Проектирование и расчет буровзрывных работ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Проектирование технологии и организация проведения
разведочного шурфа глубиной 32 м
Руководитель________________________________ Рудковская К.Н.
Выполнил ст. гр.БС-08________________________ Мартын В.И,
Донецк-2011
ВВЕДЕНИЕ
Шурфы, одни из самых распространенных разведочных выработок, проходят на всех стадиях геологических исследований - при съемке, поисках и разведке месторождений.
На шахтах шурфы используются в качестве вспомогательных выработок, соединяющих подземные горизонтальные выработки с поверхностью, например, для вентиляции.
Типовыми сечениями предусматривается проходка шурфов прямоугольной, квадратной и круглой формы с площадью поперечного сечения в свету от 0,8 до 4 м2.
При проходке шурфов нет необходимости в возведении каких-либо поверхностных сооружений, за исключением минимума тех приспособлений, без которых невозможно осуществить проходческие работы. Все применяемое оборудование при этом – передвижное, а приспособления – сборно-разборные.
Способы проведения шурфов можно условно разделить на три группы: проходка шурфов с ручной отбойкой пород; проходка шурфов с использованием ВВ и проходка шурфов с применением комплексной механизации работ. Наиболее универсальным способом проведения шурфов можно считать буровзрывной. Его применение практически не ограничено, исключение составляют работы в плывунах или песках.
Полный комплекс проходческих процессов включает отделение породы от забоя (отбойка, выемка), погрузку и подъем горной массы на поверхность, крепление и проветривание выработки, водоотлив.
Степень механизации шурфопроходческих работ, весьма незначительная на стадиях поисков и предварительной разведки, обычно возрастает на стадиях детальных и эксплуатационных разведочных работ. В первую очередь механизируют подъем породы и бурение шпуров.
Цикл проведения шурфа складывается из следующих операций: разрушение породы (бурение, заряжание, взрывание), вентиляция, погрузка и подъем породы на поверхность, водоотлив, крепление и вспомогательные работы.
ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Разведочный шурф – вертикальная выработка, проходимая с земной поверхности при геологической съёмке, поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, а также при инженерно-геологических изысканиях.
Проведение разведочных шурфов – широко распространенный вид геологоразведочных работ. Шурфы проводят на всех стадиях геологоразведочных работ: при съемке, поисках, детальной и эксплуатационной разведке месторождений полезных ископаемых, а также при инженерно-геологических изысканиях.
Проведение шурфов начинается с подготовительных работ, заключающихся в расчистке площадки, на которой должны разместиться устье шурфа, отвалы породы и технологическое оборудование. При этом размеры рабочей площадки определяются с учетом расположения на ней буровой установки или средств механизации подъема, обеспечения удобства и безопасности проходческих работ , а так же с учетом размещения устья шурфа, и по его контуру вынимают породу на глубину 0,5-1м. Над устьем устанавливаем проходческую раму, размеры которой в свету равны поперечным размерам шурфа в проходке. Концы элементов рамы должны выступать за пределы устья шурфа не менее чем на 0,5 м. После установки рамы начинают проходку шурфа с выкидкой породы на поверхность.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ШУРФОВ
При геологической разведке и на инженерных изысканиях форму поперечного сечения шурфов, проводимых буровзрывным способом, делают прямоугольной (тип П) и реже квадратной (тип Кв.). Размеры поперечного сечения устанавливают минимально возможными исходя из проектируемого или заданного диаметра бадьи и с учетом размещения в них вентиляционных рукавов, лестниц и коммуникаций.
По заданному диаметру бадьи 700мм, и с учетом зазоров по технике безопасности графически определяем типовое сечения шурфа, размеры которого приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Типовое сечения шурфа прямоугольной формы (вчерне).
| Тип | S,м2 | H,м | Размеры, мм |
| П-4,0 | 0-40 | 2360x1700 |
Данный шурф будет иметь два отделения, и будет оснащен подвесной лестницей. В шурфах глубиной до 40м, площадь сечения шурфа составляет 4м2.
Шурф закрепляется венцовой крепью из круглого леса диаметром 150 мм, а погрузка породы в бадью осуществляется вручную. Для выхода из шурфа служит подвесная лестница.
Схема сечения шурфа приведена в Приложение А.
Проектирование и расчет буровзрывных работ
Первый участок шурфа (0-6 м) проходится с помощью лопат, кайл, отбойных молотков и иногда клиньев. Уборка породы до глубины 2,5 м осуществляется выкидкой лопатами на поверхность. При глубине более 2,5 порода выдается на поверхность в бадье вместимостью 0,18 м3 с применением механических воротков.
После того как шурф будет пройден до глубины 3 – 4 м, его закрепляют сплошной венцовой крепью. При дальнейшей проходке шурфа на более значительную глубину, при достаточной устойчивости пород будем применять венцовую крепь на стойках.
При проходке шурфа до глубины 2,5 м отбойка породы от забоя осуществляется лопатами, ломами и кайлами. Отбойка породы на участке от 2,5 до 6 м осуществляется отбойными молотками. При использовании отбойного молотка породу обнажают на глубину 15 – 20 см и грузят лопатами в бадью.
Нижний участок шурфа от 6 до 32 м проходится буровзрывными работами. Для бурения шпуров в зависимости от крепости пород применяют ручные электрические сверла и переносные пневматические перфораторы.
При средней крепости пород (f=8) на втором участке, производится бурение шпуров при помощи ручного перфоратора ПР-30.
В шурфах большого сечения при бурении перфораторами или электросверлами глубина шпуров достигает 1,2-1,4м, а расположение и количество принимаются в соответствии с типом вруба и площадью забоя
При известной площади сечения вчерне Sвч, общее число шпуров в забое можно подсчитать ориентировочно по формуле:
Схема расположения шпуров выбирается в соответствии с площадью поперечного сечения шурфа и крепостью пород. Схема расположения шпуров приведена на рис. 3.1.
Рис 3,1 Схема расположения шпуров
Шпуры заряжают вручную патронированными ВВ. В качестве ВВ используем Аммонит №6ЖВ в полиэтиленовой оболочке, т. к. имеется водоприток, в патронах диаметром 60мм, массой соответственно 1400 г.
Расход ВВ на цикл проходки определяется по формуле:
где q - расчетный удельный расход ВВ, кг/м3 ;
выбираем его из таблицы, в зависимости от крепости породы:
q=1.65 (для f=8);
lш - длина шпура, м;
lш =(0,6-1,0)Б,
где Б - размер большей стороны шурфа, м
η – КИШ=0,8
Sвч - площадь сечения вчерне, м2;
Вычисляем Q для второго участка:
Взрывание шпуровых зарядов производится электрическим способом с помощью электродетонаторов мгновенного и короткозамедленного действия. В качестве источника тока используются конденсаторные взрывные машинки КПМ-1а.
Расчёт вентиляции
Шурфы глубинной более 10 м проветриваются только искусственным способом с помощью вентиляторов и трубопроводов.
Для проветривания шурфа предварительно принимаем матерчатые прорезиненные трубы диаметром 300 мм, характеристики которых приведены в табл.4.2, и вентилятор СВЦ-78, характеристики которого приведена в табл.4.1.
Таблица 5.1 - Характеристика вентилятора СВЦ-78
| Тип двигателя | Бензиновый |
| Подача, м3/ час | |
| Давление воздуха, МПа | 0,40 |
| Масса (с приводом), кг | 25-30 |
Таблица 5.2 - Характеристика прорезиненных труб
| Диаметр труб, м | Коэффициент аэродинамического сопротивления (α), Н·с2/м4 | Вес звена (кг)при длине (м) при | ||
| 0,3 | 0,00045 | 6,0 | 12,6 | 24,3 |
Вентиляционные трубы подвешивают на тонком тросе. По мере проходки вентиляционные трубы наращивают.
Общепринятая схема вентиляции принимается нагнетательная. Для исключения рециркуляции загрязненного продуктами взрыва воздуха вентилятор в соответствии с требованиями ПБ должен располагаться на расстоянии не менее 10 м от устья шурфа, а конец трубопровода - не далее 3-5 м от забоя шурфа.
Необходимое для проветривания количество воздуха определяется по максимальному расходу взрываемого за цикл ВВ и числу работающих в шурфе людей. Для выбора вентилятора принимают большую из подсчитанных величин.
Для нагнетательной схемы проветривания расчет количества воздуха Q по расходу ВВ определяется по формуле П.И. Мустеля:
где t - время проветривания, (принимаем 30 мин);
А - расход ВВ на один взрыв, на втором участке, кг;
Sвч- площадь поперечного сечения шурфа в проходке, м2;
Н - глубина шурфа, м.
Вычисляем:
Количество воздуха по числу работающих людей:
Q = 6·n , м3 /мин,
где n-число работающих людей в забое;
6 - норма воздуха на одного работника, м3/мин.
Так как на одного человека предусмотрено 2м2 площади сечения, а Sсеч=4 м2, следовательно принимаем n=1 человек
Вычисляем:
Q = 6·1 = 6 м3/мин
Для выбора вентилятора следует знать депрессию трубопровода, которую ориентировочно можно установить по формуле:
h = Ку·R·Q2,Па,
где Ку - (1.01 — 1.05)- коэффициент утечек:
R - аэродинамическое сопротивление трубопровода;
где α- коэффициент аэродинамического сопротивления труб;
L - длина трубопровода, м:
d - диаметр труб, м.
Вычисляем:
Сравнивая характеристики вентилятора СВЦ-78 с расчетными значениями Q(по расходу ВВ) и h, делаем вывод, что нужно устанавливать 2 вентилятора СВЦ 78 последовательно, для увеличения подачи воздуха.