Расчет технико-экономических показателей проходческого участка №3 «Шахта «Усинская2»

 

В качестве поддерживающих элементов  анкерной крепи применяется металлический подхват, предназначенный для передачи усилия натяжения на анкеруемые породы и предотвращения их расслоения и обрушения. В зависимости от характера залегания анкеруемых пород, расположения в них трещин подхваты устанавливают поперек или вдоль выработки. Отверстия в металлических подхватах просверливаются эллиптической формы (длиной в 2-3 раза больше ширины) с целью уплотнения забуривания и предотвращения деформации наружных концов анкеров при смещении пород. Затяжка применяется металлическая решетчатая.

Расчет плотности крепи производится согласно "Инструкции по расчету  и применению анкерной крепи на угольных шахтах России". [2]

Сечение конвейерного штрека 514-с пл.Четвертого составляет 12,8 м² и разрезной печи 414-с составляет 13,5 м²

Исходные данные для расчета  прочностных характеристик крепи  представлены в таблице 2.2

Таблица 2.2

Исходные для расчета крепи

Вмещающие породы. Названия	Условные обознач.		Мощность	Крепость	Проч-ность на сжатие
1		2	3	4	5
		М	m, м	f	δ МПа
Пласт		Четвертый
Мощность пласта		1,43
Глубина		810
Крепость угля				1,5
Кровля пласта:
Песчаник	m1		14	7-9	88
Алевролит	m2		0,5	5-6	56
Аргиллит	m3		0,5	3-4	24
Почва пласта:
Аргиллит	m1		0,5	3-4	33
Алевролит	m2		2,0	4-6	56
Песчаник	m3		2,0	7-9	80
Алевролит	m4		2,5	4-6	41

 

Сопротивления пород кровли сжатию (R_c). следует определить как усредненное для всех слоев на высоту (m) равную ширине выработки (В).

m=m₁+m₂+m₃ , (2.3)

m₃=m_ap = 0,5м,  (2.4)

m₂=m_aг = 0,5м, (2.5)

m₁=B-m₂-m₃ , (2.6)

m₁=5-0,5-0,5=4м,

При коэффициенте нарушенности К_с =0,9 составят:

R_c = (R_c1 m₁ + R_c2 m₂ + R_c3 m₃) * K_c / B (2.7)

R_c = (88*4 - 56*0,5 + 24*0,5) * 0,9 /5 = 70,5 МПа.

H/R_cp = 810/70,5 = 11,5 < 25 , т.е. по этому фактору условия соответствуют области применения «Инструкции...»[2]

 

2.3.1. Расчет смещений кровли и параметров анкерной крепи

В выработках, проводимых в массиве  и поддерживаемых в продолжение  всего срока службы вне влияния  очистных работ, величина расчетных смещений кровли U_M определяется по формуле:

U_M = U_m *- К_α *К_ш*К_в *К_a (2.8)

где: U_m - типовые смещения кровли, определяемые в зависимости от глубины Н и расчетного сопротивления пород в кровле сжатию R_с.к. , при Н = 810 м,            R_c.кp. = 70,5 МПа.

К_α - коэффициент, учитывающий расположение выработок, принимаемый равным -1 для штреков.

К_ш - коэффициент, учитывающий отличие расчетной ширины выработок от   В = 5 м, принимаемый равным:

К_ш = 0,25 (5-1) =1 (2.9)

К_в - коэффициент, учитывающий влияние других смежных выработок на расстоянии 1 > 15 м, принимаемым равным 1.

К_a - коэффициент, учитывающий степень связывания и упрочнения пород различными конструкциями анкеров, для сталеполимерных анкеров - 0,5.

U_m = 35 * 1*1 * 1 * 0,5 = 17,5мм. (2.10)

В условиях небольшого горного давления при расчетных смещениях кровли U_M до 50 мм для II типа кровли сопротивление анкерной крепи Р_а и длину анкеров l_а, устанавливаемых в проходческом забое, следует принимать по табл. 3: [2]

Р_а = 55 кН/м²; 1_а = 2,3 м.

Расчет параметров крепления выработки  в зоне влияния очистных работ  на участке перед лавой протяженностью 0,1 Н ( 81 м ) производится на основании  расчета величины смещений U_n :

U_n = U_M + U_л + К_ш + К_в + К_к + К_а = 17,5мм. (2.11)

где: К_к - коэффициент, учитывающий обрушаемость основной кровли, принимаемый равным - 1,2, для II типа кровли.

U_л - расчетные смещения кровли в период влияния опорного давления на протяжении 0,1 Н от погашающей лавы, при Н = 810 м , R_{c. кp}. = 70,5 МПа, U_л = 140 мм.

U_n =17,5 + 140* 1*1*1,2*0,5= 101,5 мм.

Для штрека, проводимого в массиве, паспорт устанавливаемой при  проходке анкерной крепи определяется, как в п.3.3., [2] со следующими параметрами :

l_а.к.= 2,3 м; п_к = 6;

Расчетная несущая способность  анкера N_a, кН , при длине закрепления, N_a = 105 кН, (стержни диаметром 24 мм со стандартной резьбой М24 из стали СтЗ.)

В условиях, где расчетные смещения кровли U_n превышают 100 мм для уменьшения трудоемкости крепления при проходке и увеличения скорости проведения выработок Р_а следует принимать в соответствии с номограммой (см. рис.1)[2], а длину анкеров - в соответствии с табл.4.[2] Р_а._к. = 65 кН/м²; L_aнк. = 2,3 м.

При II типе кровли по обрушаемости и  заданной ширине выработки (B=5,0м)

длина анкера должна составлять не менее 2,3 метра, а сопротивление анкерной крепи 65 кН/м² причем в шпуре должно находиться не менее 2,2м. Диаметр анкера 24-25мм. Для крепления кровли выработки принимаем сталеполимерные анкера с закреплением каждого стержня на две ампулы. Для укрепления нижнего бока выработки принимаем один анкер с закреплением на три ампулы.

В соответствии с п.3.2.4.[2] количество анкеров в рядах (n_к) следует принимать из расчета не меньше 0,7 анк/м². Шаг установки крепи по кровле выработки определим по п.7.2.3.[2]:

С _к = n_к *N_a/В * Р_а.к., (2.12)

Где: n_к — принятое количество анкеров в ряду по кровле выработки (п.7.2.3) [2], шт. Для предлагаемой схемы, где п=5 шт. и приняты анкера АСП с тремя ампулами:

С_к = 5 * 105/4,46 * 65 = 1,8 м.

В соответствии с примечанием 3 [2] количество анкеров в боках в ряду следует принимать в зависимости от мощности разрушающих пород m_р и должно составлять, как правило, 1 при m <1,0 м.

Проверяем по минимальной плотности  установки анкеров, определим:

С_к=п/В * Р_а (2.13)

С_к = 5/4,46 * 1 = 1,12 метра.

Принимаем расстояние между рядами анкеров по длине выработки - 1,0 метр.

 

 

2.4. Расчет трудоемкости по разрушению  забоя и скорости 

проведения горных выработок

2.4.1 Расчет трудоемкости  по разрушению забоя и уборке  горной 

массы при проведении конвейерного штрека 514-с «Четвертый» и

крепления анкерной сталеполимерной  крепью

Проходка осуществляется комбайном П-110, с погрузкой горной массы на конвейер.

Сечение выработки вчерне - 12,8 м², в свету 12,8 м², сечение по углю 6,62 м².

Техническая производительность комбайна 1,8м³/мин., анкероустановщика 0,9м^3/мин. Крепость угля - 1,5; крепость породы - 7; крепость кровли – 6; длина шпура - 2,1м., шаг установки анкерной крепи 1 рама/м.

1. Затраты труда на механизированные  операции:

Т^м*к = п *µ*ß / R*Kм*Кгг*К^mcг, (2.14)

Где, ß - переводимый коэффициент, ß = Sвч/ S св = 12,8/12,8=1

R — производительность комбайна;

Км — коэффициент, учитывающий затраты времени на вспомогательные операции Км — 0,9;

Кгг — коэффициент, учитывающий изменение горно-геологических условий

Кгг = (1,602-0,068 * f) * f (2.15)

f = Sy/Sвч* fy + (l-Sy/Sвч) * fn, (2.16)

где Sy - сечение по углю,

Sвч - сечение вчерне,

fn - крепость пород,

fy - крепость угля ,

f = 6,62/12,8*1,5 + (1- 6,62/12,8) * 7= 4,15,

Кгг = (1,602-0,068 * 4,15)/4,15= 0,318,

К^mс коэффициент готовности технологической схемы:

К^mс = К^кг* К^пплг * К^конг, (2.17)

где К^кг - коэффициент готовности комбайна,

К^кг = 0,884 - 0,016 * f (2.18)

К^кг = 0,884 - 0,016 * 4,15=0,817 

К^mс =0,817*0,9*0,9 = 0,661,

n - минимальное число проходчиков, n = 3

T^мк = 3*1,15*1/(1,8*0,9*0,318*0,661)=10,14 чел. мин./ м³.

• Затраты труда на бурение шпуров:

T^мкш = п * µ * ß */R *Км *Кгг *К^мс г, (2.19)

Где n - минимальное число проходчиков по обслуживанию анкероустановщика п=2,

ß = Lш * Sвч/S св, (2.20)

где Lш - длина шпуров,

ß = 2,1*12,8/12,8 =2,1,

Кгг = 2,840-0,29 * f кр. + 0,0106* fkp², (2.21)

Где fkp - крепость почвы,

Кгг = 2,840-0,29 * 6+0,0106*36=1,56

К^мс г - коэффициент готовности технологической схемы, К^тсг = 0,98;

T^мкш =2*1,15*2,1/(0,9*0,9*1,56*0,98) =4 чел. мин/ м³

• Суммарная трудоемкость механических операций:

Tsum^мк = T^мк - T^мкш,  (2.22)

Tsum^мк =4+10 = 14 чел. мин./ м³

2 Трудоемкость ручных операций при работе комбайна:

• Подготовительно- заключительные операции:

Тп.з.=1 * µ * ß, (2.23)

Тп.з =1 *1,15*1=1,15 чел. мин/ м³

• Замена зубков:

Тзуб = Тⁱзуб *Кⁱгг * µ * ß, (2.24)

Кⁱгг - коэффициент, учитывающий горно-геологические условия при замене зубков, Кⁱгг =0,421 + 0,386 *4,15= 2,02,

Тⁱзуб =0,402*2,02*1,15*1 =0,933 чел. мин. /м³

-Зачистка и подкидка горной  массы:

Тзач = Тⁱзач.* Кⁱⁱгг * µ * ß, (2.25)

где Кⁱⁱгг - коэффициент горно-геологических условий при зачистке,

Кⁱгг =0,421+0,386*4,15=2,02

Тзач. = 1,2*2,02 * 1,15* 1=2,787 чел. мин/м³

-Раскайловка крупных кусков:

Траск = Траск * Кⁱⁱⁱгг * µ * ß, (2,26)

де Кⁱⁱⁱгг - коэффициент горно-геологических условий при раскайловке, Кⁱⁱⁱгг = 0,247+0,514*f-0,002*f ² =0,247+0,514*4,15-0,002*17,22=2,35 Траск = 0,32 *2,35 *1,15 *1=0,864 чел. мин./м³

Т^рк = Тп.з.+Тзуб. +Тзач. +Траск, (2.27)

Т^рк = 1,15+0,933+2,787+0,864=5,73 чел. мин./ м³

- Общая трудоемкость при работе  комбайна:

T^к=Т^мк + Т^рк, (2.28)

T^к = 5,73+14=19,73 чел. мин./м³

3. Расчет трудоемкости при креплении анкерной сталеполимерной крепью.

- Определение трудоемкости при подноске элементов крепи:

Тпод. = 12,5 * Ks * KL* Кr * µ /Sсв, (2.29)

где Ks - коэффициент, учитывающий изменение сечения выработки,

Ks = 1,159+0,068*Sвч²+0,005*Sвч²=l,159-0,068*12,8+0,005*163,84= 1,108:

KL - коэффициент, учитывающий расстояние подноски , KL = L/10,

где L расстояние подноски L 10 м; KL= 10/20=0,5;

Кr - коэффициент, учитывающий число анкеров, приходящихся на 1 м протяженности выработки, Кr = 1анк./м;

Тпод = 12,5 * 1,108 * 0,5 * 1*1,15 /12,8 =0,622 чел. мин./ м³

-Установка и соединение элементов  крепи:

Туc. = 8/See *Кr * µ, (2.30)

Туc. = 6/12,8 * 1 *1,15 = 0,539 чел. мин./м³

Установка анкеров:

На основании справочника ЕНВ  для шахт " Печорского угольного  бассейна" 1992г. определена трудоемкость установки анкерной крепи: Ткр. = 3,2 чел. мин./ м

- Суммарная трудоемкость при креплении выработки:

Ткр = Тпод. + Туст. + Ткр. (2.31)

Тк.р = 0,622+0,539+3,2=4,36 чел.мин./м³

2. Расчет трудоемкости вспомогательных  работ.

- Настилка постоянного пути:

Тнаст. =43,9 /Sсв* Кгг* µ, (2.32)

Тнаст. = 43,9/12,8 * 0,875 *1,15 = 3,45 чел. мин./м³,

Наращивание трубопровода:

Тв.с = 7,8/Scв* µ, (2.33)

Тв.с. = 7,8/12,8 *1,15= 0,7 чел. мин./м³

• Суммарная трудоемкость вспомогательных работ:

Твсп. = Тнаст. + Тв.с., (2.34)

Твсп. = 3,45 +0,7 = 4 чел.мин/м³

5. Общая трудоемкость работ по проведению выработки: