Выбор и расчет системы вентиляции шахты “Скалистая” рудника “Комсомольский”

 

nц – число циклов в смену (2)

nдн – число рабочих дней в месяце (30)

 

Определение удельного расхода электродетонаторов.

Qэд=N/Vц=42/17,4=2,4 шт./м.  (3.19)

Определение удельного расхода бурения:

Qбур=ΣL/Vц=61,8/17,4=3,6 шпм/м3.  (3.20)

Результаты вышеприведенных расчетов представлены в   таблице 1 (приложение №3).

 

Производим выбор бурового оборудования, учитывая наибольшую сменную производительность, которая ведет к сокращению сроков строительства.

Сравнение бурового оборудования производим, исходя из имеющегося в наличии на предприятии.

Предложено два типа оборудования:

1. Переносные перфораторы типа ПП-63В.
2. Самоходная бурильная установка BOOMER-282.

При бурении шпуров перфораторами его сменная производительность (м/смену) определяем по формуле:

    (3.21)

где n=2 - число перфораторов, одновременно работающих в забое; Тсм=7 часов - продолжительность рабочей смены; Тп.з=1 час -время на подготовительно-заключительные операции; Тоб= 1 час - время на обслуживание рабочего места; to - чистое время бурения 1 м. Шпура (для ПП-63В to=5,73 минуты) tв - вспомогательное время бурения 1 м. шпура (для ПП-63В tв=1 мин)

следовательно:

   (3.22)

При бурении шпуров бурильными установками типа BOOMER-282   сменная производительность бурения находится по формуле:

   (3.23)

где Ко - коэффициент одновременности работ бурильных машин (Ко= 0,95 - для установок с двумя манипуляторами); n=2 - количество бурильных машин ; v - средняя скорость бурения (при f=10, для BOOMER -282 v=0,376 м/мин.); Кв=0,75 - коэффициент использования установки в течении смены ; К1=0,1 - коэффициент, учитывающий время на замену бурового инструмента; К2=0,2 - коэффициент, учитывающий вспомогательные операции; Тсм =7 часов - продолжительность смены.

(3.24)

На основании проведенных расчетов принимаем: бурение шпуров по забою - BOOMER-282.

 

3.2  Отгрузка горной массы

 

Исходя из имеющихся в наличии на предприятии типов погрузо-доставочных машин (ПДМ) для отгрузки горной массы выбираем ST-5 (с емкостью ковша Vк=3,8 м3).

Расcчитаем среднюю эксплуатационную производительность:

    (3.25)

где Vk - вместимость ковша (Vk=3,8 м3); Кз - коэффициент заполнения ковша (Кз=0,75); Тсм=7 часов - продолжительность смены; Тц=30 сек.- время цикла черпания ковшом; Кман=1,2 - коэффициент, учитывающий время маневров машины в забое; Lт=400м.=0,4км.- среднее плечо откатки; Кдв.- коэффициент, учитывающий неравномерность движения (Кдв=1,25); Vrp=8 км/ч, Vn = 10 км/ ч -время движения грузовой и порожней машины соответственно; Траз=30 сек. - время разгрузки машины.

    (3.26)

 

3.3   Водоотлив

 

По предварительным гидрогеологическим данным, водоприток незначительный и состоит из естественного водопритока (до 0,5 м3/ч) и воды технологического назначения (бурение, водяные завесы и т.д.). Вода непосредственно из забоя откачивается насосами Н-1М и БИБО-3.

 

3.4   Крепление горных выработок

 

Работы, связанные с креплением горных выработок производятся согласно паспортам крепления разработанными на основании расчетов крепи и геологической характеристики горных пород.

Расчет параметров крепи включает определение величины нагрузки (горного давления) и прочных размеров крепи.

Расчет нагрузки на крепь. Наиболее общей формой проявления горного давления является деформирование горных пород, которое приводит к потере ими устойчивости, формированию нагрузки на крепь. Нагрузки на крепь зависят от глубины заложения выработки, горно-геологических и сейсмических условий, формы и размеров выработки, конструктивных особенностей и собственной массы крепи, ее предварительного напряжения, температурных напряжений, воздействия соседних   выработок, гидростатического давления воды, способа проведения выработок.

 

Расчет паспорта крепления для ВЗУ-4

 

При определении нагрузки на крепь существенным является выбор модели взаимодействия крепи с массивом пород. Нагрузка на крепь обусловлена весом пород в объеме свода и составляет:

    (3.27)

где Р - нагрузка, МН/м.; g - удельный вес пород; a - полупролет выработки, м., f - коэффициент крепости пород. Согласно заданным условиям: a=2,25; f=10; g=3т/м3. Тогда:

Длину железобетонных штанг (ЖБШ) определяем по формуле:

    (3.28)

где b - высота зоны обрушения пород , м. ; lз - величина заглубления в устойчивый массив пород, lз=0,5 м. ; lк - отрезок штанги, lк=0,07 м. Определяем высоту зоны обрушения пород:

    (3.29)

где j - угол внутреннего трения (для f=10 j= 84° ); L’ - ширина свода обрушения, м. Определяем ширину свода обрушения:

   (3.30)

где Н - высота выработки, Н=3,65 м.; L - ширина выработки , L=4,2 м.

   (3.31)

    (3.32)

Используя полученные данные, определяем длину штанги

    (3.33)

Принимаем длину штанги lшт=1,8 м. Сетка штангования 0,5´0,5. Рассчитаем толщину набрызг-бетонной крепи (первичной). Расчет набрызг-бетонной крепи включает подбор состава бетонной смеси и определение толщины набрызг - бетонного покрытия. Набрызг-бетон включает: воду, цемент, песок (соотношение песок : цемент = 1:2 ) . Рассчитаем толщину набрызг-бетонной (первичной) крепи по формуле:

    (3.34)

где D - толщина крепи; К1=0,8- расчетный коэффициент; Р - давление пород со стороны кровли, Р=20250 Па; nп - коэффициент перегрузки nп=1,2; Rp - сопротивление набрызг-бетона растяжению, Па , Rp=1,33 Мпа; mб=1 - коэффициент условий работы.

 

Принимаем толщину первичного набрызг-бетона А=1 см.

 

Рассчитаем количество ЖБШ в ряду и на один погонный метр с учетом сетки штангования. Определяем периметр выработки, на котором устанавливаются ЖБШ.

    (3.35)

где В=4,2м.- ширина выработки; h=2,25м.- высота выработки до пяты свода.

    (3.36)

Учитывая, что от почвы выработки до места установки первой ЖБШ расстояние не должно превышать один метр, принимаем его 0,5 м. Рассчитаем количество ЖБШ в ряду.

    (3.37)

Исходя из вышеприведенных расчетов и горно-геологических условий, принимаем следующие параметры крепи:

В качестве предохранительной крепи применяются деревянные предохранительные стойки диаметром 120 мм. из расчета: одна стойка на 2,5 м2 обнаженной поверхности кровли. Они устанавливаются в призабойной части выработки после тщательной оборке "заколов". Количество стоек предохранительной крепи определяется в паспортах крепления.

В качестве временной крепи используются железобетонные штанги длиной 1.8 м. и набрызг-бетон толщиной 1 см.

Виды постоянной крепи определены проектами института "Норильскпроект". В качестве постоянной крепи применяется усиленная комбинированная крепь (далее по тексту УКК), состоящая из металлической сетки, которая крепится на ЖБШ и набрызг-бетона толщиной 3 см. Тип и параметры постоянной крепи разрабатываются в паспортах крепления.

В приложении №3 приводится Таблица 3 в которой представлены нормы расходов материалов на крепление одного погонного метра выработки.

 

3.5   Расчет паспорта вентиляции

 

Выработки в процессе проведения проветриваются вентиляторами местного проветривания.

Расчет необходимого количества воздуха для ВУ.

 

Заданные расчетные данные:

• сечение глухой выработки S=14,5 м2;
• наибольшая длина глухой выработки L=300 м;
• наибольшее количество одновременно работающих людей в забое n=5;
• абсолютное газовыделение CH4-0,0;
• способ выемки - БВР;
• количество взрываемого за один прием ВВ-63,9 кг;
• количество подходящего к вентилятору воздуха за счет общешахтной депрессии - 80м3;

Расчет количества воздуха производим по следующим параметрам:

а) по людям:

    (3.38)

где 0,1 м3/с – норма воздуха на одного человека.

б) по условиям разжижения газов после взрывных работ:

   (3.39)

где S=14,5 м2 – площадь поперечного сечения выработки; t =1800 с. – время проветривания; В=63,9 кг – количество одновременно взрываемого ВВ; L=300 м. – длина выработки; Ко=0,8 – коэффициент обводненности выработки; r - коэффициент утечек воздуха:

Определяем коэффициент утечек (из расчета, что утечки воздуха для прорезиненных труб принимается 7% на 100м.).

    (3.40)

в) по разбавлению вредных выхлопных газов дизельного оборудования:

    (3.41)

где N=184,5л.с. – мощность двигателя ST-5; 4 – минимальная норма воздуха на 1 л.с. дизельного оборудования.

Для проветривания выработки принимаем наибольший расход воздуха (Q3), полученные при расчетах по вышеизложенным формулам.

Расход воздуха по минимальной скорости его по всей длине выработки должен удовлетворять следующим условию:

    (3.42)

где Vmin – минимальная допустимая скорость движения воздуха в выработке (в соответствии с ЕПБ Vmin=0,25 м/с).

 т.е. условие выполняется.  (3.43)

 

Необходимое и достаточное количество воздуха для проветривания выработки принимается Q=12,3 м3/с. Принимаем прорезиненный трубопровод типа «М» диаметром d=800мм.

Производительность вентилятора местного проветривания определяется по формуле:

    (3.44)

Определяем напор вентилятора:

    (3.45)

где R – аэродинамическое сопротивление трубопровода, (R=2 км(киломюрг) при диаметре трубопровода 800 мм. и длине выработки от 200 до 300 м.);

     (3.46)

По полученным данным производительности и давления принимаем к установке два вентилятора местного проветривания типа ВМ-6, в один став трубопровода диаметром 800 мм.

Способ установки  - параллельная спарка.

 

3.6  Организация работ проходческого  цикла

 

Организация работ в забоях осуществляется в следующем порядке:

1. Допуск людей в забой производит  горный мастер или по его  поручению бригадир, звеньевой или  старший забоя, после проверки  на содержание вредных и ядовитых  газов, замера содержания метана, а также проверки забоя на наличие "отказов".

2. Забой приводится в безопасное  состояние:

- производится оборка "заколов" по кровле и бортам забоя, а  также по всей длине действующей  выработки;

- производится навеска вентиляционных  труб;

- наращиваются ставы сжатого воздуха и воды;

- устанавливаются деревянные предохранительные  стойки (из расчета одна деревянная  стойка на 2,5 м2 обнаженной поверхности кровли), а в слабоустойчивых породах в качестве предохранительной крепи применяются щелеклиновые штанги (из расчета одна штанга на 2 м2 обнаженной поверхности кровли).

- производится орошение отбитой  горной массы и груди забоя, а также осуществляется промывка "стаканов" водой, после чего  в них вставляются деревянные  пробки.

3. Производится бурение шпуров  по кровле выработки под железобетонные штанги

(далее по тексту ЖБШ) от закрепленной  части выработки согласно паспорту  крепления.

4. Приготавливается песчано-цементный  раствор согласно нормам расхода  материалов для установки ЖБШ. Шпуры заполняются раствором  полностью до устья с помощью переносного пневмонагнетателя, и затем с помощью кувалды в них забиваются арматурные стержни диаметром 16-18 мм, длиной в соответствии с паспортом крепления.

5.  Производится уборка рабочего  места, убираются деревянные стойки  при помощи кувалды с рукояткой L>1 м. (перед уборкой стоек предохранительной крепи производится тщательная оборка "заколов").

6. Производится отгрузка горной  массы ПДМ.

7. Далее производится оборка "заколов" по бортам и груди забоя.

8. Производится проверка нижней  части забоя на "отказы".

С этой целью грудь забоя омывается водой также промываются "стаканы", в них вставляются деревянные пробки.

9. Производится бурение шпуров  под ЖБШ по борту выработки  и крепление нижней части согласно  паспорту крепления.

10. Производится бурение шпуров по забою бурильной установкой типа BOOMER-282.

11. Производится продувка забуренных  шпуров сжатым воздухом при  помощи специальной "продувалки", оборудованной двухходовым краном.

12. Производится уборка рабочего  места и подготовка забоя к  заряжанию.

13. Производится взрывание забоя: по времени взрывные работы  ведутся согласно циклограмме  утвержденной главным инженером  рудника.

Расчет времени на технологические операции проходческого цикла при проведении ВУ.