Шахтное и подземное строительство, технология строительства горной выработки

Содержание 

 

1. Введение.

 

2. Основные технологические решения технологии строительства выработки.

 

 

3. Технология строительства выработки, расчет паспорта БВР.

 

 

4. Выбор средств бурения и погрузки породы.

 

 

5. Вспомогательные процессы.

 

6. Организация горнопроходческих работ.

 

 

7. Список используемой литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

    В  развитии экономики России важнейшую  роль играет освоение природных  ресурсов и, в частности, недр  земли. Необходимые  потребности  человеческого общества и уровень  его научно-технических возможностей определяют глубину проникновения в недра и масштабы их освоения.

     Растущий  в мире интерес к освоению  подземного пространства в значительной  мере обусловлен положительными  качествами подземных сооружений. Использование подземного пространства для размещения объектов различного назначения, помимо повышения эффективности использования недр, экономии территории и сохранения экологической чистоты, позволяет уменьшить затраты энергии на отопление и охлаждение помещений, сократить эксплуатационные расходы по сравнению с расходами на альтернативные сооружения на поверхности, снизить влияние климатических условий.

     Объекты,  размещаемые в подземных горных  выработках, характеризуются повышенной  виброустойчивостью и акустической  изоляцией по сравнению с наземными сооружениями. Способность породного массива защищать от внешних воздействий позволяет широко использовать подземные сооружения для укрытия людей от средств массового поражения и защиты от катастроф и стихийных бедствий. В подземных горных выработках соляных шахт лечат хронический бронхит, астму и другие заболевания. В подземных горных выработках и пещерах размещают театры, церкви и концертные залы.

   Расширение  практики использования подземного  пространства для различных хозяйственных целей в значительной мере связано с процессом урбанизации, защитой окружающей среды от отрицательных воздействий транспортных систем и потенциально опасных производств. 

   Во многих  странах интенсивно развиваются  прогрессивные направления подземного строительства. Так, например, подземные железные дороги, скоростные трамваи и метрополитены, подземные гаражи и автостоянки позволяют уменьшить последствия перенаселенности больших городов, высвободить площади для жилой застройки на поверхности земли и создания дополнительных городских зон отдыха. Глубокие подземные тоннели инженерных систем больших городов позволяют использовать их для различных целей и на этой основе обеспечить современную систему жизнеобеспечения при освоении подземного пространства городов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Технология  строительства выработки,

расчет  паспорта БВР.

 

   Выбираем  буровзрывной способ, т.к. в нашем  случае он наиболее рационален. Эффективность буровзрывных работ  зависит от многих факторов: физико-механических  свойств пород (таких как прочность, трещиноватость, напластование пород); типа и расхода В.В., диаметра и глубины шпуров; конструкции заряда и способов его инициирования; схем расположения шпуров и очередности взрывания зарядов; типы бурового оборудования; организация работ и т.п. Степень влияния указанных факторов на эффективность буровзрывных работ различна и будет рассмотрена далее.

  Буровзрывной  комплекс включает работы по  бурению и заряжанию шпуров, а  также взрыванию зарядов. 

   Т.к. порода  имеет крепость f=12, то выбор В.В. и С.В. проводим с учетом этих условий:

В качестве взрывчатого  вещества принимаем Детонит М, в качестве средства взрывания принимаем:

• для врубовых шпуров принимаем электродетонатор типа ЭД-8ПМ  
• для отбойых шпуров принимаем электродетонатор типа ЭДКЗ-ПМ-30   
• для оконтуривающих шпуров принимаем электродетонатор типа ЭДКЗ-ПМ-45.

 

Конструкция заряда: обычный колонковый, с обратным инициированием.

 

Определяем удельный расход В.В. по формуле М.М. Покровского:

       q = q1*fo*v*e*dn = 1,2*1.1*2.65*0,95*1 = 3,32 кг/ м³,

 

где q1=0.1*ƒ=0.1*12=1.2- удельный заряд условного В.В. или  

коэффициент взрывания  пород.

f_о – коэффициент структуры породы(fo=1.1 – для пород со сланцеватым залегание)

v – коэффициент зажима, учитывающий глубину шпуров и сечении выработки  вчерне Sвч , при одной плоскости обнажения забоя 

v=6.5/√ Sвч = 6.5/√6=2.65

e – коэффициент работоспособности В.В., e= 450/Р=450/475=0,95,

где Р – работоспособность  В.В.=475

dn- коэффициент изменения расхода В.В. при диаметре патрона 32 мм.

 

Определяем количество шпуров на цикл:

N = (1.27*q*Sвч)/(dn²*Δ*a) = (1.27*3,32*6)/(0.032²*1100*0.625) = 36 шп,

 

где dn – диаметр патрона, мм

       Δ – плотность В.В. в патроне,  кг/м³

       а – коэффициент заполнения  шпура (а=0.625)

 

Определяем оптимальную глубину шпуров в зависимости от ƒ и Sвч:

lшп=1.5 м

 

Определяем количество шпуров по их типам и выбор типа вруба:

Схема расположения шпуров зависит от крепости, трещиноватости и напластовании породы, размеров поперечного сечения горной выработки, глубины и количества шпуров, конструкции заряда шпуров и типа В.В. При расположении шпуров учитывают удобство размещения бурового оборудования. Комплект располагаемых в забое выработки шпуров разделяется на врубовые, отбойные и оконтуривающие.

При ƒ=12 применяем  пирамидальный вруб. Глубина врубовых шпуров должна быть на 10–15℅ больше глубины других шпуров.

Число врубовых шпуров определяем по табл. 5: Nвр= 8 шт (угол наклона принимаем 63⁰).

Тогда число оконтуривающих шпуров определяем по формуле:

Nок = Р/b + 1 = 10/0.7 + 1 = 16 шп,

 

где Р – периметр выработки, м,

b – расстояние между оконтуривающими шпурами, м.

 

Число отбойных шпуров:

Nот = N - (Nвр + Nок) = 36 - (8+16) = 12 шп

 

Определяем  массу заряда каждого шпура и  фактический расход В.В. на цикл:

Определяем  общий расход В.В. на цикл:

Q = Sвч*q*lшп = 6*3,32*1.5 = 30 кг

 

Определяем среднюю  величину заряда в шпуре:

q с = Q/N = 30/36 = 0.83 кг

 

Определяем массу  заряда по типу шпуров:

qвр  = qср*(1.1-1.2) = 0.83*1.15 = 0.95 кг

qот = qср = 0.83 кг

qок = qср*(0.9-0.95) = 0.75 кг

 

Определяем  фактическую массу заряда по типу шпуров:

q^ф_вр= 1 кг

q^ф_от = 0.8 кг

q^ф_ок = 0.8 кг

 

Определяем  коэффициент заполнения шпура (КЗШ):

а_вр= 0.61

а_отб= 0.49

а_ок= 0.49

 

Определяем  фактическую массу заряда на цикл:

Q_ф= q^ф_вр* N_вр + q^ф_от * N_от + q^ф_ок * N_ок = 1*8 + 0.8*16 + 0.8*12 = 30.4кг

 

Выбор схемы соединения ЭД:

   Выбор  производится исходя из расчета  силы тока поступающей в каждый  ЭД. Для выработки и подачи  импульса в сеть принимаем  взрывную машинку     ПИВ-100м  (600)

   При последовательном соединении:

 

I=i= E/R+n*r=600/5.83+41.2*2=6.63

где I – величина тока в электровзрывной сети, А

E – напряжение источника тока, В

r – расчетное сопротивление 1-го ЭД, Ом

n – кол.-во электропроводов, шт

i – сила тока в каждом электроде, А

i_б – min величина тока на 1 электродетонатор

i_б ³ 2.5А постоянный

i_б³ 2А     переменный

R – сопротивление всех проводов, Ом

R=ρ*l/S_пр=0.0175*250/0.75=5.83

где ρ – удельное сопротивление материала провода, Ом*мм²/м

l – длина проводов, м

S_пр – сечение провода, мм²

 

Вывод: выбираем последовательную схему соединения.

   Конструкция  вруба выбирается на основе  крепости пород, направления напластования  и площади поперечного сечения  выработки.

   Т.к. в  данном случае залегание пласта  горизонтальное, то принимаем пирамидальный  вруб состоящий из 8 шпуров.

    Расстояние  между врубовыми шпурами = 0.45м,  угол наклона врубовых шпуров  к плоскости забоя принимаем  равным  63^о.

 

 

 

 

 

Выбор средств бурения и погрузки породы:

   Бурение  шпуров осуществляем при помощи  перфораторами ПТ-36.

   После  того, как шпуры пробурены и  очищены от буровой мелочи, мастер  взрывник проверяет соответствие  обуренного забоя паспорта БВР,  т.е. проверяет их глубину, число, угол наклона, качества очищения от выбуренной мелочи.

   Затем после подачи  первого (предупредительного) звукового  сигнала приступает к изготовлению  патронов- боевиков и заряжания  шпуров. На время заряжания и  монтажа взрывной сети он назначает помощников из числа рабочих, имеющих единую книжку взрывника. Заряжание и забойка выполняется вручную. Средняя продолжительность заряжания шпура составляет 2 мин.

   После окончания  заряжания, закладывается пыж,  состоящий из глины с песком.

   После забойки шпуров, проходчики, участвовавшие в заряжании, направляются в укрытие. После проверки мастером-взрывником взрывной сети из укрытия подается второй сигнал (боевой) сигнал и включается ток.

   После проветривания  забоя, около 30 минут, горный  мастер и взрывник осматривают забой, проверяют отказы. При обнаружении отказа или выгорания шпура их ликвидируют с соблюдением требований §193 «Единых правил безопасности при взрывных работах». Горный мастер проводит проверку состояния пород кровли и боков выработки, а так же состояние временной крепи.

 

Обмен вагонеток в двухпутных выработках:

   Наличие двух путей облегчает маневровые операции по замене груженых вагонетках на порожние и исключает необходимость сооружения разминовок.

   В двухпутных  выработках обмен производят  при помощи накладных съездов,  плит-разминовок и роликовых платформ. Накладные съезды и роликовые платформы укладывают на основные пути, они позволяют перемещать груженые и порожние вагонетки с одного пути на другой. Организацию маневров в двухпутных выработках производят по следующей схеме. Состав порожних вагонеток оставляют на одном из путей. Электровозом или маневренной лебедкой порожнюю вагонетку подают в забой, и после загрузки через накладной съезд или плту-разминовку отвозят на второй путь.

 

Проветривание забоя:

Ядовитые газы, образовавшиеся при взрыве зарядов  В.В. в шпурах, должны разжижаться свежим воздухом и выноситься из выработки в течение короткого отрезка времени, не превышающем 35 минут. 

Проветривание производится вентиляторами местного проветривания (ВМП) за счет общешахтной  депрессии. Воздух подается в забой  по трубопроводам. При проведении горизонтальных и наклонных выработок в основном используются гибкие трубопроводы, имеющие ряд преимуществ: малую массу, простоту конструирования, малое сопротивление движению воздуха. Стыковка производится самоуплотняющимися пружинами-кольцами.

 

Вспомогательные процессы:

Потребность в  сжатом воздухе и электроэнергии:

   При проведении  выработки подвести воздух необходимый  для бурильной машины и продувания  шпуров непосредственно перед  заряжанием. Он подается по трубопроводам.

   Электроэнергия  служит для питания погрузочной  машины, а так же для освещения  выработки.

   Необходимое  условие безопасности горных  работ- надлежащее освещение рабочего  места. Хорошее освещение положительно  влияет на производительность  труда.

   Минимальная освещенность забоя должна быть не менее 10лк., а на почве не менее 15лк. Такая освещенность достигается светильниками во взрывоопасном корпусе, мощностью 100Вт типа РП100, устанавливаемых через 4-5м и светильниками погрузочных машин. Кроме того, все проходчики снабжаются индивидуальными аккумуляторными светильниками «Украина» (коногонами).

 

Наращивание проходческого  оборудования:

   Трубопроводы  и кабели подвешиваются в шахтах  для большей защиты от повреждения.  Трубопроводы для воды и сжатого  воздуха располагаются на высоте не менее 1000мм от почвы со стороны людского прохода. Такое расположение обеспечивает наибольшую безопасность и простоту монтажа трубопровода. Трубопроводы монтируются из металлических труб длиной 4-6м, соединенные между собой фланцами.