Организация работ проходки рассечки

2. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОРОД НА КОНТУРЕ СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ, ОБОСНОВАНИЕ ФОРМЫ СЕЧЕНИЯ И КОНСТРУКЦИИ КРЕПИ, РАСЧЁТ СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ В СВЕТУ

Форму поперечного сечения выработки выбирают в зависимости от свойств горных пород, величины горного давления и его проявления, типа и конструкции крепи, назначения и срока службы выработки, а также способа её проведения. При выборе формы поперечного сечения горной выработки необходимо руководствоваться следующими основными технико-экономическими требованиями: устойчивость породы на контуре сечения, максимум полезной площади сечения, экономичность и удобство эксплуатации. Необходимыми исходными данными для оценки устойчивости контура поперечного сечения являются:

f=18- коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову;

р=2500 кг/куб.м- плотность вышележащей толщи пород;

Н=500- глубина заложения выработки;

m=0,22- коэффициент Пуассона.

До проведения выработки породный массив находится в равновесном состоянии. При проведении выработки равновесное состояние массива горных пород нарушается, поэтому необходимо рассчитать, прочностную характеристику горной породы.

Ориентировочно определяется прочностная характеристика горной породы – предел прочности на одноосное сжатие горных пород, по которым производится выработка:

sСЖ = f*107 = 18*107

Вычисляется показатель устойчивости контура горной выработки:

ПУ = (р*g*Н)/ sСЖ =(2500*9,81*500)/(18*107) = 0,068

Рекомендации по выбору крепи на основании параметра устойчивости Пу

На основании расчетного значения Пу выработка может проходиться с анкерной крепью по кровле

Для боков проектируемой горизонтальной выработки запас прочности рассчитаем по формуле:

nб = (sСЖ* КС *К∞)/ (р*g*Н*К1) = (18*107*2,0*0,9)/(2500*9,81*500*3,2) = 8,3

где, sСЖ - предел прочности горных пород на одноосное сжатие;

КС- коэффициент структурного ослабления пород, зависящий от степени трещиноватости;

К∞- коэффициент длительной прочности, учитывающий уменьшение прочности пород во времени при использовании выработок сравнительно непродолжительное время (до 3 лет);

К1=3,2- коэффициент концентрации напряжений в боках выработки.

Оценка запаса прочности пород в кровле выработки (причём на этом этапе оценок кровля выработки принимается плоской):

nк = (sСЖ* Кр *КС *К∞)/ (р*g*Н*К2*λ) = (18*107*0,1*2,0*0,9)/(2500*9,81*500*1*0,282) = 9,4

sСЖ- растягивающее напряжение, действующее по кровле в наиболее опасном сечении (середина пролета выработки);

Кр- коэффициент, учитывающий соотношение между пределами прочности породы на растяжение и сжатие;

 - коэффициент концентрации напряжений в плоской кровле;

λ - коэффициент бокового давления (горизонтального распора) рассчитывается по значению коэффициента Пуассона:

λ = μ/ (1 – μ) = 0,22/(1-0,22) = 0,282

По расчётной оценке запаса прочности и принимаем прямоугольно-сводчатое сечение проектируемой выработки.

Вывод: проектируемая выработка проходится с прямоугольно-сводчатой формой поперечного сечения и анкерной крепью по кровле.

3. РАСЧЁТ СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ В СВЕТУ

Размеры поперечного сечения горизонтальных горных выработок в свету зависят от её назначения и определяются, исходя из габаритов подвижного состава и располагаемого в выработке оборудования, обеспечение пропуска требуемого количества воздуха, зазоров между выступающими частями подвижного состава и крепью, предусмотренные Правилами безопасности и способа передвижения людей.

В нашем случае мы проектируем горизонтальную выработку прямоугольно-сводчатой формы с анкерной крепью по кровле.

Прямоугольно-сводчатые сечения используются при проходке выработок без крепи или с возведением облегчённых конструкций крепи. Высота свода в сечениях от 2 до 6,8 м2 составляет ⅓. ширины выработки.

Площадь поперечного сечения в свету – это площадь по внутреннему контуру установленной в выработке крепи

Расчет сечения выработки

Ширина рассечки

b=bc+2×c= 0,95+2∙0,3=1,55м

где bc - ширина скрепера, м;

с- зазор между скрепером и боком выработки, м.

В выработке рассматриваемого типа хождение людей допускается только при неработающей скреперной установке. Таким образом, высота выработки в свету принимается минимальной, т.е. 1,8 м.

Высота свода

Высота рассечки по боку (до пяты свода):

1,8 – минимальная высота выработки по ПБ

Площадь поперечного сечения рассечки в свету:

По рассчитанной площади сечения в свету принимается ближайшее большее из стандартных сечений из табл. 2 (Учебное пособие «Проведение горизонтальных разведочных выработок и камер» Авторы В.И Несмотряев, В.А. Косьянов Москва 2001 г).

Принимается типовое сечение выработки ПС – 2,7

Основные размеры сечения выработки в свету:

Ширина выработки, мм                                    - b = 1550 мм

Высота выработки до пяты свода, мм             - hб = 1320 мм

Высота выработки, мм                                               - h = 1850 мм

Радиус осевой дуги свода, мм                          - R = 1070 мм

Радиус боковой дуги свода, мм                       - r = 410 мм

Площадь сечения выработки в свету, м2                               - Sсв = 2,7 м2.

Для выработок с анкерной крепью в кровле :

где  – высота выработки по боку с учетом выхода анкеров по кровле в выработку на величину δ=0,05м.

Расчет прочных размеров крепи, составление паспорта крепления

Вследствие малого сечения выработки, незначительного срока службы, горно-геологических условий и имеющихся материалов применяем металлическую распорную анкерную крепь АР-1

Все расчеты прочности закрепления в шпуре анкерной крепи произведены по формулам из справочника «Теория и практика применения анкерной крепи» Автор А.П. Широков. Москва «Недра» 1981 г.

где,

φ – угол трения пород, 30град

D – диаметр распорной муфты, 32см

h – высота распорной муфты, 30см

σсж – предел прочности породы на сжатие

α – половина угла симметричного клина, 2град

р1 – угол трения стали по стали,0,2град

Необходимая длина анкер Lа в кровле и высота возможного вывала пород выработки находится из выражений:

Lа = b+ L2 + L3=0,04+0,35+0,05=0,44м;

.

где L2 – величина заглубления анкеров за контур возможного вывала пород (принимается равной 0,35 м); L3 - длина анкера, выступающего за контур выработки, Lк = 0,05 м; аn = полупролет выработки в проходке, м; h – высота выработки в проходке, м.

 - коэффициент, характеризующий устойчивость боков выработки;

 - коэффициент, характеризующий наклон призмы сползания в боках выработки (принимается по Таблице 12.1. Теория и практика применения анкерной крепи. Автор А.П. Широков. Москва «Недра» 1981 г);

φб – угол внутреннего трения (сопротивления) пород в боках выработки; Кк – коэффициент, учитывающий уменьшение прочности пород в кровле выработки (принимается по Таблице 13.1);

fк – коэффициент крепости пород в кровле выработок;

Ксж – коэффициент концентрации сжимающих напряжений на контуре выработки, значение которого принимается по табл. 12.2;

γ – средний удельный вес толщ пород, залегающих над выработкой до поверхности, МН/м3; Н – глубина выработки от поверхности, м;

Кб – коэффициент, учитывающий уменьшение прочности пород в боках выработки, значение которого принимается по Таблице 12.1;

fб – коэффициент крепости пород по М.М. Протодъяконову в боках выработки.

Принимаем длину анкера в кровле Lк = 0,5м.

В связи с тем, что ψ<0, анкерование боков выработки не производится.

Площадь кровли, поддерживаемая одним анкером,

где Fк – площадь кровли, поддерживаемая одним анкером, м2;

Рк – прочность закрепления анкера в шпуре, пробуренном в кровле;

 – коэффициент запаса, учитывающий неравномерность распределения загрузки на анкер и возможность пригрузки со стороны вышележащих слоев, принимается равным 4,5;

α – угол наклона выработки, градус 00

Расстояние между анкером в ряду:

где Ln – шаг установки анкеров по ширине выработки, м;

Lу – расстояние между рядами анкеров, м, принимается 1,4 м

Число анкеров в ряду

,

где Lb=1,33×b=1,33×1,55=2,06м – часть периметра выработки, которая подлежит анкерованию по кровле, м. Где b – ширина выработки вчерне.

Принимается 2 анкера в ряду.

Составление паспорта крепления.

Ширина рассечки в свету:

B = В + 2×m = 950 + 300×2 = 1550мм.

Высота свода рассечки        

hо = b/3 = 1550/3 = 520мм.

Высота рассечки вчерне

h2 = h + ho + t = 1320 + 520 + 50 = 1890мм.

Высота стенки рассечки вчерне

h3 = h + t = 1320 + 50 = 1370мм.

Радиус осевой дуги свода рассечки       

R =0,692b× = 0,692×1550≈1070мм.

Радиус боковой дуги свода рассечки

r = 0,69×2×b = 0,692×1550≈410мм.

Площадь поперечного сечения рассечки в свету:

Sсв = b(h + 0,26×b) = 1,55×(1,32 + 0,26×1,55)≈2,7м2

Периметр поперечного сечения рассечки в свету:

Р = 2×h + 1,33×b = 2×1,32 + 1,33×1,55=4,7м.

Площадь поперечного сечения рассечки вчерне:

Sвч = b× (h3 + 0,26×b) = 1,55× (1,37 + 0,26×1,55)=2,75м2.

Периметр поперечного сечения рассечки вчерне:

P = 2h× + 1,33×b = 2×1,37 + 1,33×1,55 = 4,8м

Расстояние между анкерами в ряду:                b1 = 1200мм.

Расстояние между рядами анкеров:                          L = 1,4 м

Глубина шпуров для анкеров:                         l = 500мм.

Диаметр шпуров под анкеры:                                   Æ= 43мм.

Максимальное отставание анкерной крепи от груди забоя принимается 3 м.

Схема к расчету размеров поперечного сечения при использовании скреперного оборудования в выработке прямоугольно-сводчатой формы сечения.

4. РАЗРАБОТКА ПАСПОРТА БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ

Взрывчатыми веществами (ВВ) называются взрывчатые химические соединения или механические смеси ряда химических компонентов, которые в своём составе содержат все необходимые химические элементы для реакции взрывного окисления без притока кислорода извне.

Рекомендуемый способ отбойки пород по СНиП при коэффициенте крепости по шкале М.М. Протодьяконова  – взрывание.

Взрывание – процесс детонирования зарядов ВВ в заданной последовательности и в заданный момент времени способами, обеспечивающими безопасность взрыва. Для этой цели используют средства взрывания, с помощью которых начальный импульс передаётся заряду ВВ и, таким образом, возбуждается его детонация.

Взрывные работы при проведении горных выработок выполняются в соответствии с паспортом буровзрывных работ, который состоит из схемы расположения шпуров в забое, табличных показателей по шпурам, технико-экономических показателей взрыва и мероприятий по технике безопасности.

Исходными параметрами для составления паспорта БВР является площадь поперечного сечения выработки и глубина шпуров в комплекте.

Одним из критериев эффективности БВР является величина коэффициента использования шпуров (КИШ). Удовлетворительными значениями КИШ можно считать для монолитных скальных пород ХVI-ХХ категорий – 0,75-0,8. При реализации паспорта БВР, совершенствуя схему расположения шпуров и некоторые другие параметры, добиваются, чтобы фактическое значение КИШ было бы не ниже принятого при проектировании.

Исходным параметром при составлении паспорта БВР является глубина шпуров в комплекте. Определим глубину шпуров исходя из заданной скорости проходки:

l= L/(T*к*m*η) =50/(9*1*4*0,85) = 1,6м

где, L=50м- проектная длина рассечки;

T=0,3мес = 9 дней- время, отводимое на проходку выработки;

 - число рабочих смен в сутки;

 - число циклов в каждой смене;

η - Коэффициент использования шпуров.

В связи с малой площадью поперечного сечения выработки бурение шпуров в забои осуществляется с помощью переносного перфоратора типа ПП-54. В качестве установочных приспособлений для переносных перфораторов используем колонки ЛКР-У. Для патронов диаметром 32 мм следует применять в качестве породоразрушающего инструмента съёмные коронки ККП-40-25.

Основные параметры буровой коронки ККП 40-25

Типоразмер коронки ККП-40-25

Диаметр, мм 40

Размеры посадочного конуса, мм 25

Высота коронки, мм 75

Масса коронки, кг 0,43

Буровые коронки ККП-40-25 предназначены для бурения шпуров перфораторами ПП-54В1 в крепких средне- и сильнотрещиноватых породах любой абразивности. Тип соединения со штангой – конусное.

Буровые штанги предназначены для передачи буровой коронке энергию удара, крутящего момента и осевого усилия подачи. Буровую штангу для перфораторов изготавливают из шестигранной стали марки 55С2 по ТУ 14-1-681-73 с конусным соединением с коронкой.

Диаметр вписанной в шестигранник окружности составляет 25мм.

Максимальная длина штанги в комплекте должна быть не менее, максимальной глубины шпуров. Для переносных перфораторов применяются шестигранные штанги с осевым отверстием для промывки. Мы выбираем буровые штанги БШ25-1000 длиной 1000мм, и БШ25-2000 длиной 2000мм

Рассчитаем подвигание забоя за цикл (длина уходки):

Длина врубовых шпуров принимается на 15% больше остальных lвр = 1,8м

Проверочный расчёт:

l = lух*к*Т*n = 1,4*1*9*4 = 50,4м

Определим коэффициент крепости горных пород с поправкой проф. Л.И. Барона на их разрушаемость взрывом

fБ =  = 13,7

Рассчитаем коэффициенты относительной работоспособности ВВ и учитывающий влияние зажима пород, учитывая, что работоспособность принятого ВВ (Детонит М) :

;

Определяется удельный расход эталонного ВВ на разрушение породы в контурах воронки нормального выброса:

Удельный расход эталонного ВВ по формуле М.М. Протодьяконова:

e - коэффициент работоспособности ВВ.

По формуле Н.М. Покровского определяется количество шпуров в забое:

где

d - диаметр патрона, 0,032м;

 - плотность ВВ в патроне;

Кз- коэффициент заполнения шпура взрывчатым веществом.

Принимаем 15 шпуров. В связи с тем, что бурение шпуров осуществляется переносными перфораторами в выработке с малой площадью поперечного сечения и в крепких породах, наиболее эффективнее всего применить щелевой вруб, который состоит из 5 шпуров.

В связи с этим принимаем следующее число шпуров в комплекте: врубовых – 5; отбойных – 2, оконтуривающих – 8.

Расход ВВ за цикл

В оконтуривающих и вспомогательных шпурах массу заряда принимаем одинаковой, во врубовых шпурах – на 20% больше.

Число патронов в шпуре

Из условия размещения в шпуре целого числа патронов и с учетом коэффициента заполнения шпура, количество патронов в каждом шпуре принимаем:

Во врубовом шпуре: Квр=6 патронов

В вспомогательном шпуре: Квс=5 патронов

В оконтуривающем: Кок=5 патронов

Масса заряда каждого шпура будет равна:

Qвр= Квр*m=6*0,2=1,2кг

Qок=Qвс= Кот*m=5*0,2=1,0кг

Длина заряда каждого шпура:

Lз.вр = Квр*lз = 6*230 = 1380мм

Lз.ок = Lз.вс = Кок*lз = 5*230 = 1150мм

Фактический расход ВВ на цикл составит:

Qцикл= nвр*Qвр + nок*Qок +nвс*Qвс =5*1,2+8*1,0+2*1,0=16кг

Фактический удельный расход ВВ будет равен:

Объём бурения в цикле составит:

Объём отбиваемой породы за взрыв составит:

V=S*lух=2,75*1,4=3,85м3

Расход ВВ на 1 п.м. выработки:

При выборе схемы расположения шпуров необходимо придерживаться следующих основных положений. В забоях с одной плоскостью обнажения должны предусматриваться врубовые, отбойные и оконтуривающие шпуры.

Врубовые шпуры располагаются под прямым углом к плоскости забоя, отбойные под углом 800-900 и оконтуривающие – под углом 850-870 с наклоном в сторону проектного контура поперечного сечения выработки.

Площадь, на которой в забое размещаются устья врубовых шпуров, можно принимать равной 5-15% площади поперечного сечения выработки, причём чем крепче порода, тем ближе друг к другу должны быть расположены врубовые шпуры и тем меньше относительный объём врубовой полости.

У почвы выработки расстояние между шпурами может быть несколько уменьшено, а у кровли, соответственно, несколько увеличено.

Расстояние от контура выработки до устьев оконтуривающих шпуров принимается равным 15÷20 см.

Забои оконтуривающих шпуров, пробуренных вдоль боковых стенок и кровли выработки, должны выступать за контур проектного сечения на 5÷10 см, так как коэффициент крепости по М.М. Протодъяконову f=18.

Расчёт взрывной сети

Для производства взрывных работ принимаем электрический способ взрывания с последовательным соединением электродетонаторов с четырьмя степенями замедления. Принятый способ взрывания максимально безопасен для взрывного персонала, а принятая схема взрывания не только проста, но и надёжна т.к. легко позволяет проверить правильность коммутации взрывной сети. В качестве средств взрывания будем применять электродетонаторы марки ЭД-8-Э с жёстким креплением мостика, нормальной мощности, предназначенные для мгновенного взрывания врубовых шпуров, и электродетонаторы короткозамедленного действия марки ЭДКЗ для отбойных и оконтуривающих шпуров.

Страницы: 1, 2, 3, 4