Обоснование принятых решений
При выборе способа проведения горной выработки необходимо учесть, что квершлаг проходит по породе с крепостью пород 5-6. В связи с этим данную выработку проходим буровзрывным способом.
Опираясь на техническую характеристику буропогрузочных машин (применительно к моим условиям) выбираю ППН-1С. Буропогрузочная машина обеспечит максимальный уровень механизации процесса бурения и погрузки породы, высокую производительность с минимальной стоимостью.
Определение сечения выработки
Для выполнения поставленной задачи по проведению горной выработки изначально производим расчет технологии проведения выработки: определение её сечения и сопоставление с заданными параметрами. Размеры выработки подбирают в соответствии с правилами безопасности. Высота прохода не должна быть меньше 1,8 м., расстояние от вагонетки до стены противоположной стороне прохода людей не должно быть меньше 0,2 м., вентиляционные и другие трубы на высоте не менее 2,0 м. Следуя этим требованиям принимаем S в свету =8,14 м2 и h =2м. Площадь сечения вчерне подбираем с учетом ширины рамы крепления, величины забутовки закрепленного пространства и т. д. Площадь вчерне принимаем S в черне =8,98м2.
Расчет паспорта БВР
Буровзрывные работы при строительстве горизонтальных выработок должны обеспечить разрушение горных пород в объеме проектного контура выработки при условии равномерного дробления и минимального разброса породы по выработке. Поэтому необходимо правильно выбрать взрывчатое вещество, величину и конструкцию заряда в шпурах, глубину, число и расположение шпуров, а также тип бурильных установок.
Взрывчатые вещества и средства для осуществления взрыва.
Взрывчатые вещества, применяемые при ведении взрывных работ в подземных условиях, должны обладать высокой работоспособностью. В связи с тем, что шахта опасная по газу и пыли (1 категория по газу), в качестве ВВ будем использовать АП5-ЖВ.
Таблица 2.1 Характеристики АП5-ЖВ
| Плотность | Работоспособность | Диаметр патрона | Маса в патроне |
· область применения - шпуровые заряды в сухих и мокрых забоях, опасных по взрыву газа и пыли;
· вид упаковки - патроны (d=36 мм, m=300 г);
· плотность ВВ в патронах - 1 г/см3;
· работоспособность - 330 см3;
При электрическом способе инициирования ВВ в качестве средств для осуществления взрыва, принимаем электродитонаторы.
Расход и величина заряда ВВ
Отклонение величины удельного расхода ВВ от оптимального значения вызывает некачественное оконтуривание выработки и неравномерное дробление горных пород, образование интенсивной трещиноватости, снижение производительности труда проходчиков. Поэтому очень важно правильно рассчитать величину удельного расхода ВВ, от которой в дальнейшем будет зависеть и количество шпуров, обеспечивающих отбойку породы. При проходке будем применять колонковый заряд, в котором патроны располагаются вплотную друг к другу. Для достижения более высокого коэффициента использования шпура (КИШ) принимаем обратное инициирование заряда.
Удельный расход ВВ определяется из формулы:
m
=1, для диаметра патрона =36 мм.
Расход ВВ на расчетную величину продвижения забоя за цикл определяется как произведение объема породы, на удельный расход ВВ.
Удельный расход ВВ АП5-ЖВ
Средняя масса заряда в шпуре
qср=27,6/22=1.23 Принимаем величину заряда: в отбойном шпуре=1,23 кг в оконтуривающем шпуре=1,05 кг
во врубовом шпуре =1,41 кг
Глубина бурения и конструкция заряда
Глубина бурения является одним из основных параметров, от которого зависят эффективность буровзрывных работ, продолжительность проходческого цикла, что в конечном итоге определяет технико-экономические показатели проведения выработок.
Глубина бурения определяется следующим образом:
Принимаем следующие значения заданных параметров:
v=70 м/мес., tц=12 часов, m=25 дней, b=18 часов, з=0,9
Конструкция заряда (размещение заряда ВВ по длине шпура, расположение электродетонатора в заряде, соотношение диаметров патронов ВВ и шпура) должна обеспечить отбойку на полную глубину шпура, качественное оконтуривание поперечного сечения выработки. При проведении горизонтальных горных выработок используется колонковый заряд, длина которого значительно превышает его диаметр. Диаметр патрона составляет 36 мм.
Количество и расположение шпуров.
К расчетному количеству шпуров добавляем 1 шпур для проходки водоотливной конавки (этот шпур бурится под углом на проектную глубину водоотливной канавки, взрывается одновременно с оконтуривающими шпурами). Оптимальная схема расположения шпуров в забое обеспечивает максимальный коэффициент использования шпуров при минимальных расходах ВВ и объемах бурения. Расположение шпуров зависит от крепости и структуры породы, формы и размеров поперечного сечения выработки, количества обнаженных поверхностей, применяемого бурового оборудования и способа взрывания. Схема расположения шпуров представлена на основном чертеже, который прилагается к пояснительной записке. Число врубовых шпуров при среднем коэффициенте крепости 6 и площади сечения выработки (в проходке) менее 8,98 м2 принимается равным 4. Тогда по остальным линиям взрыва распределяем (отбойные и оконтуривающие шпуры) 18 шпуров. Бурение шпуров занимает от 20 до 35 % общей продолжительности проходческого цикла и осуществляется с помощью ручного перфоратора ПР-30.
Расчет местного проветривания выработки
Для создания комфортных условий труда проходчиков выработка на всем протяжении должна проветриваться свежим воздухом. При этом по правилам безопасности воздух у забоя должен содержать:
· 22% кислорода
· ≤71% азота
· ≤0,005% углекислого газа
· ≤0,0001% угарного газа
Нагнетательная схема проветривания получила наибольшее распространение, при которой свежий воздух вентилятором ВМ-4 по трубам нагнетается в забой выработки. Происходит интенсивное перемешивание свежего воздуха с воздухом, находящимся в призабойной части выработки, и эта смесь по выработке перемещается в исходящую струю воздуха. Дальность действия струи зависит от поперечного сечения выработки и скорости исходящей из труб струи воздуха. При нагнетательной схеме применяю гибкие трубы, которые обладают следующими достоинствами (по сравнению с металлическими):
· меньшее число стыков, снижающее утечки воздуха и трудоемкость монтажа
· малая масса (масса 1 м трубы 1,8-4,7 кг)
· низкая стоимость
· удобство при транспортировке и монтаже
Вентиляционные трубы следует прокладывать прямолинейно с плотным соединением стыков, исключающим утечки воздуха. Гибкие трубы должны быть натянуты, и не иметь складок и скручивания.
Стоит отметить, что такой способ проветривания далеко не идеален, поскольку люди, работающие в начальной и центральной части выработки дышат загрязнённым воздухом, идущим из призабойной зоны. В связи с тем, что горная выработка рассчитана не более чем на 150м. Из экономических соображений принимаем именно этот способ проветривания.
Общий расход воздуха по ВВ:
Общий расход воздуха по наибольшему числу людей, одновременно работающих в горной выработке:
n - число одновременно работающих в забое людей
Общий расход воздуха по минимальной скорости движения воздуха v min, принимаемый в соответствии с ПБ:
В результате вычислений получили 3 значения:
QЗ(1)=90 м3/мин
QЗ(2)=60 м3/мин
QЗ(3)=79,5 м3/мин
QВМП=Q max=90 м3/мин
Определим потребную подачу вентилятора:
Рассчитываем депрессию трубопровода (напор вентилятора):
Hв=Rтр* (Qвпотр)2+ 
Hм
Hм=20%(Rтр* (Qвпотр)2)=53,25 Па
Rтр- аэродинамическое сопротивление (при d=600 мм, длине 150 м Rтр=85 (из табл.)
Нв=1,772 85+147,9=887,6Па
Исходя, из полученных значений выбираем вентилятор
Qв=2,95 м/сек
Нв=887,6Па (принимаем вентилятор ВМ-4)
Уборка породы
После выполнения БВР и проветривания приступаем к уборке горной массы.
Для погрузки породы будем использовать погрузочную машину переодического принципа действия ППН-1. Принцип работы заключается в следующем - рабочий орган машины выполняет погрузку горной массы на конвейер. Фронт погрузки данной машины неограничен, а техническая производительность при погрузке породы составляет 0,8 м3/мин.
Таблица 4.1Техническая характеристика электровоза 4,5АРП-2м
| Сцепная масса | Ширина колеи, мм | Жесткая база | Основные размеры, мм | Область применения | ||
| Длина | Ширина | Высота | ||||
| 4,5 | Вентиляционные и подготовительные выработки в шахтах, | |||||
| опасных по газу и пыли. | ||||||
Таблица 4.2Характеристика вагонетки ВГ-1,4
| Емкость м3 | Колея | Основные размеры | ||
| Длина мм | Ширина мм | Высота мм | ||
| 1,4 |
Таблица 4.3Буропогрузочная машина ППН-1С
| Техническая характеристика машины | |
| Производительность погрузки, м3/мин | 0,8 |
| Вместимость ковша, м3 | 0,2 |
| Суммарная мощность пневматических двигателей, кВт | |
| Скорость передвижения машины,м/с | 0,15 |
| Высота разгрузки, мм | |
| Длина, мм | |
| Ширина, мм | |
| Высота максимальная, мм |
Возведение крепи
Возведение постоянной крепи является наиболее ответственным и трудоемким процессом при проведении горных выработок. В общих затратах труда и времени в проходческом цикле процесс крепления занимает 30-60 % в зависимости от типа и конструкции крепи.
Водоотлив
При проведении горных выработок наиболее часто характерно такое явление как водоприток с того или иного участка шахтного поля. Именно поэтому выработка в своей конфигурации должна иметь водоотливную канавку. Форма и размеры сечения канавки выбираются в зависимости от ожидаемого водопритока, свойства пород, типа крепи, размеров выработки и ее срока службы.
Канавка имеет трапециевидное сечение и располагается со стороны прохода для людей. Т.к. f= 6, то одновременно с взрывом заряженных шпуров в забое необходимо зарядить и взорвать в почве выработки еще один шпур, пробуриваемый в месте расположения канавки. После уборки породы канавка оформляется до проектного сечения отбойными молотками. После этого водоотливную канавку перекрывают деревянными настилами, в неустойчивых породах её обсаживают или цементируют. По водоотливной канавке вода самотёком вытекает из выработки.