Буровой орт

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ХИБИНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

Отделение: Очное

Специальность: 140613

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ: ГОРНОЕ ДЕЛО И БВР

НА ТЕМУ: ПРОВЕДЕНИЕ БУРОПОДСЕЧНОГО ОРТА

Студента Шишкина Ю. Л.

группы 5Гэм

Руководитель проекта: Сазонов А. А.

Кировск

2007

Исходные данные

Составить проект на проходку бурового орта при следующих условиях:

Глубина залегания – 400 м.

Длина выработки – 100 м.

Крепость породы – 14

Срок службы – 6 мес.

Время проходки – 2 мес.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Выбор формы и определение размеров поперечного сечения выработки

Расчет горного давления и определение необходимости крепления
выработки

Выбор наиболее рациональной схемы проведения выработки

Обоснование параметров буровзрывного комплекса

и расчет паспорта БВР

Выбор бурового оборудования и расчет его производительности

Выбор схемы и расчет паспорта проветривания

Выбор способа уборки породы и расчет производительности
уборочного оборудования

Составление циклограммы проходки

Технико-экономическое обоснование выбранного варианта
Заключение
Литература

1. ВВЕДЕНИЕ

Перед горнодобывающей промышленностью России стоит задача интенсификации добычи и переработки минерального сырья при минимальных затратах для обеспечения возрастающих потребностей народного хозяйства.

За последние годы техника и технологии горного производства претерпели большие изменения.

При подземной добычи на проходческих и очистных работах получило широкое распространение новое высокопроизводительное буровое, погрузодоставочное и вспомогательное оборудование.

В связи с внедрением мощных забойных механизмов, средств автоматики и телемеханики меняется облик самих шахт, меняются системы разработки и создаются их новые варианты, происходит концентрация горных работ.

Каждое горное предприятие обязано иметь утвержденный в установленном порядке проект разработки месторождения, по которому должна осуществляться выработка шахты и подготовка горизонтов, а так же маркшейдерскую и геологическую документацию. В проекты составной частью должны входить мероприятия по технике безопасности.

2. ВЫБОР ФОРМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ

1. На основании исходных данных (крепость пород, глубина разработки и т.д.) выбираем прямоугольно-сводчатое сечение выработки.

При проходке принимаем следующее оборудование: 2УБН-2П (бурильная установка), ПТ-4 (погрузочно-доставочная машина).

При эксплуатации буровой станок: НКР-100М

Таблица 1 – Техническая характеристика НКР-100М

Диаметр скважины, мм	105
Глубина скважины, м	До 50
Рабочее давление сжатого воздуха, атм.	5-6
Рабочее давление воды, атм.	10-12
Расход воды, л/мин	15-20
Максимальное усилие подачи, кг	600
Усилие подачи на инструмент при бурении, кг	150
Ход подачи, мм	365
Мощность электродвигателя, кВт	2,8
Габариты станка, мм: Длина Ширина Высота	1300 640 650
Рабочая длина штанги, мм	1200
Диаметр штанги, мм	63,5

1. Высота бурового орта при эксплуатации НКР-100М

Н = 3м.

Ширина выработки в свету:

В = А + n

где А – длина бурового станка, мм

А = 1300+1200+200 = 2700 мм

n – ширина прохода для людей, с учетом места размещения в выработке вентиляционного трубопровода, мм

В = 2700+700=3400 – принимаю ширину выработки равную 3400 мм.

3. Расчет высоты коробкового свода:

Высота свода зависит от крепости пород по шкале Протодъякова.

При крепости пород f≤14 h_>СВ>= В/3

h_>СВ> = 3400/3 = 1130 мм

4. Высота пяты свода определяется по формуле:

h_>ПЯТЫ> = 300-1130 = 1870 мм

Проверяем высоту прохода для людей h_>min> = 1.8м., h_>1>≥h_>min>_>>= 1.87≥1.8м.

5. Высота выработки определяется по формуле: H = h_>ПЯТЫ> + h_>СВ>

Н = 1870+1130 = 3000 мм

6. Сечение выработки в свету: S_>СВ.> = 3400 (1870 + 0,26*3400) = 9,36 м²

7. Радиус осевой и боковой дуг:

r = 0,262*В = 0,262*3400 = 890 мм – радиус боковой дуги

R = 0.692*B = 0.692*3400 = 2350 мм – радиус осевой дуги

3. ВЫБОР ТИПА КРЕПИ И РАСЧЕТ КРЕПЕЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Крепь в буровом орте не нужна, т.к. выработка служит минимальный срок (6 месяцев) и после этого взрывается. Перед началом работы бурового станка НКР-100М выработка обезопашивается.

Отсюда следует, что площадь выработки равна площади выработки в свету, т.е. 9,36 м²

4. ВЫБОР НАИБОЛЕЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТКИ

1. Выбор способа проходки горной выработки.

Для проходки выработки выбираю буровзрывной способ проведения горных работ. Так как он является основным способом отбойки горных пород при проведении выработок и добычи руды. Заряды взрывчатых веществ располагают в вертикальных, наклонных и горизонтальных шпурах или скважинах.

Выбор оборудования для уборки породы.

Для уборки породы применяется погрузо-доставочная машина ПД-4

Выбор бурового оборудования.

Так как выработка не имеет рельсовых путей, то бурильная установка должна иметь гусеничный или пневмошинный ход. Принимая во внимание ширину и высоту выработки (3,4/3,1 м) по зоне обуривания, принимаю бурильную установку 2УБН-2П

2. Технические характеристики погрузочной машины.

Таблица 2 – Техническая характеристика ПД-4

Грузоподъемность, т	4
Вместимость кузова, м³	1,5
Габариты, мм: Длина Ширина Высота	3350 1800 2120
Наибольшая высота при погрузке и разгрузке, мм	2240
Радиус поворота, мм	4000
Преодолеваемый подъем, гр.	8
Привод	Пневматический
Максимальная скорость, км/ч	4,8
Установленная мощность, кВт	90
Масса, т	7,1

3. Техническая характеристика бурового оборудования.

Таблица 3 – Техническая характеристика 2УБН-2П

Площадь обуреваемого забоя, м²	14
Наибольшая высота расположения горизонтального шпура, м	3,2
Ширина забоя обуреваемого с одной установки, м	4,5
Число перфораторов	2
Наибольшая глубина шпуров, м	2,8
Коэффициент крепости по шкале Протодъякова	6-20
Тип ходовой части	Пневмоколесный
Расход сжатого воздуха (при бурении), м²/м	25
Скорость передвижения, км/ч	3,5
Мощность привода, кВт	36,8
Максимальный преодолеваемый угол, гр.	12
Тип перфоратора	ПК-60
Габариты, мм: Длина Ширина Высота	6800 1450 1500
Масса, т	6,3

5. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНОГО КОМПЛЕКСА И РАСЧЕТ ПАСПОРТА БВР

1. Способ взрывания, тип ВВ и средства взрывания

Шахта не опасна по газу и пыли. Способ взрывания электрический с применением электродетонатора от силовой линии на поверхности (напряжением 380 В) с помощью приборов ПИВ-100М, КВП-1/100 с действующих выработок на свежей струе воздуха. Для более полной детонации ВВ и уменьшения выделения ядовитых продуктов взрыва используется забойка пространства между зарядом ВВ и устьем шпура инертным материалом.

Конструкция заряда ВВ в шпуре – сплошная колонка с расположением патрона боевика первым от устья шпура (прямое инициирование).

ВВ при отбойке породы получувствительная и водоустойчивая – Аммонит 6ЖВ в патронах диаметром 32 мм длиной L_>П> = 250 мм, массой nп = 250гр. в полиэтиленовой упаковке.

Характеристика ВВ:

1. Плотность, г/см³ – 1,2

2. Работоспособность, см³ – 360-380

3. Бризантность, мм – 14 – 16

4. Скорость детонации, км/с – 3,6-4,8

2. Удельный расход ВВ, определяется по формуле М. М. Протодъякова:

где, е – коэффициент работоспособности ВВ

р_>ВВ> – работоспособность ВВ

е = 525/ р_>ВВ>

е = 525/380 = 1,38

3. Средняя длина шпуров определяется исходя из месячной скорости проведения выработки:

L_>Ш> = V_>МЕС>/(25*t_>M>*n_>CM>*n_>C>*η), м

где, t_>M> = 2 время проведения выработки в месяц, мес.

n_>CM> = 3 – число смен в сутки на проведение выработки, смена

n_>C> = 1 – число циклов в смену

η = 0,9 – коэффициент использования шпура (КИШ)

V_>МЕС> = 65 месячная скорость проходки, м/мес.

L_>Ш> = 65/(25*2*3*1*0,9) = 0,48 м

4. Длина уходки за цикл

L_>ух> = L_>Ш>* η, м

L_>ух> = 0,48* 0,9 = 0,43 м

5. Число шпуров на цикл:

где, = 14 – крепость пород по условию

= 9,61 – площадь сечения выработки в черне, м²

Окончательное количество шпуров уточняется в графической части проекта 29 шт.

6. Количество компенсационных шпуров (во врубе)

N_>0> = (η* L_>Ш.К.>/А)³/V_>K>_>.>, шт.

где, А = 9,35 – масштабный коэффициент

V_>K> – объем компенсационного шпура, см³

L_>Ш.К.> – длина компенсационного шпура, см

η = 0,9 – КИШ

L_>Ш.К.> = 0,2 + L_>Ш> = 0,2 + 0,48 = 0,68 м = 68 см

V_>K> = 0,785*d*2* L_>Ш.К.>, см

где, d = 0,76 – диаметр компенсационного шпура, см

V_>K> = 0,785*7,6*2*68 = 811,376 см³

N_>0> = (0,9* 68_>.>/9,35)³/811,376 = 0,34 = 1 шт.

При крепости пород до f≤14 количество врубовых шпуров N_>ВР> = 6 шт.

Конструируем прямой вруб из 7 шпуров (один из которых компенсационный)

7. Линия наименьшего сопротивления (расстояние между оконтуривающими и отбойными шпурами):

где, Р – вместимость ВВ в одном метре шпура, кг/м

m = 1 – коэффициент сближения зарядов

q = 1,7 удельный расход ВВ, кг/м³

Р = π*d²*Δ/4

где, Δ - плотность заряжения, для аммонита 6ЖВ = 900 кг/м³

Р = 3,14*0,042²*900/4 = 1,24

8. Учитывая форму выработки и различные условия работы зарядов принимаем следующее расположение шпуров: расстояние между шпурами у почвы 640 мм; по бокам выработки 740 мм; по кровле – 790 мм (т.к. зарядам в кровле работать легче, чем у почвы)

Таблица 4 – Порядок расположения шпуров

Наименование шпуров	Номера шпуров
1. Компенсационные	0
2. Врубовые	1,2,3,4,5,6
3. Отбойные и вспомогательные	7-14
4. Окантуривающие	15-29

9. Суммарная длина всех шпуров

Врубовых и компенсационных:

Отбойных (вспомогательных):

Оконтуривающих:

Суммарная длина всех шпуров:

10. Требуемый расход ВВ:

Q = q*S_>Ч>*L_>Ш>, кг

Q = 1,476*9,61*0,48 = 6,8 кг

11. Средняя масса заряда на один шпур:

q_>CP> = Q/N_>Ф,>кг

q_>CP> = 6,8/29 = 0,23

где, N_>Ф> = 29 –фактическое количество шпуров в забое, шт.

12. Масса заряда во врубовых шпурах:

q_>ВР> = 1.2* q_>CP>, кг

q_>ВР> = 1.2*0,23 = 0,276 кг

13. Масса заряда в отбойных шпурах:

q_>отб.> = q_>ср.>

q_>отб.> = 0,23

14. Масса заряда в оконтуривающих шпурах:

- в кровле:

q_>ок.к.>= 0,8*q_>ср> = 0,8*0,23 = 0,184 кг.

- в боках и почве выработки:

q_>ок.б.>= 0,9*q_>ср> = 0,9*0,23 = 0,207 кг.

q_>ок.п.>= 1,1*q_>ср> = 1,1*0,23 = 0,253 кг.

15. Фактических расход ВВ за цикл:

Q_>Ф> = n_>ВР>* q_>кр.>+_>>n_>отб>*q_>отб.>+ n_>ок.к.>* q_>ок.к.>= 6*0.276 + 8*0.23 + 5*0.184 + 4*0.207 + 6*0.253 = 6.762 кг.

16. Выбор средств взрывания.

Интервал заземления: t = A*W

Где, А = 6, коэффициент замедления зависящий от крепости пород, мс/с

Принимаю ближайшее заземление и электродетонатор ЭДКЗ-ПМ-15

Техническая характеристика ЭДКЗ-ПМ-15

Безопасный ток, А = 0,18

Сопротивление, Ом = 1,8-3,0

Импульс воспламенения, А²мс = 0,6-2,0

Техническая характеристика взрывного прибора КВП-1/100

Напряжение стабилизируемое на компенсаторе накопителе, В = 600.

Максимальное сопротивление последовательной взрывной сети эл. детонаторов с нихромовым мостиком = 320 Ом.

Количество детонаторов = до 100 шт.

Расчет эл. взрывной сети

Монтаж взрывной сети начинается только после полного заряжения зарядов и производится от зарядов к источнику тока. Схема соединения эл. детонаторов последовательная. Гарантийный ток при соединении эл. детонаторов Iг = 1A.

Место укрытия взрывников принимается на расстоянии не менее 150 м от забоя.

1. Сопротивление магистральных и участковых проводов:

Rм = ρ*2*Lм/Sм, Ом

где, ρ = 0,0184 – удельное сопротивление медных проводов, Ом

Sм = 1,57 – сечение проводов, мм²

Lм = 150 – длина магистральных проводов, м

Rм = 0,0184*2*150/1,57 = 3,51 Ом

rу = ρ*2*Lу/Sу, Ом

rу = 0,0184*2*15/0,196 = 2,8 Ом

Марка проводов:

Участковый ВП-0,5

Магистральный ВП-0,8

2. Ток, проходящий по взрывной сети и через каждый ЭД, определяется по формуле:

где, rд =3 – сопротивление проводов, соединяющих электродетонаторы, Ом

Nд = 29 – количество детонаторов, шт

Проверяем условие безотказного взрывания I≥Ir=1A; 6,43А≥1А – условие соблюдается

Технические показатели БВР

1. Расход ВВ на 1 погонный метр и м³

q_>1>= Q_>Ф>/I_>yx> = 6,762/0,86 = 7,86 кг/м

q_>2> = q_>1>/(S_>ч>* I_>yx>) = 7,86/(9,61*0,86) = 0,95 кг/м³

2. Длина шпуров на 1 п.м. выработки:

L = /I_>ух> = 21,67/0,86 = 25,19 м/п.м.

3. Расход ЭД на 1 цикл:

= N_>Ф> = 29 шт.

на 1 п.м.

n_>ЭД> = n_>ЭД>/ I_>ух> = 29/0,86 = 34 шт.

4. Выход породы за цикл:

V = S_>Ч>*I_>УХ> = 9,61*0,86 = 8,26 м³

Таблица 5 – Расположение шпуров в забое выработки

№ шпура взрываемого за один прием	L- каждого шпура, м	Угол наклона шпуров, градус в проекциях	Масса заряжания каждого шпура, кг	Очередность взрывания замедления
I	I I
0	1,2	90	90	-	-
1,2,3,4,5,6	1,2	90	90	0,276	1-2-3-4-5-6
7-8	1	90	90	0,56	7-9 (105)
10-14	1	90	90	0,56	10-14 (120)
15-18	1	85	85	0,504	15-18 (135)
19-23	1	85	85	0,44	19-23 (150)
24,29	1	85	85	0,616	24-29 (165)

6. ВЫБОР БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ И РАСЧЕТ ЕГО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Буровая установка 2УБН-2П с перфораторами ПК-60

1. Определение производительности и скорости бурения.

1.1 Скорость бурения определяется по формуле:

V_>1> = 13400*A*n/(d²σ⁰⁵⁰) = 13400*90*42/(42²*800^0.50) = 556.3 мм/мин = 0,556 м/мин

1.2. Сменная эксплуатационная производительность буровой установки:

1.3 Необходимое время для обуривания всего забоя за цикл:

Тбур = Lш*T/Q_>Э> = 21,67*420/400 = 23 мин

7. ВЫБОР СХЕМЫ И РАСЧЕТ ПАСПОРТА ПРОВЕТРИВАНИЯ

Для проветривания бурового орта протяженностью 100 метров принимаю нагнетательный способ проветривания.

При нагнетательном способе проветривания выбираю прорезиновые трубы диаметром 600 мм. Время необходимое для проветривания выработки t = 30 мин.

1. Количество воздуха необходимое по фактору взрывных работ:

м³/с

2. По наибольшему одновременно работающих людей:

Q_>T> = 6*N_>а>/60 = 6*4/60 = 0,4 м³/с

3. По оборудованию ДВС

= 6,3 м³/с

4. По выносу пыли из выработки:

Q_>T> = 2.4 м³/с

Согласно требованиям ЕПБ скорость движения воздуха в горной выработки в период ее проведения должна быть не менее 0,25 м/с.

V ≥ 6.3/9.61 = 0.65≥0.25 условие соблюдается

5. Депрессия трубопровода

Длина трубопровода

Lт = 100 м

5.3. Сопротивление аэродинамическое

R = 0.003*1.9*100/0.283 = 12.5 кН

Принимаю вентилятор ВМ-6М, т.к. он подходит по всем параметрам

8. ВЫБОР СПОСОБА УБОРКИ И РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Для уборки породы служит породо-доставочная машина ПД-4

1. Сменная производительность уборки

2. Время уборки породы после одного отпала

9. Построение циклограммы проходки

Для проведения бурового орта принимаю бригаду в составе 6 человек. Организация работ – трехсменная. Выработка проходится 25 рабочих дней.

Цикл начинается с приведения в безопасное состояние забоя (отбор пробы воздуха, обезопашивание забоя), выполняет один проходчик. На отбор воздуха уходит 10 минут, а на обезопашивание забоя 15 минут. Далее проходчик приступает к бурению шпуров, которых в комплекте 29 штук глубиной 1 метр. На эти операции уходит 33 минуты. Доставляет необходимы взрывчатый материал вместе с помощниками – 16,5 кг аммонит и другого оборудования с распределительного склада – 20 минут. Заряжение осуществляется в ручную. Собирает эл. сеть и подключается к машине КВП 1/100.Прячется в безопасное место и производит взрыв забоя. На это все уходит 45 минут. Проветривание происходит в течении 30 минут при нагнетательной схеме.

Уборка осуществляется ПД-4 115 минут.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения этого курсового проекта я научился решать вопросы, связанные с проведением и креплением горных выработок, организацией труда, научился пользоваться технической литературой, которая была использована мной в течении выполнения курсового проекта, также литература была полезной и при ведении расчетов, научился правильно выбирать параметры, коэффициенты и другие важные данные.

ЛИТЕРАТУРА

1 В.К. Шехурдин. - Задачник по горным работам, проведению и креплению горных выработок - М: Недра, 1985. - 240с.

Ю.И. Вельский. - Методические рекомендации по выполнению практической работы, разделов при курсовом и дипломном проектировании на тему: Расчет паспорта БВР - Кировск, 2003. - 16с.

Ю.И. Вельский. — Методические рекомендации по выполнению практической работы, разделов при курсовом и дипломном проектировании на тему: Выбор бурового оборудования для проходки горных выработок и расчет его производительности - Кировск, 2003. - 14с.

Ю.И. Вельский. - Методические рекомендации по выполнению практической работы, разделов при курсовом и дипломном проектировании на тему: Расчет проветривания забоя выбор вентилятора- Кировск, 2003. - 12с.

Ю.И. Вельский. — Методические рекомендации по выполнению практической работы, разделов при курсовом и дипломном проектировании на тему: Выбор типа погрузочных машин и расчет их производительности - Кировск, 2003. - 22с.

Б.Н. Кутузов. - Взрывные работы. - М.: Недра, 1988. - 383с.

7 Ю.С. Пухов. - Рудничный транспорт. - М.: Недра, 1991. - 364с.