вентиляционных труб | 1x3x0.9=2,7 | 2,7 | 0,67 | 1,25 | 2,26 | ||
Производительность труда проходчиков составит: