Экономическая оценка мероприятий по внедрению анкерного крепления в условиях ш. «Воркутинская»
Существующие технологические схемы проведения горных выработок, оконтуривающих выемочный участок, не обеспечивают такие темпы подвигания, что приводит к разрыву очистного фронта, снижению эффективности использования оборудования и трудовых ресурсов. Одним из резервов является замена дорогостоящей рамной металлической крепи на анкерную крепь. Применение этого прогрессивного вида крепи позволяет не только снизить затраты на крепление, но и значительно увеличить темпы проведения горных выработок. Экономический эффект достигается за счет снижения материальных затрат, сокращения трудоемкости доставки и возведения крепи.
Понятие анкерного крепления, история вопроса, возможности применения
До проведения горной выработки слои горных пород плотно примыкают один к другому, причем каждый из них выдерживает нагрузку вышележащих слоев.
После проведения горной выработки, если кровля остается обнаженной, равновесие нарушается. Нижний слой начинает прогибаться, как плита, заделанная по концам. За нижним слоем последует отслоение и прогибание последующих слоев, что в конечном счете приводит к расслоению и обрушению пород.
Чтобы достичь устойчивости выработки, вмещающие породы должны погасить силы, стремящиеся вызвать их разрушение, и чтобы сделать это, какая-либо система крепления должна увеличить несущую способность пород. Необходимое упрочнение пород против действия растягивающих напряжений наиболее эффективно может быть осуществлено закреплением в породах стальных или полимерных стержней – анкеров.
Анкерная крепь представляет собой систему закрепленных в шпурах анкеров, расположенных определенным образом по периметру выработки в окружающих ее породах и предназначенных вместе с поддерживающими элементами (верхняки, затяжка) для упрочнения массива пород и повышения устойчивости его обнажений благодаря скреплению различных по прочности слоев или структурных блоков. Анкерную крепь, в отличие от поддерживающей рамной крепи, возводят предварительно напряженной, или закрепленной в шпуре по всей его длине, что предотвращает нарушение сплошности породы и сохраняет ее естественную связанность […].
Одним из необходимых условий применения анкерной крепи является ее работа в эксплуатации, критерием которой служит несущая способность, определяемая прочностью материала анкера на разрыв и прочностью закрепления его в шпуре.
Анкерной крепью можно крепить горные выработки различных назначений, формы, поперечного сечения и срока службы. При этом каждую ее конструкцию необходимо применять с учетом конкретных горно-геологических и горнотехнических условий.
Анкерную крепь в подготовительных выработках применяют как самостоятельный вид крепи, так и в сочетании с другими крепями.
Назначение монтажной камеры 532-ю «бис» пл. Четвертого. Применяемое оборудование
Монтажная камера 532-ю «бис» пл. Четвертого проводится в соответствии с перспективным планом ведения горных работ. Выработка предназначена для подготовки выемочного столба 532-ю пл. Четвертого.
План проведения горных выработок для подготовки монтажной камеры 532-ю «бис» пл. Четвертого представлен на рисунке ….. !!!!!!!!!!!
Отбойка и погрузка горной массы производится при помощи комбайна 1ГПКС. Транспортировка горной массы осуществляется: По монтажной камере – скребковыми конвейерами СР-70; По бремсбергу 432-ю – скребковым конвейером СР-70, ленточным конвейером 1Л-80, скребковым конвейером СР-70; по ЮОШ «бис» - скребковым конвейером СР-70, ленточным конвейером 1Л-80, скребковым конвейером СП-202 с последующей перегрузкой в секционный поезд ПС-900.
Доставка материалов и оборудования осуществляется по ЮОШ «бис» и бремсбергу 432-ю «бис» пл. Четвертого. Материалы в забой монтажной камеры доставляются скребковыми конвейерами СР-70 в реверсивном режиме с ручной подноской.
!!!!!!!!! Схема расстановки оборудования представлена на рис...
Характеристика выработки представлена в таблице 3.1.
Таблица 3.1
Характеристика выработки
| Наименование показателя | Ед.изм. | Значение | |
| База | Проект | ||
| Проектная длина выработки | м | ||
| Угол наклона выработки: средний максимальный | град. град. | ||
| Тип постоянной крепи | МТПШ | анкерная | |
| Сечение выработки: в свету в проходке в т.ч. по углю | м2 м2 м2 | 12,27 14,50 7,68 | 12,27 14,50 7,68 |
| Коэффициенты присечки породы | % | ||
| Затяжка: кровли | РЗ | ||
| Способ проведения выработки | ГПКС | ||
| Способ погрузки горной массы | ГПКС | ||
| Способ транспортировки горной массы | СР-70 | ||
| Способ доставки материалов | СР-70 | ||
| Тип вентилятора | ВМ-6 |
Таблица 2.1
Основные горно-геологические и технические показатели сравниваемых вариантов
| Показатели шахты | Ед. изм. | Значение | ||
| База | Проект | |||
| Место внедрения | - | М.К.532-ю «бис» пл. IV | ||
| Расположение выработки: | ||||
| Проектная длина выработки | м | |||
| По углу наклона | - | горизонтальная выработка | ||
| По мощности пласта | - | |||
| Относительно залегания пород | - | |||
| Размеры выработки: | ||||
| Ширина в свету(длина верхняка) | м | 6,6 | 6,6 | |
| Высота выработки в свету | м | 2,7 | 2,7 | |
| Площадь сечения выработки в свету: в свету в проходке в том числе по углю | м2 м2 м2 | 12,27 14,5 7,68 | 12,27 14,5 7,68 | |
| Форма сечения выработки | ||||
| Условия эксплуатации выработки: | ||||
| Способ проходки выработки | - | комбайновый | ||
| Угол наклона выработки: средний максимальный | град. град. | 0-4 | 0-4 | |
| Назначение выработки | - | подготовительная | ||
| Средства управления горным давлением: | ||||
| Основная крепь: | ||||
| Вид крепи | - | М.А.К. | ||
| Тип крепи | - | КМП-А3 | ||
| Констуктивные характеристики: | ||||
| Несущая способность | кН/м | |||
| Плотность установки | рам/м | 2 подхвата, 8 анкеров | ||
| Технические характеристики: | ||||
| Проходческий комбайн | - | 1ГПКС | 1ГПКС | |
| Конвейер | - | СР-70(1Л-80) | СР-70(1Л-80) | |
| Лебедка | - | ЛВД-24 | ЛВД-24 | |
| Насос | - | 2-УЦНС-13 | 2-УЦНС-13 | |
| Вентилятор | - | ВМ-5 | ВМ-5 | |
3.2. Расчет
3.2.1. Расчет параметров
3.2.2. Расчет трудоемкости по разрушению забоя и уборке горной массы при проведении Монтажной камеры 532-ю «бис» пл. Четвертого
1. Затраты труда на механизированные операции (
):
(3.1)
Где:
n – минимальное число проходчиков по обслуживанию комбайна (машинист, помощник машиниста, оператор конвейера) / n =3/;
m - коэффициент, учитывающий регламентированный перерыв / m =1,15/;
b - переводимый коэффициент / 
/
R – техническая производительность комбайна / R = 0,95 м3/мин./;
Км – коэффициент, учитывающий затраты времени на маневровые операции / Км =0,9/;
Кгг – коэффициент, учитывающий изменение горно-геологических условий, который определяется:
, (3.2)
где:
f – средняя крепость пород, которая определяется:
, (3.3)
где:
Sу – сечение по углю / Sу =7,68 м2/;
Sвч – сечение в черне / Sу =14,50 м2/;
fу – крепость угля / fу =1,5/;
fп – крепость пород / fп =3/.
- коэффициент готовности технологической схемы, который определяется:
, (3.4)
где:
- коэффициент готовности комбайна, который определяется:
(3.5)
- коэффициент готовности перегружателя / =0,9/;
- коэффициент готовности конвейера / =0,9/.
чел.мин./м3
2. Трудоемкость ручных операций при работе комбайна (
):
- Подготовительно-заключительные операции:
(3.6)
Где:
1,0 – трудоемкость при проведении подготовительно-заключительных операций, чел.мин./м;
чел.мин./м3
- Замена зубков:
(3.7)
Где:
- трудоемкость при замене зубков / =0,3 чел.мин./м/;
- коэффициент, учитывающий горно-геологические условия при замене зубков, который определяется:
(3.8)
чел.мин./м3
- Зачистка и подкидка горной массы:
(3.9)
Где:
- трудоемкость зачистки / =1,2 чел.мин./м/;
- коэффициент, учитывающий горно-геологические условия при зачистке, который определяется:
…(…)
чел.мин./м3
- Раскайловка крупных кусков:
(3.10)
Где:
- трудоемкость при раскайловке / =0,32 чел.мин./м/;
- коэффициент, учитывающий горно-геологические условия при раскайловке, который определяется по формуле:
(3.11)
чел.мин./м3
Трудоемкость ручных операций состоит:
(3.12)
чел.мин./м3
Общая трудоемкость при работе комбайна:
(3.13)
чел.мин./м3
3. Расчет трудоемкости при креплении Монтажной камеры 532-ю «бис» пл. Четвертого металлической трапецивидной податливой крепью:
- Определение трудоемкости при подноске элементов крепи:
(3.14)
Где:
12,5 – трудоемкость при подноске элементов крепи, чел.мин./раму;
- коэффициент, учитывающий изменение сечения выработки, который определяется по формуле:
(3.15)
- коэффициент, учитывающий расстояние подноски, который определяется:
, (3.16)
где:
L – расстояние подноски / L = 15 м/
- коэффициент, учитывающий число рам, приходящихся на 1 м протяженности выработки / =3 рам/м /;
чел.мин./м3
- Подготовка лунок:
(3.17)
Где:
11,6 – трудоемкость при подготовке лунок, чел.мин./раму;
- коэффициент горно-геологических условий, который определяется:
(3.18)
чел.мин./м3
- Установка подмостков, подготовка хомутов, проверка правильности установки крепи:
(3.19)
Где:
8,0 – трудоемкость при подготовке хомутов, чел.мин./раму
чел.мин./м3
- Установка и соединение элементов крепи:
(3.20)
Где:
41,0 – трудоемкость при установке и соединении элементов крепи, чел.мин./раму;
- коэффициент, учитывающий горно-геологические условия, который определяется:
(3.21)
чел.мин./м3
- Затяжка кровли и боков выработки с забутовкой:
Где:
44,8 – трудоемкость при затяжке кровли и боков выработки, чел.мин./м
- коэффициент, учитывающий горно-геологические условия, который определяется:
(3.22)
чел.мин./м3
- Суммарная трудоемкость при креплении выработки определяется:
(3.23)
чел.мин./м3
4. Расчет трудоемкости вспомогательных работ:
- Настилка постоянного пути:
(3.24)
Где:
43,9 – трудоемкость при настилке постоянного пути, чел.мин./м;
Кгг – коэффициент, учитывающий горно-геологические условия, который определяется:
(3.25)
чел.мин./м3
- Наращивание трубопровода:
(3.26)
Где:
7,8 – трудоемкость при наращивании трубопровода, чел.мин./м
чел.мин./м3
- Суммарная трудоемкость вспомогательных работ:
(3.27)
чел.мин./м3
5. Общая трудоемкость работ по проведению выработоки:
(3.28)
чел.мин./м3
6. Расчет скорости проходки при минимальном количестве проходчиков:
(3.29)
м/см
7. Расчет максимальной скорости проходки.
(3.30)
Где:
3 и 2 – число проходчиков, занятых на этих операциях, чел.
чел.мин./м3
Продолжительность операций, не совмещаемых друг с другом, со строго регламентированной численностью рабочих, которые выполняются последовательно:
Трудоемкость работ категории «А»:
(3.31)
чел.мин./м3
Трудоемкость работ категории «Б»:
(3.32)
чел.мин./м3
Трудоемкость работ категории «В», к которой отнесены операции, совмещаемые во времени с операциями «А» и «Б»:
(3.33)
чел.мин./м3
Максимальная численность звена проходчиков:
(3.34)
чел. ≈ 7 чел.
Продолжительность выполнения операций категории «б»:
(3.35)
мин./м
Максимальная скорость проходки:
(3.36)
м/см
Для определения количества циклов в смену нахожу среднюю скорость проходки в смену:
(3.37)
м/см
По правилам безопасности проведения горных выработок Печорского угольного бассейна проходка за 1 цикл не может быть более 1 м. С учетом шага крепи (0,33 м) принимаем целое числа циклов (3) и скорость проходки составит 0,67 м/цикл.
Проходка за смену составит:
(3.38)
м/см
Проходка в сутки:
(3.39)
м/сут
Проходка в месяц:
(3.40)
м/мес.
Срок проходки М.К. 532-ю «бис» пл.Четвертого составит:
(3.41)
мес.
3.2.3. Расчет трудоемкости по разрушению забоя и уборке горной массы при проведении Монтажной камеры 532-ю «бис» пл. Четвертого (проектный вариант)
1.
- Затраты труда на механизированные операции () находим по формуле 3.1:
чел.мин./м3
- Затраты труда на бурение шпуров:
(3.42)
Где:
n – минимальное число проходчиков по обслуживанию анкероустановщика / n =3/;
b - переводимый коэффициент / 
/;
R – техническая производительность комбайна / R = 0,95 м3/мин./;
Км – коэффициент, учитывающий затраты времени на маневровые операции / Км =0,9/;
Кгг – коэффициент, учитывающий изменение горно-геологических условий, который определяется:
, (3.43)
где:
fкр – крепость почвы /fкр=4,5/
- коэффициент готовности технологической схемы / =0,688/
2. Трудоемкость ручных операций при работе комбайна ():
- Подготовительно-заключительные операции:
(3.6)
Где:
1,0 – трудоемкость при проведении подготовительно-заключительных операций, чел.мин./м;
чел.мин./м3
- Замена зубков:
(3.7)
Где:
- трудоемкость при замене зубков / =0,3 чел.мин./м/;
- коэффициент, учитывающий горно-геологические условия при замене зубков, который определяется:
(3.8)
чел.мин./м3
- Зачистка и подкидка горной массы:
(3.9)
Где:
- трудоемкость зачистки / =1,2 чел.мин./м/;
- коэффициент, учитывающий горно-геологические условия при зачистке, который определяется:
…(…)
чел.мин./м3
- Раскайловка крупных кусков:
(3.10)
Где:
- трудоемкость при раскайловке / =0,32 чел.мин./м/;
- коэффициент, учитывающий горно-геологические условия при раскайловке, который определяется по формуле:
(3.11)
чел.мин./м3
Трудоемкость ручных операций состоит:
(3.12)
чел.мин./м3
Общая трудоемкость при работе комбайна:
(3.13)
чел.мин./м3
3. Расчет трудоемкости при креплении Монтажной камеры 532-ю «бис» пл. Четвертого анкерной сталеполимерной крепью:
- Определение трудоемкости при подноске элементов крепи:
(3.14)
Где:
12,5 – трудоемкость при подноске элементов крепи, чел.мин./;
- коэффициент, учитывающий изменение сечения выработки, который определяется по формуле:
(3.15)
- коэффициент, учитывающий расстояние подноски, который определяется:
, (3.16)
где:
L – расстояние подноски / L = 15 м/
- коэффициент, учитывающий число рам, приходящихся на 1 м протяженности выработки / =1,25 анк/м /;
чел.мин./м3
- Установка и соединение элементов крепи:
(3.20)
Где:
41,0 – трудоемкость при установке и соединении элементов крепи, чел.мин./раму;
- коэффициент, учитывающий горно-геологические условия, который определяется:
(3.21)
чел.мин./м3
- Затяжка кровли и боков выработки с забутовкой:
Где:
44,8 – трудоемкость при затяжке кровли и боков выработки, чел.мин./м
- коэффициент, учитывающий горно-геологические условия, который определяется:
(3.22)
чел.мин./м3
- Суммарная трудоемкость при креплении выработки определяется:
(3.23)
чел.мин./м3
4. Расчет трудоемкости вспомогательных работ:
- Настилка постоянного пути:
(3.24)
Где:
43,9 – трудоемкость при настилке постоянного пути, чел.мин./м;
Кгг – коэффициент, учитывающий горно-геологические условия, который определяется:
(3.25)
чел.мин./м3
- Наращивание трубопровода:
(3.26)
Где:
7,8 – трудоемкость при наращивании трубопровода, чел.мин./м
чел.мин./м3
- Суммарная трудоемкость вспомогательных работ:
(3.27)
чел.мин./м3
5. Общая трудоемкость работ по проведению выработоки:
(3.28)
чел.мин./м3
6. Расчет скорости проходки при минимальном количестве проходчиков:
(3.29)
м/см
7. Расчет максимальной скорости проходки.
(3.30)
Где:
3 и 2 – число проходчиков, занятых на этих операциях, чел.
чел.мин./м3
Продолжительность операций, не совмещаемых друг с другом, со строго регламентированной численностью рабочих, которые выполняются последовательно:
Трудоемкость работ категории «А»:
(3.31)
чел.мин./м3
Трудоемкость работ категории «Б»:
(3.32)
чел.мин./м3
Трудоемкость работ категории «В», к которой отнесены операции, совмещаемые во времени с операциями «А» и «Б»:
(3.33)
чел.мин./м3
Максимальная численность звена проходчиков:
(3.34)
чел. ≈ 7 чел.
Продолжительность выполнения операций категории «б»:
(3.35)
мин./м
Максимальная скорость проходки:
(3.36)
м/см
Для определения количества циклов в смену нахожу среднюю скорость проходки в смену:
(3.37)
м/см
По правилам безопасности проведения горных выработок Печорского угольного бассейна проходка за 1 цикл не может быть более 1 м. С учетом шага крепи (0,33 м) принимаем целое числа циклов (3) и скорость проходки составит 0,67 м/цикл.
Проходка за смену составит:
(3.38)
м/см
Проходка в сутки:
(3.39)
м/сут
Проходка в месяц:
(3.40)
м/мес.
Срок проходки М.К. 532-ю «бис» пл.Четвертого составит:
(3.41)
мес.