Сооружение штольни в горной местности

Друг с другом рельсы соединяют накладками с болтами или сваркой. Сваривают рельсы на путях со сроком службы не менее 5 лет. Рельсы укладывают на шпалы через прокладки, чем обеспечивается увеличение опорной поверхности рельсов. В нашем случае мы будем применять деревянные шпалы, сосновые, пропитанные антисептиком – фтористым натрием или хлористым цинком. Расстояние между осями шпал при электровозной откатке должно быть не более 0,7 м.

Для укладки стрелочных переводов применяют не шпалы, а брусья. Для рельсовой колеи 600 мм длина шпал составляет 1200 мм.

Балластный слой обеспечивает равномерную передачу нагрузки на нижнее основание, сглаживает неровности почвы выработки, динамические нагрузки на колёса и рельсы. Материалом для балласта служит щебень крепких и средней крепости пород с крупностью кусков 20 – 70 мм. Толщина балластного слоя под шпалой – не менее 100 мм, пространство между шпалами засыпают балластом на 2/3 толщины шпалы.

Размеры шпал.

С одной стороны выработки на уровне балластного слоя настилается пешеходный трап для передвижения людей, с этой же стороны под трапом устраивается дренажная канавка. Размеры поперечного сечения канавки зависят от величины суммарного водопритока в выработку. В нашем случае водоприток отсутствует.

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: высокая устойчивость формы при воздействии на неё горного давления, максимум полезной площади сечения, экономичность и удобство эксплуатации. Необходимыми исходными данными для оценки устойчивости контура поперечного сечения являются:

f=16- коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову;

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

Н=300- глубина заложения выработки;

m=0,2- коэффициент Пуассона.

До проведения выработки породный массив находится в равновесном силовом 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 = 16*107

Вычисляется показатель устойчивости контура горной выработки:

ПУ = (р*g*Н)/ sСЖ =(2500*9,81*300)/(16*107) = 0,045

По значению показателя устойчивости выбирается материал для крепления:

,

Это означает, что выработка может проходиться без крепления, но окончательно этот вопрос может быть решён лишь после определения коэффициентов запаса устойчивости в боках и кровле выработки.

Для боков проектируемой горизонтальной выработки запас прочности рассчитаем по формуле:

nб = (sСЖ* КС *К∞)/ (р*g*Н*К1) = (16*107*0,8*1,0)/(2500*9,81*300*2,7) = 6,5

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.

К1- коэффициент концентрации напряжений в боках выработки.

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

nб = (sСЖ* Кр *КС *К∞)/ (р*g*Н*К2*λ) = (16*107*0,1*0,8*1,0)/(2500*9,81*300*1*0,25) = 7

 - предел прочности массива пород на одноосное растяжение;

- 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;

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

λ = μ/ (1 – μ) = 0,2/(1-0,2) = 0,25

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

Вывод: проектируемая выработка проходится без крепления прямоугольно-сводчатой формой поперечного сечения.

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, числа прокладываемых в выработке рельсовых путей и способа передвижения людей.

В нашем случае мы проектируем горизонтальную выработку с рельсовым видом транспорта, поэтому в соответствии с Правилами безопасности при геологоразведочных работах, минимальная величина прохода 0,7 м, а минимальная величина зазора 0,25 метров.

Указанная ширина свободного прохода для людей и зазоров должна быть выдержана по высоте выработки не менее 1,8 м от почвы (тротуара). Проходы для людей на всём протяжении выработок должны устраиваться с одной и той же стороны.

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 (однопутные выработки) составляет .

Площадь поперечного сечения в свету – это площадь по внутреннему контуру установленной в выработке крепи и верху балластного слоя (проезжей части).

Расчёты размеров и площади сечения в свету горизонтальной выработки с использованием рельсового вида транспорта при прямоугольно-сводчатой форме сечения выполняются по следующей схеме:

Рассчитаем расстояние от почвы до головки рельса:

, где

 - толщина балластного слоя под шпалой;

 - толщина шпалы;

 - высота рельсов марки Р – 24.

Рассчитаем расстояние от почвы до уровня пешеходного трапа:

Рассчитаем высоту вертикальной стенки выработки (в свету):

 - высота погрузочной машины ППН – 2 в транспортном положении;

 - ориентировочный диаметр вентиляционных труб.

Вентиляционные трубы подвешиваются к стенкам или кровле выработок обычно со стороны, противоположной пешеходному трапу с таким расчётом, чтобы расстояние от них до наиболее выступающей части подвижного состава было не менее 200 мм. В нашем случае вентиляционные трубы подвешиваются на спряжении свода выработки с вертикальной стенкой.

, что соответствует требованиям правил безопасности.

Рассчитаем ширину выработки :

bmin = bn + mk + nk =1,32 + 0,7 + 0,43 = 2,45м, где

bn = 1320мм = 1,32м- ширина ППН-2;

- ширина свободного прохода для людей;

nк = 0,25+0,18=0,43м- зазор между оборудованием и боком выработки, с учетом става воды и воздуха.

Определим необходимую высоту выработки по боку (до пяты свода)  и полную высоту выработки :

, где

 - минимальная высота свободного прохода шириной 0,7 м;

 - высота настила из досок (высота трапа).

Высота погрузмашины с поднятым ковшом .

Минимальная высота выработки в свету :  ,  - расстояние от почвы до уровня пешеходного трапа;

 - высота вертикальной стенки выработки;

 - высота свода;

 - высота рельсов марки Р – 24.

Учитывая, что в призабойном пространстве временные рельсовые пути укладываются без балластного слоя на металлических быстросъёмных шпалах диаметром 50 мм, расстояние от головки рельса до кровли составит:

Теперь рассчитаем площадь сечения в свету:

Для однопутной выработки:

По рассчитанной площади сечения в свету далее следует принять ближайшее большее из стандартных сечений (ГОСТ 22940-85) и по его размерам с учётом размеров крепи определить проектную площадь сечения выработки (площадь вчерне).

Принимаем типоразмер сечения ПС – 6,8:

Характеристика выработки:

Для сохранения регламентированных зазоров Правилами безопасности в течение срока службы выработки размеры сечения в свету должны быть приняты с запасом на величину ожидаемых смещений пород и крепи вследствие проявлений горного давления. Ширину выработок также увеличивают на криволинейных участках.

Площадь поперечного сечения вчерне – это площадь по наружному контуру крепи и почве выработки. Площадь поперечного сечения вчерне мы принимаем равным площади поперечного сечения в свету, так как выработка прямоугольно-сводчатой формы, не требующая возведение крепи. Итак : .

Рис. Типовое сечение однопутной прямоугольно-сводчатой формой с локомотивной откаткой породы

Далее полученные данные вносятся в паспорт крепления разведочной выработки, который наряду с другими важнейшими документами, является документом в соответствии с которым осуществляется проходка выработки. Он содержит все необходимые сведения о конструкции крепи и материалах, из которых она изготавливается, способе её возведения и оборудовании, которое при этом применяется.

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*n*к*m*η) =700/(3*30*1*4*0,8) » 2,5, где

L=700м- проектная длина штольни;

T= 3 мес- время, отводимое на проходку выработки;
m = 4 - число рабочих смен в сутки;

n = 30 - число рабочих дней в месяц

 - 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-54В1. В качестве установочных приспособлений для переносных перфораторов используются пневмоподдержки П-1. Для патронов диаметром 36 мм следует применять в качестве породоразрушающего инструмента съёмные коронки КДП-40-25. Марка твёрдого сплава ВК – 15 или ВК – 11В.

Основные параметры буровой коронки КДП 40-25

Типоразмер коронки КДП-40-25

Диаметр, мм 40

Размеры посадочного конуса, мм 25

Высота коронки, мм 77

Масса коронки, кг 0,5

Буровые коронки КДП-40-25 предназначены для бурения шпуров перфораторами ПП-54В1 в горных породах с коэффициентом крепости f=6÷20 по шкале проф. Протодъяконова. Тип соединения со штангой – конусное. Рекомендуемая область применения: бурение вязких, трещиноватых и абразивных пород.

Буровые штанги предназначены для передачи буровой коронке энергию удара, крутящего момента и осевого усилия подачи. Буровая штанга для перфораторов с боковой промывкой отличается тем, что её хвостовик удлинён для монтажа муфты боковой промывки.

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 25 мм. Буровые штанги с боковой промывкой имеют длину 1,5-5 м с интервалом 0,5 м.

Максимальная длина штанги в комплекте должна быть не менее, максимальной глубины шпуров. Для переносных перфораторов применяются шестигранные штанги с осевым отверстием для промывки. Буровой комплект состоит из 2-4 штанг. Мы выбираем буровой комплект, состоящий из 4-х штанг БШ25-700, БШ25-1600, БШ25-2500, БШ25-3400 длиной 700,1600, 2500, 3400 мм массой соответственно 2,8; 6,3; 9,9; 13,1 кг.

Рассчитаем подвигание забоя за цикл (длина уходки):

Проверочный расчёт: l = lух*к*Т *n*m = 2,0*1*3*30*4 = 720м

Длина наклонных шпуров в комплекте:

Врубовые шпуры перезаряжаются на один патрон и их длина:

Итак, длину врубовых шпуров принимаем равной  (на 10% больше ).

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

fБ = f/3 + [10f/3]1/2 = 12,6

Рассчитаем коэффициенты относительной работоспособности ВВ и учитывающий влияние зажима пород, учитывая, что работоспособность принятого ВВ (аммонал «Скальный №3») :

;

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

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

q0 = 1.6 e (f/S)1/2 = 2,0 кг/куб.м

 e - коэффициент работоспособности ВВ.

Определяется удельный расчётный расход ВВ:

 , где

 - коэффициент структуры породы (практически монолитные).

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

 , где

 - диаметр шпура;

 - плотность ВВ в патроне;

 - коэффициент заполнения шпура взрывчатым веществом.

Принимаем 34 шпура. В связи с тем, что бурение шпуров осуществляется переносными перфораторами в выработке с площадью поперечного сечения более 6 м2 и согласно рекомендациям, в породах с f=14÷20 и более, эффективнее всего применить вертикально-клиновый вруб, который состоит из 4-10 шпуров, попарно расположенных по двум вертикальным линиям и образующим в пространстве клин. Для уменьшения развала породы и повышения эффективности взрыва по оси вруба бурят 2-4 дополнительных незаряжаемых шпура глубиной в 2 раза меньшей глубины врубовых шпуров.

Рекомендуемое ориентировочное соотношение между врубовыми, отбойными и оконтуривающими шпурами:

В связи с этим принимаем следующее число шпуров в комплекте: врубовых – 8; отбойных – 4; оконтуривающих – 22.

Конструкция зарядов врубовых шпуров

Конструкция зарядов оконтуривающих шпуров    

Расчёт ВВ Аммонал Скальный №3 на один цикл:

Средняя масса одного шпурового заряда будет равна:

Расчётная масса заряда врубового шпура должна быть не менее:

Масса зарядов всех врубовых шпуров:

Общая масса зарядов отбойных и оконтуривающих шпуров:

Средняя масса отбойного и оконтуривающего шпуров:

Из условия размещения в шпуре целого числа патронов, количество патронов в каждом шпуре принимаем:

Во врубовом шпуре:

В отбойном шпуре:

В оконтуривающем:

Фактическая масса заряда каждого шпура будет равна:

Длина шпурового заряда (с учётом того, что ВВ занимает всю площадь шпура) составит:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6