Пример курсовой работы по технологии машиностроения: Разработка технологии проведения двухпутевого откаточного штрека

Содержание

Введение 3

Исходные данные и их краткая характеристика4

1 Выбор формы и определение размеров поперечногосечения выработки5

2 Выбор типа крепи и расчет крепежных материалов9

3 Выбор рациональной схемы проведения выработки13

4 Обоснование параметров буровзрывного комплекса и расчет паспорта БВР14

5 Расчет производительности бурового оборудования21

6 Выбор схемы и расчет паспорта проветривания22

7 Расчет производительности уборочного оборудования27

8 Циклограмма проходки и организации работ31

9 Технико-экономические показатели проходки36

Заключение39

Список использованной литературы.40

Выдержка из текста работы

Исходные данные к проекту: категория шахты — III; коэффициент крепости горных пород 6-8; Массив: трещиноватый, вдоль основной системы трещин, 1,5-4 трещин/м; площадь поперечного сечения выработки в свету 14,5 м2; крепь — КМП-А3; 1,33 арка/м, железобетонная затяжка; длина выработки 600 м; водоприток «обводнённая»; скорость проведения выработки 130 м/мес.

Содержание пояснительной записки: 1) выбор рационального комплекта проходческого оборудования; 2) буровзрывной комплекс работ; 3) выбор вентиляционного оборудования; 4) уборка породы; 5) возведение постоянной крепи; 6) график организации работ; 7) расчет технико-экономических показателей.

Перечень графического материала: 1) поперечное сечение выработки в эксплуатации; 2) таблицы: характеристика выработки, расход материалов на 1м выработки, перечень проходческого оборудования; 3) вертикальный и горизонтальный разрезы «Расположение проходческого оборудования»; 4) паспорт БВР; 5) график организации работ; 6) технико-экономические показатели.

Дата выдачи задания: 01.10.2003 г.

Срок сдачи проекта: 15.12.2003 г.

Руководитель курсового проектирования ………..……… /Очкуров В.И./

Аннотация

В данном курсовом проекте разработан проект проходки горной выработки площадью поперечного сечения в свету 14,5 м2 . Проходка осуществляется по буровзрывной технологии. Скорость проходки 130 м/мес. Подвигание забоя за цикл 2,25м. Рассмотрены следующие разделы: выбор комплекта проходческого оборудования, параметры буровзрывных работ, проветривание выработки, параметры погрузки и транспортирования горной массы, возведение постоянной крепи, вспомогательные работы. Продолжительность проходческого цикла 8,7 ч. Проходческое оборудование для проведения штрека: бурильная установка БУР-2, погрузочная машина 1ПНБ-2, призабойный транспорт — вагонетки ВГ-3,3, электровоз АРП-7.

Проект состоит из одного чертежа, пояснительной записки из 51 листов, 13 таблиц и 8 рисунков.

Annotation

In the given course project, the development of excavation is worked up. Useful Excavation area is 14,5 m2. Drilling and blasting technology is used for development. Development speed is 120 m per month. Development advance is 2,25 m per cycle. The following section such as selection of equipment, Drilling and Blasting, ventilation, LHD, support and auxiliary works are examined. The duration of a shift is 8,5 hours. Development equipments are: БУР-2 — drilling machine, 1ПНБ-2 — loader, for haulage is used АРП-7 connected with ВГ-3,3.

Current project is include: 1 — drawing and text document with 51 pages, 13 tables and 8 scheme.

1. Условия проведения выработки

Условия проведения выработки (табл. 1).

Таблица 1

№ п/п	Показатель	Единица измерения	Условия
1	Категорийность выработки		Z
2	Коэффициент крепости породы		6-8
3	Площадь поперечного сечения выработки:
	— в свету	м2	14,5
	— в проходке	м2	17,8
4	Водоприток в выработку		обводнённая
5	Тип крепи		КМП-А3
7	Длина выработки	м	600
8	Скорость проведения выработки	м/мес.	130

Для данных условий проведения выработки принимаем следующий режим работы (табл. 2).

Таблица 2

№ п/п	Показатель	Единица измерения	Условия
1	Число рабочих дней в месяц		30
2	Число рабочих смен в сутки		3
3	Продолжительность смены	ч	6
4	Количество бригад	шт	4

2. Формирование комплекта проходческого оборудования.

2.1 Выбор буровой установки

Технические характеристики бурильных установок (табл. 3). [1].

Таблица 3

Показатель	Условия проведения	Средства бурения шпуров
		БУР-2Б	СБУ-2Б
Размеры забоя, обуриваемого с одной позиции, мм:
— ширина	5320	5800	5900
— высота	3690	4000	3900
Угол наклона выработки, градусы	0
Крепость горных пород	6-8	до 16	до 16
Ход податчика, м	3,1	2,7; 3,3	2,7; 3,3
Бурильная машина: — тип — число		БГА-1М 2	БГА-1М 2
Тип ходовой части: Колесно-рельсовая Гусеничная		+ —	— +
Колея рельсового пути, мм		900	900
Размеры машины, мм: длина ширина высота		8700 1350 1500	9100 1800 2000
Стоимость, тыс. руб.		10,93	10,85

2.2 Выбор средств погрузки

Технических характеристик погрузочных машин (табл. 4) [2].

Таблица 4

Показатель	Заданные условия	Марки погрузочных машин
		1ПНБ-2	2ПНБ-2
Минимальн. размеры выработки в свету, м:
— ширина	5,32	2,5	3,0
— высота	3,69	1,8	1,8
Высота разгрузки, м		+	+
Фронт погрузки		+	+
Техническая производительность, м3/мин		2,2	2,5
Тип ходовой части: — колесно-рельсовая — гусеничная		— +	— +
Колея рельсового пути, мм	900	900	900
Вид используемой энергии: — электрическая — пневматическая		+ —	+ —
Размеры машины,мм: — длина — ширина — высота		7275 1600 1250	7800 1800 1450

2.3 Выбор призабойного транспорта

Для шахт не опасных по газу и пыли принимаем следующий призабойный транспорт: контактный электрово К10 (табл. 3). В качестве средства транспортировки принимаю вагонетки типа ВГ-3.3 (табл. 4).

Таблица 5

Показатель	К10
Основные размеры, мм: Длина по буферам Ширина при колее 900 мм высота	4760 1350 1650
Сцепной вес, кН	100
Привод: число суммарная мощность двигателей, кВТ	1 62
Тяговый двигатель	ЭТ-31
Жесткая база, мм	1200
Минимальный радиус вписывания, мм	9

Таблица 6

Показатель	Заданные условия	Средства транспортировки
		ВГ — 3,3
Минимальная площадь поперечного сечения выработки в свету, м2	14,5	+
Размеры выработки, м:
— ширина	3690	1320
— высота	5440	1300
Количество рельсовых путей	2	+
Колея рельсового пути, мм	900	900

Таблица 7

Параметр	УПЛ-2У
Минимальная площадь поперечного сечения выработки в свету, м2	6,5
Тип опоры	колея 900 и 1800 мм
Производительность, м3/ч	160
Ширина ленты, мм	650
Число вагонеток ВГ — 3,3	5
Длина, м	23,3
Ширина по опоре на колёсах, м	2,00
Высота, м	1,99

2.4 Формирование альтернативных комплектов проходческого оборудования

Варианты комплектов проходческого оборудования (табл. 9).

Таблица 8

Вариант	Комплект оборудования	Оборудование
		Бурильные	Погрузочные машины	Схема транспорта горной массы
		установки
		БУР-2Б	СБУ-2Б	1ПНБ-2	2ПНБ-2	Перегруж. УПЛ-2 ВГ-3,3 К10
1	БУР-2Б, 2ПНБ-2	+			+
2	СБУ-2Б, 2ПНБ-2		+		+
3	СБУ-2Б, 1ПНБ-2		+	+
4	БУР-2Б, 1ПНБ-2	+		+

Стоимость оборудования (табл. 9) [8].

призабойный взрывчатый шпур вагонетка

Таблица 9

№ п/п	Тип машины	Количество	Стоимость одной машины, тыс. руб..
1	БУР-2Б	1	10,93
2	СБУ-2Б	1	10,85
3	1ПНБ-2	1	11,44
4	2ПНБ-2	1	17,04

Расчет коэффициента готовности Кг средней продолжительности работы машины между двумя последовательными отказами (наработки на отказ) t0 и среднего времени устранения одного отказа (времени восстановления) tв будем производить по зависимостям (табл. 11) [4].

Таблица 10

Проходческое оборудование	Наработка на отказ t0, ч	Время восстановления tв,ч	Коэффициент готовности Кг
Погрузочные средства
1ПНБ-2	0,345+11,044/f	0,857+0427•f	0,959-0,069•f
2ПНБ-2	0,01+20,084/f	-0,118+0,262•f	1,103-0,066•f
Перегружатели
УПЛ-2У	14,5	0,8	0,948

* — f — коэффициент крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова.

Посчитав по вышеуказанным формулам, получим следующие коэффициенты готовности (табл.11).

1) Расчёт коэффициента готовности 1ПНБ-2:

2) Расчёт коэффициента готовности для 2ПНБ-2:

Результаты расчетов стоимостей и коэффициентов готовности комплектов проходческого оборудования (табл. 12).

Значения коэффициентов готовности для: бурильных установок, электровоза, вагонеток и крепеукладчика — можно не учитывать, так как они входят во все комплекты оборудования.

Таблица 11

№ комплекта	Наименование комплекта оборудования	Стоимость комплекта оборудования , тыс.руб.	Коэффициент готовности комплекта оборудования
1	БУР-2Б, 2ПНБ-2;	27,97	0,48
2	СБУ-2Б, 2ПНБ-2	27,89	0,5
3	СБУ-2Б, 1ПНБ-2	22,29	0,47
4	БУР-2Б, 1ПНБ-2	22,37	0,47

Сравниваем между собой комплекты оборудования с помощью критерия эффективности. Критерий эффективности определяется по формуле:

где V1 и V2 — скорости проведения выработки комплектами оборудования, м/мес (примем V1 = V2);

n1 и n2 — количественный состав проходческих бригад, обслуживающих комплекты (примем n1 = n2);

C1 и C2 — стоимость комплектов, тыс. руб.

По отношению к 1-ому комплекту критерий эффективности:

— 2-ого комплекта ;

— 3-го комплекта ;

— 4-го комплекта ;

Комплекты 1 и 2 практически не отличаются своим коэффициентом эффективности, а комплекты 3 и 4 их превосходят их своим коэффициентом эффективности. Но будем выбирать из комплектов 1 и 2, т.к. они имеют большую производительность. Окончательно выбираю комплект 1 исходя из габаритов бурильной установки. БУР-2Б имеет меньшие габариты по ширине и высоте нежели СБУ-2Б.

Проверяем выбранный комплект по размещению в сечении выработки (рис.1), исходя из правил безопасности [9].

Проходческое оборудование состоит из:

· БУР-2Б,

· погрузочной машины 2ПНБ-2,

· контактного электровоза К10,

· вагонеток ВГ-3,3,

· перегружатель УПЛ-2У.

Рис.1. Проверка комплекта оборудования по размещению в выработке.

3. Паспорт буровзрывных работ

3.1 Продолжительность проходческого цикла

где Vц = 130 — скорость проведения выработки, м/месяц; = 2,25 — глубина заходки, м; tсм = 6 — число часов в смену, ч; = 0,81 — коэффициент использования шпура [1]; mp = 25 — количество рабочих дней в месяц.

3.2 Выбор взрывчатых веществ и средств инициирования

Выбор типа ВВ производим с учетом газового режима шахты, физико-механических свойств пород и обводненности выработки:

Выбираем в качестве ВВ Аммонит 6ЖВ (ГОСТ 21984-76) (табл.13) 1.

Характеристики Аммонита 6ЖВ [1]:

Таблица 12

Показатель	Значение
Кислородный баланс, %	-0,53
Теплота взрыва, кДж/кг	4305
Идеальная работа взрыва, кДж/кг	3561
Объём газов взрыва, л/кг	895
Плотность ВВ в патронах, г/см3	1,00 — 1,2
Работоспособность ВВ, см3	360-380
Диаметр патрона ВВ, мм	32
Масса, г	300

Применяем электрический способ взрывания с применением электродетонаторов мгновенного и короткозамедленного действия.

ЭД-КЗ — короткозамедленного действия, с интервалами замедления 0, 50, 75, 100, 150, 250мс. [1]

3.3 Определение глубины шпуров

Принимаем длину заходки кратной шагу расстановки рам крепи (1.33 арка/м).

Принимаем .

где — коэффициент использования шпура (КИШ), =0,8.

Из условия напряженно-деформированного состояния массива пород впереди забоя выработки получим:

где В = 5,32 м — ширина выработки вчерне по почве

Принимаем .

Удельных расход ВВ вычисляем по видоизмененной формуле Н.М. Покровского:

, [4]

где — нормальный удельный расход ВВ, кг/м3.

Нормальный удельный расход ВВ вычисляется по формуле:

где f — коэффициент крепости пород по профессору Протодьяконову М.М., f = 7;

кг/м3;

где kc — коэффициент структуры породного массива, который зависит от трещиноватости массива и свойств пород. Для пород трещиноватых , вдоль основной системы трещин, 1,5-4 трещ/м, kс = 0,87 4; =1,0 — коэффициент, учитывающий диаметр патрона ВВ, — коэффициент зажима породы.

Коэффициент зажима породы при одной обнаженной поверхности забоя горизонтальной выработки вычисляется по формуле:

где — средняя глубина шпуров, ; — площадь поперечного сечения выработки в проходке, .

е — коэффициент работоспособности применяемого ВВ:

где А = 360-380 см3 — работоспособность Аммонита 6ЖВ

3.5 Определение количества шпуров

Количество шпуров:

где kз = 0,55 — коэффициент заряжания шпуров; =0,032 м — диаметр патрона ВВ; Sпр=17,8 м2 — площадь поперечного сечения выработки в проходке; = 1,1г/см3 = 1100 кг/м3 — плотность ВВ в патронах; kу=1,1 — коэффициент уплотнения ВВ в шпуре при заряжании [13].

Принимаем 43 шпур и 1 шпур под водоотливную канавку. Окончательно N = 44

3.5.1 Тип вруба и расположение шпуров в забое

Для пород средней крепости, и массива вдоль основной системы трещин выбираем вертикальный одинарный клиновой вруб. Отбойные и оконтуривающие шпуры размещаются в забое с учетом линии наименьшего сопротивления:

где: — диаметр патрона;

— число открытых обнаженных поверхностей (для врубовых);

n = 2 — число открытых обнаженных поверхностей ( для отбойных);

Q = 4305 кДж/кг — теплота взрыва ВВ;

— крепость пород.

Окончательно принимаем Wвр = 650 мм и Wотб = 900 мм.

Расстояние между отбойными шпурами:

Расстояние между врубовыми шпурами:

Расстояние между оконтуривающими шпурами свода выработки:

Расстояние между оконтуривающими шпурами по почве выработки:

Чтобы определить положение оконтуривающих шпуров, необходимо вычислить угол скола породы на контуре выработки.

Угол скола породного массива вычисляется по формуле:

где f — коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову, f = 7.

Так как породы трещиноватые, то угол скола породного массива на контуре выработки уменьшается на 20 [1]. Окончательно:

Максимальное линейное отклонение фактического контура выработки от проектного при крепости пород и площади поперечного сечения выработки в проходке принимается равной 4.

Расположение оконтуривающих шпуров от контура выработки устанавливают графически (рис.2).

Рис.2 Определение положения оконтуривающих шпуров.

3.6 Определение расхода ВВ

Расчетная масса ВВ на заходку:

где:q = 1,27 кг/м3 — удельный расход ВВ; м2 — площадь поперечного сечения выработки вчерне; — средняя глубина шпуров в комплекте.

Масса заряда отбойного шпура:

где:Qрасч = 63,3 кг — расчётная масса ВВ на заходку; N = 44 — количество шпуров

Т.к. шахта не опасная по газу, то масса заряда шпура должна быть кратна 0,5 массе патрона, которая для Аммонита 6ЖВ составляет 0,25 кг. Принимаем массу заряда отбойного шпура равной 1,5 кг, а значит 6 патронов.

Масса заряда врубового шпура:

Принимаем ( 7 патронов ).

Масса оконтуривающего шпура:

Принимаем ( 5 патронов).

Масса заряда под водоотводную канавку:

где м2 — площадь поперечного сечения водоотливной канавки; м — глубина шпуров; кг/м3 — удельный расход ВВ.

Принимаем ( 3 патронов).

С учетом кратности массы заряда шпура 0,5 массе патрона ВВ получаем фактическую массу заряда шпуров. Значения массы заряда шпура и число патронов на один шпур приведены в таблице 12. См.также рис. №2.

Таблица 12

Тип шпуров	Кол-во шпуров, шт	Величина заряда, кг	Кол-во патронов, шт	Масса ВВ, кг
		Расчетное	Фактич
Врубовые 1-6	6		1,75	7	10,5
Отбойные 5-10 11-19	17 7 10	1,43 1,43	1,5 1,5	6 6	10,5 15
Оконтурив 24-43	20 20		1,25	5	25
Канавка 44	1	0,754	0,75	3	0,75

Фактический расход ВВ на заходку:

Определяем длину патрона ВВ:

где qп = 0,25 кг — масса одного патрона ВВ; dп = 0,032 м — диаметр патрона ВВ; гвв = 1,1 г/cм3 — плотность ВВ в патронах.

Длина забойки во всех шпурах должна отвечать условию минимально допустимой длины (lзаб ? 0,5 м) [4]. Окончательно принимаем длину забойки во всех шпурах равной 0,7 м, из которых длина песчано-глиняной забойки — 0,4 м, длина гидроампулы — 0,3 м.

Конструкцию заряда ВВ принимаем колонковую сплошную, инициирование прямое (рис. 3).

Рис.3 Конструкция заряда шпура

1 — патрон-боевик; 2 — патрон ВВ; 3 — песчано-глиняная забойка; 4 — гидрозабойка.

Объем песчано-глиняной смеси:

где dшп = 0,036 — диаметр шпура, м; lзаб = 0,4 — длина песчано-глиняной забойки, м; N = 44 — количество шпуров;

Количество гидроампул — 44 шт.

3.7 Расчёт эффективности буровзрывных работ

Фактический удельный расход ВВ на проведение 1м и 1м3 выработки соответственно:

Подвигание забоя за цикл (длина заходки):

где:- средняя длина шпуров в комплекте; — коэффициент использования шпура.

Удельный расход ВВ на 1 м выработки:

где Qвв = 63,25 — фактический расход ВВ на цикл, кг;

Удельный расход ВВ на 1м3 выработки в свету:

где Sсв = 14,5 — площадь поперечного сечения выработки в свету, м2;

Вероятная длина развала породы:

где f = 7 — коэффициент крепости пород М.М. Протодьяконова;

3.8 Расчет производительности бурения

Продолжительность механизированной операции:

где — число бурильных машин; Wб — объем буровых работ, шпм:

где пок = 20 — количество оконтуривающих шпуров, шт; потб = 17 — количество отбойных шпуров, шт; пвр = 6 — количество врубовых шпуров, шт; lок = 2,8 — длина оконтуривающих шпуров, м; lотб = 2,8 — длина отбойных шпуров, м; lвр = 3,1 — длина врубовых шпуров, м;

РБэ — эксплуатационная производительность средства механизации:

где = 80 — техническая производительность ( скорость бурения шпуров), м/ч; = 0,6 — коэффициент подготовительно-заключительных операций [5].

м/ч,

3.9 Расчет электровзрывной сети

Расчет электровзрывной сети производится для последовательной схемы соединения электродетонаторов. В качестве источника тока принимается взрывная машинка конденсаторного типа КПМ-3 с напряжением на конденсаторе 1600 В и максимальным сопротивлением взрывной сети при последовательном соединении электродетонаторов — 600 Ом.

В качестве магистральных проводов принимаем провод — ВП — 0,8 с площадью сечения жилы 0,8 мм2, = 37 Ом/км; в качестве соединительных проводов — ВП-0,5 с площадью сечения жилы 0,5 мм2, = 93 Ом/км.

Сопротивление магистральных проводов:

где — сопротивление жилы; — длина магистрального провода в горизонтальных и наклонных выработках с наклоном до 10 град.

Сопротивление соединительных проводов:

где — длина соединительных проводов; — сопротивление жилы проводов.

Сила тока I, проходящего через один ЭД-КЗ должна обеспечивать безотказное взрывание при последовательном соединении:

где В — напряжение на зарядном конденсаторе взрывного прибора по его технической характеристике; Ом- сопротивление одного ЭД с концевыми проводами; Ом — сопротивление магистрального провода; Ом — сопротивление соединительных проводов; А — гарантийное значение тока, обеспечивающего безотказное взрывание; шт — количество электродетонаторов.

>[1 А]

Следовательно, безотказное взрывание обеспечивается.

4. Проветривание выработки

Принимаем нагнетательную схему проветривания с использованием гибкого вентиляционного трубопровода с трубами из ткани ЛХВ, диаметром 600 мм. Длина основного звена вентиляционного става составит 20 м; расстояние от конца вентиляционного става до забоя не более 12 м, т.к. шахта не опасна по газу и пыли.

4.1 Потребное количество воздуха по газам, образующимся после взрывных работ

где t = 20 — 30 мин. — время проветривания тупиковой части выработки после взрывных работ, мин [4]; QВВ =61,75 — масса одновременно взрываемого ВВ, кг; = 40 — газовость ВВ при взрывании по породе, л/кг[4]; = 0,3 — коэффициент, учитывающий обводненность выработки [4]; = 1,35 — коэффициент утечек воздуха в вентиляционном трубопроводе при диаметре трубопровода 0,4-0,6 м, длине звена 20 м и длине трубопровода 600 м; Sсв = 14,5 — площадь поперечного сечения выработки в свету, м2; lр — расчетная длина проветриваемой части выработки, которая принимается минимальной из фактической и критической длин:

где kт — коэффициент турбулентной диффузии полной свободной струи воздуха, зависящий от параметра П;

Где = 12м — расстояние от конца вентиляционного трубопровода до забоя,

= 1,5- приведённый диаметр вентиляционных труб при расположении у стенки посередине высоты или ширины выработки.

При П = 13,3, kт = 0,623

Т. к. Lкр > Lф принимаем lр = Lф = 600 м.

4.2 Расход воздуха по наибольшему количеству работающих в выработке людей

где 6 м3/мин — норма воздуха на одного человека [4]; = 7 — наибольшее число людей, одновременно работающих в выработке;

4.3 Расход воздуха по минимально допустимой скорости движения воздуха

где = 0,15 м/с — минимально допустимая скорость движения воздуха (Z=0)[4];

4.4 Выбор средств проветривания

Исходя из расчетов, максимальное количество воздуха в забой выработки необходимо подать по газам, образующимся после взрывных работ:

Подачу вентилятора местного проветривания рассчитывают по наибольшему значению потребного количества воздуха:

Депрессия вентилятора на максимальную длину гибкого трубопровода:

где = 100 — аэродинамическое сопротивление с учетом потерь воздуха, ;

Значения наносим на график аэродинамической характеристики вентилятора местного проветривания. Для проветривания принимаем вентилятор ВМ-6М.

4.5 Проверка соответствия выбранного вентилятора условиям проветривания

Проверка заключается в построении аэродинамических характеристик вентиляционного оборудования и вентилятора (рисунок 4).

Выбираем произвольные длины участков выработки. Для выбранных участков определяем аэродинамическое сопротивление трубопровода. Выбираем несколько произвольных значений и определяем значение по формуле, приведенной выше. Показатели работы вентилятора в зависимости от длины выработки сведем в таблицу 10.

Рис. 4. Построение аэродинамических характеристик вентиляционного трубопровода.

Таблица 13

L, м	R,	kу	Q, м3/мин	H, Па
150		1,11	300	470,8
	20		350	640,8
			400	836,9
300		1,19	300	1132,2
	50		350	1541,1
			400	2012,9
450		1,27	300	1749,1
	80		350	2380,8
			400	3109,6
650		1,37	300	2311,8
	110		350	3146,6
			400	4109,9

4.6 Рациональный режим работы вентиляторов

Для определения рационального режима работы вентиляторов необходимо построить график зависимости количества воздуха от длины выработки при различных углах поворота лопаток рабочего колеса (рис.5).

Для построения графика необходимо определить точки пересечения на рис.5. Результаты занесём в таблицу 11.

Таблица 11

L, м ц,°	150	300	450	650
-45	—	340	305	280
-20	410	360	325	310
0	440	385	340	320
20	470	410	360	335
45	480	425	380	355

Рис.5. Определение рационального режима работы вентиляционной установки.

Несколько уменьшить потери можно применяя первые 400 м трубопровод (ЛХВ) диаметром 0,5 м. Все расчеты производим аналогично.

Таблица 12

L, м	R, Н•с2/м8	Qв, м3/ мин	hв, Па
100	60	250	1001,5
		300	1442,1
		350	1962,9
150	90	250	1471,1
		300	2118,4
		350	2883,4
200	120	250	1932,4
		300	2782,6
		350	3787,5
250	150	250	2392,2
		300	3444,8
		350	4688,8
300	180	200	1811,6
		250	2830,6
		300	4076,1

Рис.6. Построение аэродинамических характеристик вентиляционного трубопровода.

Таблица 13

Количество воздуха от угла поворота и длины выработки

L, м ц,°	100	150	200	250	300	400
— 45	325	290	260	240	220	210
— 20	345	310	285	255	240	220
0	360	330	300	270	250	240
20	390	350	320	280	260	250
45	410	360	330	290	275	260

Рис.7. Определение рационального режима работы вентиляционной установки.

Окончательно принимаем диаметр трубопровода на первые 400 м — 500 мм, оставшуюся длину — 600 мм.

Углы поворота лопаток для различных длин выработки

5. Уборка породы

5.1 Определение продолжительности уборки породы

Определив продолжительность буровзрывных работ (tбур = 2, ч), крепления (tкр = 3 ч), проветривания выработки (tпр = 0,5 ч), прочих работ (tпр.р. = 0,6 ч), подготовительно-заключительных работ процесса «Уборка породы» (tпз = 0,25 ч) можно найти время, которое уйдёт на уборку породы:

где — суммарная продолжительность последовательно выполняемых работ без учета продолжительности уборки породы; = продолжительность цикла:

где Vц = 130 — скорость проведения выработки, м/месяц; = 2,25 — глубина заходки, м; tсм = 6 — число часов в смену, ч; = 0,81 — коэффициент использования шпура [1]; mp = 25 — количество рабочих дней в месяц.

мин.

5.2 Определение требуемой эксплуатационной производительности погрузочной машины

м3/ч = 0,46 м3/мин.

5.3 Расчет необходимого количества вагонеток

где Vваг — объем вагонетки, Vваг = 3,3 м3; kз — коэффициент заполнения вагонетки, kз = 0,9[4].

Принимаем 28 вагонетки.

5.4 Определение длины состава вместе с электровозом

где количество вагонеток в составе, шт.;

длина вагонетки, м;

длина электровоза, м.

Длина партии вагонеток:

где количество вагонеток в партии, шт.;

5.5 Выбор схемы призабойного транспорта

Погрузку породы производим погрузочной машиной 2ПНБ-2 через перегружатель УПЛ-2У в вагонетки ВГ-3,3, откатку — электровозом К10. В качестве путевых обменных устройств используем три односторонних съезда С924-1/5-2018П [2].

Рис. 8. Схема обмена призабойного транспорта в процессе погрузки

Условные обазначения:

Рис. 9. Схема обмена партий вагонеток с применением правосторонних съездов, перегружателя и электровоза.

Определение эксплуатационной производительности погрузочной машины 2ПНБ-2 при погрузке в партии вагонеток: [2]

где = 1,12 — коэффициент, учитывающий время выполнения подготовительно — заключительных работ и простои погрузочной машины [2]; kд = 1 — коэффициент, учитывающий кусковатость [2]; k = 0,25 — коэффициент снижения производительности машины, при выдержанном профиле выработки и отсутствии необходимости раскайловки породы; Vв = 3,3 — вместимость вагонетки, м3; kз = 0,9 — коэффициент заполнения вагонетки; пвп = 5 — число вагонеток в партии; Ртех = 150 — техническая производительность погрузочного средства, м3/ч; — доля объема породы, погружаемой машиной (первая фаза погрузки) при развале породы вдоль выработки, равная:

где f = 7 — коэффициент крепости породы по М.М. Протодьяконову.

Согласно схеме (рис. 9) продолжительность замены груженой партии из 5 вагонеток на порожнюю партию составит:

где — расстояния, которые проходят партии груженых и порожних вагонеток соответственно; — расстояние, которое проходит электровоз, двигаясь резервом (без вагонеток; А — шаг переноса путевых обменных устройств; vг, vп — среднии скорости откатки груженой и порожней вагонеток, vг = vп = 0,6 м/с; vр — средняя скорость движения электровоза резервом (без вагонеток), vр = 0,7 м/с;

Продолжительности маневров:

Рациональный шаг переноса путевых обменных устройств находим, составляя зависимость эксплуатационной производительности процесса «Уборка породы» от шага переноса путевых обменных устройств и от продолжительности уборки породы (рис. 10). Данные для составления графика представлены в таблице 16.

Таблица 14

А, м	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150	160	170	180
t, мин	24,85	25,22	25,59	25,96	26,33	26,70	27,07	27,44	27,81	28,18	28,55	28,92	29,29	29,66
Р, м3/мин	0,49	0,49	0,48	0,48	0,47	0,47	0,46	0,46	0,45	0,45	0,44	0,44	0,43	0,43

Рис. 10. Определение шага переноса путевых обменных устройств.

— требуемая эксплуатационная производительность погрузочной машины.

— эксплуатационная производительность погрузочной машины.

Исходя из заданной продолжительности процесса уборки породы, принимаем шаг переноса путевых обменных устройств 110 м.

6.1 Возведение постоянной рамной крепи

Рассчитаем трудоемкость возведения металлической арочной трехзвенной податливой крепи КМП-А3.

Трудоемкость доставки крепежных материалов при использовании железобетонной затяжки:

где Lпод = 60 — расстояние подноски крепежных материалов, м; b = 0,75 — длина затяжки, м

чел•мин/арку.

Трудоемкость выравнивания боков и кровли выработки:

Трудоемкость установки верхняка:

чел•мин/арку.

Трудоемкость установки стоек:

чел•мин/арку.

Трудоемкость соединения элементов крепи:

чел•мин/арку.

Трудоемкость расклинивания арки:

чел•мин/арку.

Трудоемкость заготовки и подготовки элементов крепи:

чел•мин/арку.

Трудоемкость затяжки кровли выработки:

где d = 1,33 — количество арок на 1м выработки;

Трудоемкость затяжки боков выработки:

чел•мин/арку.

Трудоемкость забутовки кровли выработки:

чел•мин/арку.

Трудоемкость забутовки боков выработки:

чел•мин/арку.

Общая трудоемкость установки одной арки постоянной крепи:

К вспомогательным работам относят: устройство водоотливной канавки, настилку рельсового пути, прокладку коммуникационных линий, навесу вентиляционных труб и др.

7.1 Устройство водоотливной канавки

Полость под водоотводную канавку формируют во время буровзрывных работ, включая в паспорт буровзрывных работ 1 шпур для формирования полости под канавку. Канавку крепят сборными железобетонными лотками с крышкой в следующей последовательности: очистка канавки, затем на дно канавки укладывают лотки. После укладки дна производят проверку правильности укладки. После производят укладку бетона в пустоты и заделку стыков цементным раствором. После чего укладывают крышки.

7.2 Укладка временного рельсового пути

Временный путь настилают через каждые пройденные 10 м (исходя их длины рельса Р24). Для откатки породы до достижения этих 10-ти метров используют времянки, которые укладывают каждый цикл по 2 м. Перед укладкой рельсового пути должно быть расчищено полотно от неровностей в почве выработки. На выровненной почве на расстоянии 1м укладываются деревянные шпалы h = 130 мм и l = 1700 мм. Затем на них укладываются рельсы Р24, планками и болтами скрепляем с ранее уложенными рельсами, и пришиваются с помощью накладок и костылей к шпалам. Для придания устойчивости уложенному пути под шпалы подбирают породу или щебень. Пространство между шпалами засыпают породой. Колея рельсового пути — 900 мм.

7.3 Укладка постоянного пути

Укладка путей происходит с отставанием 240 м от забоя. Процесс начинается с разбивки маркшейдером оси пути с установкой через каждые 10 — 15 м. После нивелировки производят планировку почвы выработки с поддиркой ее и засыпкой выбоин породой. Проведение и крепление продольных водоотливных канавок должно быть закончено до укладки путей. Укладывают шпалы и рельсы, подкатывают, разгружают и засыпают балласт. Рельсы укладывают на подкладках и соединяют между собой накладками и болтами. Рельсы к шпалам пришивают костылями со стороны концов шпал, уложенных по шнуру. Затем по путевому шаблону укладывают вторую нить рельсового пути и ведут балластировку с последующей рихтовкой пути в местах искривлений и подбивкой балласта под шпалы.

7.4 Настил и снятие путевых съездов

Нормы предусматривают, что собранный и выверенный на поверхности путевой съезд с просверленными отверстиями для костылей на брусьях доставляют к месту укладки. На площадку, выверенную маркшейдером, с провешенной осью бокового пути укладывают переводные брусья согласно эпюре съезда. Затем по намеченным точкам укладывают крестовину, рамные рельсы, подкладки, перья, переводные кривые и контррельсы. Отдельные элементы съезда скрепляют и пришивают к брусьям. Скрепленный перевод укладывают на балласт. Путевым шаблоном выверяют правильность ширины колеи в соответствии с допусками, предусмотренными нормами. Подбивку балласта под путевые съезды необходимо производить особенно тщательно с тем, чтобы съезд не имел просадок. При установке переводного механизма переводной рычаг должен иметь одинаковый наклон к горизонту в обоих крайних положениях. После пропуска через съезд до 20 груженых составов производят повторную выверку по шаблону и уровню.

При снятии съездов сначала выдергивают костыли и разъединяют элементы перевода. Затем разъединенные узлы снимают с брусьев и по необходимости складывают в штабель или погружают на транспортные средства для отвозки.

7.5 Навеска вентиляционных труб

Трубы подвешивают на подвески. Подвески изготовляют из стальной проволоки диаметром 3-5 мм и закрепляют с таким расчетом, чтобы они удерживали трубы. Концы проволоки загибают так, чтобы они не задевали прорезиненные трубы во время работы вентиляции. Затем навешивают трубы и производят соединение стыков. Изготовляют и укладывают прокладки, приготавливают раствор для промазки труб. Промазывают стыки труб глинистым раствором. Проверяют магистрали и все соединения.

7.6 Освещение

Для освещения выработок применяют светильники в нормальном исполнении (РН — 60 — 1, РН — 60 — 2). Постоянная осветительная сеть должна быть не далее 20 м от забоя. Призабойная зона освещается светильниками, установленными на горнопроходческих машинах. У рабочих имеются индивидуальные светильники.

8. Построение графика организации проходческих работ и определение технико-экономических параметров проведения выработки

8.1 Организация буровзрывных работ

Процесс «Бурение шпуров» состоит из механизированных и ручных операций. Расчет продолжительности механизированных работ будем вести по методике КузНИИшахтостроя (по эксплуатационной производительности проходческого оборудования), а работ, выполняемых вручную — по методике ИГД им. Скочинского (экономико-математического моделирование трудоемкости проходческих работ).

Продолжительность механизированной операции:

где — число бурильных машин; Wб — объем буровых работ, шпм:

где пок = 20 — количество оконтуривающих шпуров, шт; потб = 17 — количество отбойных шпуров, шт; пвр = 6 — количество врубовых шпуров, шт; lок = 2,8 — длина оконтуривающих шпуров, м; lотб = 2,8 — длина отбойных шпуров, м; lвр = 3,1 — длина врубовых шпуров, м;

РБэ — эксплуатационная производительность средства механизации:

где = 80 — техническая производительность ( скорость бурения шпуров), м/ч; = 0,6 — коэффициент подготовительно-заключительных операций;

м/ч,

подготовительно-заключительные работы:

оборка забоя с разметкой шпуров:

замена буровых штанг и коронок:

раскайловка и зачистка почвы для бурения почвенных шпуров:

очистка шпуров:

заряжание шпуров:

Продолжительность ручных операций:

Для определения продолжительности выполнения этих работ необходимо задаться числом проходчиков, задействованных на каждой из них:

подготовительно-заключительные работы (2 проходчиков)

где п = 2 — количество человек, выполняющих данную работу.

оборка забоя с разметкой шпуров (3 проходчика)

где Nшп = 44 — количество шпуров;

замена буровых штанг и коронок (2 проходчика):

раскайловка и зачистка почвы для бурения почвенных шпуров (3 проходчика):

где Nпочв = 10 — количество почвенных шпуров;

очистка шпуров (5 проходчиков):

заряжание шпуров (5 проходчиков):

Общая продолжительность процесса «Бурение шпуров»:

8.2 Определение продолжительности уборки породы

Продолжительность погрузки породы и её транспортировки составляет:

где Vг.м. = 99 — объём погружаемой породы за цикл, м3; PЭКС = 17,3 — эксплуатационная производительность погрузочной машины, м3/ч; tпз = 0,33 — продолжительность подготовительно-заключительных операций, ч;

8.3 Определение продолжительности крепления выработки

Продолжительность работ по креплению выработки, определенная по методике ИГД им. Скочинского (экономико-математического моделирование трудоемкости проходческих работ):

доставка крепежных материалов при использовании железобетонной затяжки (5 проходчиков):

где qдост = 64 — трудоемкость доставки материалов, чел•мин/арку; Nа = 3 — количество арок на заходку; п = 3 — число проходчиков, занятых на выполнении данной операции;

мин.

выравнивание боков и кровли выработки (4 проходчика):

установка верхняка (4 проходчиков):

мин;

установка стоек (4 проходчиков):

мин;

соединение элементов крепи (4 проходчиков):

мин;

расклинивание арки (4 проходчиков):

мин;

заготовка и подготовка элементов крепи (3 проходчика):

мин;

затяжка кровли выработки (3 проходчиков):

затяжка боков выработки (3 проходчиков):

мин;

забутовка кровли выработки (4 проходчиков):

мин;

забутовка боков выработки (4 проходчиков):

мин.

Общая продолжительность процесса «Крепление выработки» состоит из последовательно выполняемых операций, учитывая совмещение некоторых работ (смотри график организации работ, черт. 1), получим:

8.4 Определение продолжительности вспомогательных работ

Расчет продолжительности вспомогательных работ ведем по методике ИГД им. Скочинского (экономико-математического моделирование трудоемкости проходческих работ).

установки вентиляционного трубопровода (2 проходчика):

где lзах = 2,25 — глубина заходки, м.

проведение водоотливной канавки (2 проходчика):

крепление водоотливной канавки железобетонными лотками (2 проходчика):

наращивание водоотводных труб (2 проходчика):

Из-за отсутствия экономико-математических моделей продолжительность других вспомогательных работ проходческого цикла определяем на основании норм времени [6]:

8.5 Определение продолжительности нормируемых операций

Работы проходческого цикла делятся на нормируемые и ненормируемые. Трудоемкость каждой нормируемой операции [4]:

qi=Wi•Hiвр=Wi/Hiвыр,

где qi — трудоемкость i-той нормируемой операции, чел-ч;

W- объем работ i-той операции;

Hiвр и Hiвыр — нормы времени и выработки;

где qi — трудоёмкость i-й нормируемой операции;

n — число проходчиков занятых в i-й операции.

8.5.1 Укладка временного пути

Состав работ (Е-36-1-116, табл. 1,2, г.).

1. Выравнивание и зачистка полотна пути.

2. Укладка шпал и рельсов.

3. Скрепление рельсов планками и болтами и пришивка их костылями к шпалам.

4. Подбивка породы или щебня под шпалы и между шпалами.

5. Проверка правильности укладки пути по шаблону и ватерпасу.

6. Норма времени на 1 м пути (Р-24, расстояние между шпалами 1 м) 0,69 чел.-ч/м.

Численность звена 2 проходчика.

Трудоемкость операции:

qi = Wi • Hвр = 2,25 • 0,69 =1,55 чел-ч.

Продолжительность операции:

8.5.2 Снятие временных рельсовых путей

Состав работ (Е36-1-117, табл. 1,4, а.).

1. Выдергивание костылей, разболчивание и снятие рельсов.

2. Раскайловка балласта.

3. Извлечение шпал.

4. Относка на расстояние до 20 м и укладка в штабеля рельсов, шпал и др.

Норма времени на 1 м пути составляет 0,26 чел.-ч/м.

Численность звена 5 проходчиков.

Трудоемкость операции:

qi =110 • 0,26 = 28,6 чел.-ч.

Продолжительность операции:

8.5.3 Укладка постоянного рельсового пути

Состав работ (Е36-1-116, табл. 2, 2, г.).

1. Выравнивание и расчистка полотна пути.

2. Укладка шпал и рельсов.

3. Скрепление рельсов планками и болтами.

4. Рихтовка пути.

5. Проверка правильности укладки пути по шаблону и ватерпасу.

6. Подкатка, разгрузка и подсыпка балласта.

7. Прибалчивание рельс к шпалам.

8. Подъем пути на балласт и подбивка балласта между шпалами.

9. Засыпка шпальных ящиков балластом.

Норма времени на укладку 1м двухколейного пути составляет 1,2 чел.-ч/м.

Численность звена 5 проходчиков.

Трудоемкость операции:

qi = Wi • Hвр = 110 · 1,2 = 132 чел-ч.

Продолжительность операции:

7.5.4 Снятие путевых съездов

Нормы времени на снятие съезда (Е36-1-118, табл. 1, 8, б):

чел-час .

Всего необходимо снять два съезда.

Продолжительность снятие съезда при работе пяти человек.

8.5.5 Укладка путевых съездов

Нормы времени на укладку съезда (Е36-1-118, табл. 1, 8, а):

чел-час .

Всего необходимо уложить два съезда.

Продолжительность укладки съезда при работе пяти человек:

Время на снятие временного, укладку постоянного путей и перенос обменных путевых устройств:

8.6 Расчёт фактического времени цикла

Количество переносов путевых обменных устройств за месяц:

Количество смен, затраченных на перенос путевых обменных устройств:

Количество часов проходки в месяц:

Время, затраченное непосредственно на проходку в месяц:

Количество циклов, непосредственно затраченных на проходку в месяц:

Фактическая скорость проходки выработки в месяц:

Проектная скорость составляет 130 м/мес, а значит разница составляет:

что входит в допустимые пределы соответствия фактической и проектной скоростей проведения выработок.

Фактическое время цикла, с учётом времени, затраченного на перенос путевых обменных устройств:

8.7 Производительность труда рабочих

где = 28 — численность проходческой бригады, чел; V — скорость проведения выработки в месяц, м, м3/ед. времени.

Производительность труда проходчика, м/мес:

Производительность труда проходчика, м3/мес:

Производительность труда проходчика, м/смену:

Производительность труда проходчика, м3/смену:

Технико-экономические показатели проведения выработки представим в таблице 17.

Таблица 15

№ п/п	Показатели	Единица измерения	Значение
1	Скорость проведения выработки	м/мес	116
2	Численность человек в бригаде	чел	28
3	Производительность труда	м/мес м3/мес	4,14 73,76
4	Продолжительность проходческого цикла	ч	10,5
5	Величина заходки	м	2,25
6	Коэффициент использования шпура		0,81
7	Расход ВВ на цикл	кг	61,75
8	Объём буровых работ на цикл	шпм	122,2
9	Объём породы за цикл	м3	84

Удельная продолжительность процессов проходческого цикла:

1) Буровзрывные работы — 23 %

2) Уборка породы — 28 %

3) Возведение крепи — 28 %

4) Прочие работы — 21 %

Список использованной литературы

1. Перечень рекомендуемых промышленных взрывчатых материалов, приборов взрывания и контроля / Межведомственный совет по взрывному делу при Госгортехнадзоре СССР. — 3-е изд., перераб. и доп. — М., Недра, 1987. 60с.

2. Вяльцев М.М. Технология строительства горных предприятий в примерах и задачах. Учебн. Пособие для вузов. — М.: Недра, 1989. — 240с.: ил.

3. Технология строительства горизонтальных выработок: Учеб. пособие / В.И. Очкуров; Санкт-Петербургский горный ин-т. СПб, 1997. 108с.

4. Смирняков В.В., Вихарев В.И., Очкуров В.И. Технология строительства горных предприятий: Учебник для вузов. — М.: Недра, 1989. — 573с.: ил.

5. Справочник инженера-шахтостроителя 2-ой том. Под ред. В.В. Белого. М., Недра, 1983.

6. Единые правила безопасности при буровзрывных работах. М.: Недра, 1972.

7. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. М.: Недра, 1986.

8. Справочник инженера-шахтостроителя 2-ой том. Под ред. В.В. Белого. М., Недра, 1983.

9. Единые нормы времени и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы. Сб. Е36. Горно-проходческие работы. Вып. 1. Горнопроходческие работы при строительстве угольных шахт и карьеров. М.: Недра, 1983.

10. Машины и оборудование для угольных шахт: Справочник./Под ред. В.Н.Хорина-4-е изд., пераб. И доп. М.: Недра, 1987.

11 Прейскурант №19-02. Оптовые цены на оборудование горно-шахтное. М.: Прейскурантиздат, 1981.

12. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. М., “Недра”, 1975

13. Шахтное и подземное строительство в примерах и задачах. Строительство горизонтальных и наклонных выработок: Учебное пособие / В. И. Очкуров; СПГГИ.

Размещено на