Методические указания и пособие для выполнения
Курсового проекта
Общие требования. Курсовое проектирование ведется на базе теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Процессы подземной разработки рудных и пластовых месторождений», и практических знаний, приобретенных на горном производ-стве. Выполнение курсового проекта обучает пользованию справочной литературой, типовыми проектами, нормами выработки и правилами безопасного ведения подземных горных работ.
Исходные данные на курсовой проект по теме «Разработать паспорт буровзрывных работ» принимаются по таблице 2. Режим проходческих работ: продолжительность рабочего времени в течение смены – Тсм = 6 ч; количество рабочих смен в сутки – Тсут = 3; продолжительность рабочих дней в месяц – Тмес = 21.
Курсовой проект выполняется студентами самостоятельно при необходимой консуль-тации преподавателей кафедры и представляется на проверку и защиту строго в период согласно учебному графику.
Курсовой проект должен состоять из расчетно-пояснительной записки на формате А4 и графического материала, выполненных согласно действующим ГОСТам с применением современных технических средств.
Таблица 2
Исходные данные для курсового проектирования*
| Последняя цифра лич-ного шифра/Коэффици-ент крепости пород f | Структура пород | Предпоследняя цифра лич-ного шифра/Площадь сече-ния выработки Sвч, м2 |
| 0 / 8 | С меняющейся крепостью и напластованием | 0 / 15,3 |
| 1 / 9 | Вязкие | 1 / 14,2 |
| 2 / 10 | Пористые | 2 / 12,3 |
| 3 / 11 | Хрупкие | 3 / 9,5 |
| 4 / 12 | Мелкослоистые | 4 / 13,4 |
| 5 / 13 | Упругие и пористые | 5 / 16,2 |
| 6 / 14 | Мелкотрещиноватые | 6 / 8,5 |
| 7 / 15 | Упругие | 7 / 8,1 |
| 8 / 16 | Мелкотрещиноватые | 8 / 11,2 |
| 9 / 17 | Вязкие, упругие | 9 / 10,2 |
*Среднемесячная норма проходки горизонтальной выработки составляет 100-150 пог. м; модель современного бурового оборудования принимается согласно крепости пород; диаметр и длина шпуров принимаются согласно технической характеристики бурового оборудования.
Расчетно-пояснительная записка начинается с титульного листа, на котором указы-ваются: наименования учебного заведения, кафедры, темы курсового проекта по данной дисциплине, в правом нижнем углу – фамилия и.о. исполнителя, его шифр, курс обучения, фамилия и.о. проверяющего преподавателя, в центре нижней части – город и год исполнения курсового проекта. На второй странице приводится содержание разделов курсового проекта с указанием страниц, при этом все страницы расчетно-пояснительной записки должны иметь сквозную нумерацию. Текст должен сопровождаться пронумеро-ванными рисунками и формулами. При проведении расчетов сначала пишется формула, даются пояснения и цифровые обозначения букв, входящих в формулу, после этого цифры подставляются в данную формулу и приводится результат расчета. При аналогичных расчетах результаты сводятся в пронумерованные таблицы.
В конце расчетно-пояснительной записки приводятся заключение и перечень исполь-зованной литературы (учебников, справочников, брошюр, рекламных проспектов и других новейших научно-технических источников).
Графические материалы представляются на отдельных листах в формате А2–А4, на которых с размерностями изображается проектируемая технологическая схема, отдельные элементы и узлы, обеспечивающие в стандартных масштабах не менее 75% занятости листов.
Содержание расчетно-пояснительной записки.Для проведения подземных горных выработок в породах с коэффициентом крепости f ≥ 5-6 по шкале проф. Протодьяконова, допускающих обнажения, как минимум, в течение нескольких часов, обычно применяется буровзрывной способ, при котором для бурения шпуров используются перфораторы с пневмоподдержкой, бурильные машины или самоходные бурильные установки.
В качестве взрывчатого вещества (ВВ) на практике наиболее широкое применение получил гранулит АС-8Б, коэффициент работоспособности которого относительно аммо-нита № 6 ЖВ при плотности 1 г/см3 составляет kраб = 1,1. Это водоустойчивое гранулированное взрывчатое вещество имеет хорошую сыпучесть, низкую слеживаемость и чувствительность к механическим воздействиям, позволяющую безопасно использовать механизированное заряжение шпуров.
Для прямого инициирования заряда ВВ применяется патрон – боевик аммонит 6ЖВ соответствующего диаметра: Ø 31-32 мм - масса m1= 200-250 г; Ø 36-37 мм – масса m2= 300 г.
Диаметр шпуров Dшп изменяется от 32 до 50 мм. Современные бурильные установки обеспечивают в автоматическом режиме скоростное бурение шпуров глубиной до 5 м и более. В забое с неустойчивыми породами глубина шпуров не должна превышать 50-90 % ширины выработки.
Удельный расход ВВ принимается по данным практики или ориентировочно по формуле
qвв = qст kраб kпл kвз kстр kзаж, кг/м3, (1)
где qст – ориентировочный расход стандартного ВВ (патронированного аммонита 6ЖВ при плотности заряжания γст = 1 г/см3) принимается равным 0,1f, кг/м3;
kпл – коэффициент повышения плотности используемого ВВ в шпуре при механизированном заряжании составляет 1,1-1,2;
kстр – коэффициент структуры пород: для вязких, упругих и пористых – 2,0; для дислоцированных с неправильным залеганием и мелкой трещиноватостью – 1,4; для сланцевых с меняющейся крепостью и напластованием, перпендикулярным к направлению шпура – 1,3; для массивных хрупких – 1,1; для мелкослоистых – 0,8);
kзаж – коэффициент зажима, учитывающий глубину шпуров Lшп и площадь забоя выработки вчерне Sвч: при одной обнаженной поверхности - kзаж = 3 Lшп /√ Sвч; при двух обнаженных поверхностях - kзаж = 1,2-1,5.
Среднесуточная норма проходки выработки составит
Lсут = L / Тмес , м. (2)
Следовательно, за один цикл проходческих работ норматив уходки составит
Lух = Lсут / Nц, м. (3)
При этом средняя длина шпуров должна быть
Lшп = Lух /ηшп, м, (4)
где ηшп – коэффициент использования шпуров ηшп = 0,85-0,97.
Количество шпуров в забое проводимой выработки вычисляется по формуле
N = 1,27 qвв Sвч / kзап kпл Dз2, (5)
где kзап – коэффициент заполнения шпуров взрывчатым веществом по его длине составляет 0,5-0,8;
Dз – диаметр зарядов равный диаметру шпуров Dшп, м.
Количество врубовых Nвр и оконтуривающих Nок шпуров определяется по известной формуле Рогинского
Nвр = Sвч / (0,203 + 0,085 Sвч), (6)
Nок = Sвч / (0,285 + 0,025 Sвч). (7)
Тогда количество вспомогательных шпуров составит
Nвсп = N – Nвр - Nок. (8)
Дополнительно принимается 1 шпур для водоотливной канавки длиной равной оконтуривающим. Отсюда общее количество шпуров в забое определится как
Nобщ = N + 1. (9)
В целях поддержания проектного сечения горной выработки оконтуривающие шпуры бурятся под углом α = 85-95о к поверхности забоя, вследствие чего их длина рассчитывается по формуле
Lок = Lшп / sin α, м. (10)
Длина врубовых шпуров на r = 0,2-0,3 м больше оконтуривающих и составит
Lвр = Lок + r , м. (11)
Согласно количеству и глубине врубовых шпуров определяется тип вруба, графически изображаемый в 3-х проекциях в паспорте БВР.
Тогда общая длина всех шпуров определяется по формуле
Lобщ= LврNвр+ Lок(Nок+ 1) + LшпNок, м. (12)
Схема расположения шпуров в забое выбирается в зависимости от крепости пород и площади поперечного сечения выработки, числа обнаженных поверхностей и применяемого бурового оборудования с последующим уточнением на практике путем опытного взрывания.
Аналогично врубовым в 3-х проекциях изображаются все шпуры в забое выработки, при этом шпуры нумеруются и определяется порядок их взрывания.
Объем горных пород, отбиваемый за один цикл, составит
Vц = Sвч Lух , м3. (13)
Исходя из объема отбиваемой породы, общий расход ВВ на цикл проходческих работ вычисляется по формуле
Q = qввVц, кг. (14)
Величина средней массы заряда в шпуре составит
qср = Q / Nобщ , кг/шпур. (15)
Масса заряда в отдельных шпурах уточняется с учетом их назначения и длины. Так, для врубовых шпуров её принимают на 15-20% больше средней величины зарядов, т.е. qвр = (1,15÷1,2) qср, а для вспомогательных - qвсп = (1,1÷1,15) qср.
Отсюда общий расход взрывчатого вещества на цикл определяется по формуле
Qоб = Nврqвр + (Nок+ 1)qср + Nвспqвсп, кг, (16)
а общая масса патронов-боевиков из аммонита 6ЖВ по формуле
Qпб = Nобщmi , кг, (17)
где mi – масса i-го патрона-боевика, кг.
Уточненный удельный расход взрывчатых веществ на 1 м3 отбитых за цикл горных пород составит
Qут= (Qоб+ Qпб) / Vц, кг/м3. (18)
Удельный расход буровых работ рассчитывается по формуле
Lуд = Lобщ/ Vц, шп.м/м3. (19)
Вместимость одного погонного метра шпура взрывчатым веществом определяется по формуле
ρш = 250 π γвв Dз2, кг/пог.м, (20)
где γвв – плотность ВВ при механизированном заряжании шпуров
γвв = γст kпл , г/см3. (21)
Тогда длина зарядов ВВ в шпурах составляет:
- во врубовых Lзар.вр.= qвр/ρш, м; (22)
- во вспомогательных Lзар.вр.= qвсп/ρш, м. (23)
- в оконтуривающих Lзар.ок. = qср /ρш, м; (24)
При этом их длина должна быть меньше длины соответствующих шпуров, т.е.
Lзарi ≤ Li.
Расстояние между вышеуказанными группами шпуров, характеризующееся линией наименьшего сопротивления, рассчитывается по формуле
W = (ρш/Qут)1/2 , м. (25)
На основе исходных и расчетных показателей составляется основная таблица Паспорта БВР.
Буровзрывные работы ведутся согласно Паспорту БВР, который утверждается главным инженером рудника (шахты). Все рабочие и ИТР, занятые проходкой выработки, знакомятся с проектом организации работ под роспись.
Перед началом БВР в горной выработке проходчик обязан обезопасить своё рабочее место (обобрать от заколов кровлю и борта выработки). Оборка заколов производится вручную (лом, пика длиной 1,5-2,5 м) или с применением механизированных средств (кровлеоборочные машины). Перед бурением все имеющие остатки шпуров («стаканы») проверяются на наличие в них остатков ВВ, грудь забоя омывается водой, а «стаканы» закрываются деревянными пробками.
При обнаружении отказавшего заряда («отказа»), работа в забое прекращается, вывешивается аншлаг «Отказ», выработка закрещивается, об отказе сообщается лицу горного надзора. Работы по ликвидации отказавших зарядов производятся под руководством лица горного надзора. Ликвидацию отказавших зарядов разрешается произ-водить взрывами зарядов во вспомогательных шпурах, пробуренных параллельно отказавшим на расстоянии не менее 0,3 м.
При взрывании шпуров без наличия забойки отказавшие заряды разрешается взрывать введением в шпур дополнительного патрона-боевика. После приведения выработки в безопасное состояние проходчик приступает к выполнению технологических операций.
Разметка забоя для буровых работ осуществляется проходчиком под руководством горного мастера в соответствии с маркшейдерским направлением. При необходимости разметка шпуров по забою производится краской с непосредственным участием горного мастера смены. Продолжительность времени бурения шпуров зависит от модели и производительности бурового оборудования и определяется по формуле
Тбур = Нбур Lобщ, ч, (26)
где Нбур – норма времени на бурения 1 м шпура, устанавливаемая как обратная величина скорости бурения в породах заданной крепости, ч/шп.м.
После выполнения работ по бурению шпуров в забое, забой выработки готовится к взрывным работам, после чего бурятся подбурки для оснастки горной выработки, согласно паспорту крепления.
Взрывные работы проводятся взрывниками специализированного участка в соот-ветствии с утверждённым в установленном порядке Паспортом БВР, схемой выставления постов охраны при взрывных работах и Правилами безопасности при взрывных работах. Готовность забоя к заряжанию определяет горный мастер проходческого участка, он подаёт заявку на ведение взрывных работ на специализированный участок и выписывает наряд-путёвку на получение необходимого количества ВМ с расходного склада рудника. Наряд-путёвка на получение ВМ должна быть подписана начальником участка или его заместителем. После подтверждения готовности забоя к взрывным работам горным мастером взрывник специализированного участка получает на расходном складе ВМ в соответствии с наряд–путёвкой и далее на специально оборудованной доставочной машине доставляет ВМ к месту заряжания. До начала заряжания вывешиваются предупредительные аншлаги установленного образца, согласно «Схеме выставления постов охраны при ВР» и при необходимости выставляются посты охраны. Предупредительные аншлаги снимаются после полного проветривания забоя и получения положительного анализа проб рудничной атмосферы.
После проверки соответствия забоя паспорту БВР и обеспечения безопасности ведения работ, взрывник приступает к заряжанию забоя. Заряжание забоя производится механизированным способом с применением самоходных или переносных пневмо-зарядчиков в соответствии с паспортом БВР. Шпуры прочищаются или продуваются сжатым воздухом. Продолжительность времени чистки и заряжания шпуров может рассчитываться по формуле
Тзар = 0,27 + 0,26Lобщ, ч. (27)
С целью снижения сейсмического воздействия взрывов на законтурное пространство выработки в паспортах БВР предусмотрено контурное взрывание, т.е. заряжание контурных шпуров производится рассредоточенными зарядами (с использованием фальшпатронов). При проходке восстающих выработок используются патронированные ВВ.
В качестве средств инициирования зарядов ВВ применяются неэлектрические системы инициирования Искра-Ш, Коршун, Эделин. Взрывные работы ведутся в междусменный перерыв в строгом соответствии с «Графиком ведения взрывных работ», утверждённым главным инженером рудника (шахты).
Учебно-методическое