В.Н. Хомченко Технология добычи полезных ископаемых подземным способом

20

Примечание:

1)на закруглениях безопасные зазоры m и n увеличиваются в зависимости от радиуса кривой, длины и жесткой базы подвижных составов;

2)в выработках, оборудованных конвейером, безопасные зазоры должны быть с одной стороны не менее 700 мм, а с другой не менее

400 мм.

Таблица 2 Техническая характеристика аккумуляторных электровозов

Показатели			Тип электровоза
	АРВ7	АМ8Д		2АМ8Д	АР1114	АР1128
Сцепной вес, кН	70	80		160	140	280
Колея, мм	900	900		900	900	900
Длина по буферам, мм	4200	4500		9470	5865	11870
Ширина, мм	1350	1350		1350	1350	1350

				Таблица 3
Техническая характеристика контактных электровозов
Показатели		Тип электровоза
	7КРIV	К10		К14
Сцепной вес, кН	70	100		140
Колея, мм	900	900		900
Длина по буферам, мм	4500	4760		5440
Ширина, мм	1350	1350		1350
Высота по кабине, мм	1500	1650		1650

Таблица 4 Техническая характеристика вагонеток с глухим кузовом

Показатели	Тип вагонетки с глухим кузовом
	ВГ2.5	ВГ3.3
Вместимость кузова, м3	2,5	3,4
Колея, мм	900	900
Длина, мм	3150	3850
Ширина, мм	1240	1320
Высота, мм	1300	1300

21

Таблица 5 Техническая характеристика вагонеток с разгрузкой через дно

Показатели		Тип вагонетки
	ВДК2.5	ВД3.3	ВД5.6	ДС3.5
Вместимость, м3	2,5	3,3	5,6	3,5
Колея, мм	900	900	900	900
Длина, мм	2950	3575	4900	2650
Ширина, мм	1240	1350	1350	1350
Высота, мм	1400	1400	1550	1600

Высота горных выработок в свету

Расчетная высота выработки в свету должна быть не менее 1,8 м для участковых выработок и не менее 1,9 м для главных (49 ПБ).

При этом следует учитывать, что:

а) высота выработки в свету измеряется от уровня головки рельс; б) высота выработки в свету измеряется до крепи или размещенного в выработке оборудования. В свою очередь, размещение оборудова-

ния производится согласно ПБ, так, например, при использовании контактных электровозов контактный провод должен быть подвешен на высоте не менее 2000 мм от уровня головки рельс и на расстоянии не менее 200 мм от верхняка крепи. При этом на уровне высоты подвески контактного провода предусматривается зазор между крепью и токоприемником не менее 200 мм;

в) полная высота выработки в свету зависит от конструкции крепи (неравнобокая, трапеция, арочная, сводообразная и т.д.);

г) высота выработки от почвы до уровня головки рельс (высота верхнего строения пути) hв определяется из выражения

hв = hр + hб,

где hб – толщина балластного слоя, мм. Она составляет 200 мм при рельсах типа Р-33 (при вагонетках емкостью более 2 м3), 190 мм при рельсах типа Р-24 (при вагонетках емкостью менее 2 м3), 180 мм при рельсах типа Р-18 (для промежуточных и вентиляционных штреков); hр – расстояние от балластного слоя до уровня головки рельс, оно равно при рельсах типа Р-33 – 190 мм, при рельсах типа Р-24 –160 мм и

при рельсах типа Р-8 – 140 мм.

22

По заданной форме поперечного сечения выработки выбирают расчетную схему и расчетные формулы для определения площади поперечного сечения в свету.

Пример. Выбрать расчетную схему для определения площади поперечного сечения однопутевого откаточного штрека на прямолинейном участке при угле падения пласта 700 для откатки грузов в вагонетках емкостью 3,3 м3 контактными электровозами. Крепь деревянная, неполная крепежная рама, верхняк – горизонтальный, стойки с различным углом установки.

Решение: из заданных условий следует, что площадь поперечного сечения выработки может быть рассчитана по схеме неравнобокой трапеции (рис.4.1), а расчетная схема должна учитывать:

а) наличие контактного провода; б) различные углы установки стоек.

Рис.4.1 Схема к определению площади поперечного сечения выработки трапециевидной формы в свету

23

Площадь поперечного сечения горной выработки трапециевидной формы может быть рассчитана по формуле

Sвп = В1 +2 В2 Нсв ,

где Sсв – площадь поперечного сечения выработки в свету, м2; B1 – размер горной выработки в свету поверху, м

B1 = B – [(Hсв –1,8)ctgα1 + (Hсв – 1,8)ctgα2];

B2 – размер горной выработки в свету на уровне балластного слоя, м

B2 = B +[1,8ctgα1 +1,8ctg α2];

Нсв – высота горной выработки в свету, м; α – угол наклона стойки (обычно α = 800, если нет других условий,

как в рассматриваемом примере, где α 1 = 700 , α 2 = 800).

Определение площади поперечного сечения горной выработки с арочной крепью

Для определения площади поперечного сечения выработки с арочной крепью достаточно установить необходимый типоразмер арки

(табл.6).

Типоразмер арки устанавливается по ее ширине у основания или на уровне верхней кромки подвижного состава. Эта ширина определяется по формуле

Вкр = т + kA +p + п,

где т – зазор между крепью и подвижным составом, м k – количество рельсовых путей;

А – ширина подвижного состава, м; р – зазор между составами, м; п – свободный проход для людей, м.

Определив Вкр и воспользовавшись данными табл.6, найдем поперечное сечение выработки в свету.

							24
			Характеристика выработок с арочной крепью										Таблица 6
Площадь попе-				после						Размеры
выработки, м2
речного сечения
			№профиля	выработкиПериметр осадки, м
проходкев	осадкидо	осадкипосле			кривизныРадиус верхнякаr, м	кривизныРадиус стойкиR, м		Вкр,	Нпр,	Нкр,	h1,	h2,
	в свету													α0	β0
								мм	мм	мм	мм	мм
7,4	6,4	5,5	17	8,8	1,33	1,52		2540	2830	2390	-	-		80030'	50015'
8,2	6,6	5,6	17	8,9	1,52	1,52		2610	2890	2450	2080	2250		89030'	50015'
9,7	8,0	6,9	17	9,8	1,52	1,52		2720	3390	2950	2560	2750		89030'	50015'
10,7	9,0	7,8	17	10,6	1,74	1,74		3200	3380	2940	2550	2740		86030'	50045'
15,4	12,9	11,3	22	12,9	2,27	2,27		4290	3740	3270	2880	3070		98010	45055'
19,1	16,2	14,5	27	14,5	2,52	2,52		4760	4190	3720	3330	3520		97030'	46013'
22,4	19,2	17,3	27	16,0	2,84	2,84		5420	4410	3940	3550	3740		90046'	49037'

В табл. 6 приведены следующие характеристики: Нпр – высота выработки в проходке; Нкр – высота выработки от почвы до крепи;

h1 – высота от головки рельсы до крепи; h2 – высота от балластного слоя до крепи;

α0 – угол между крепежными деталями соединительных замков ар-

ки;

β0 – угол между крепежными деталями соединительных замков и началом кривизны стойки.

Поперечное сечение выработки изображается графически в мас-

штабе 1:25 или 1:50 (рис.4.2).

Площадь поперечного сечения выработки арочной формы можно определить из выражения

Sсв = 0,785(R2 + r2) + B1(h1 – hб) – c2ц,

где R – измеренный большой радиус дуги сопряжения стойки с аркой,

м

r – измеренный малый радиус арки, м;

сц – смещение центра большого радиуса относительно оси выработки, м;

25

R, r, c – получают графическим путем.

Рис.4.2. Схемы типовых сечений выработок с трехзвенной крепью для условий Кузбасса

Для этого:

а) к горизонтальной линии, обозначающей почву выработки, восстанавливают перпендикуляр как осевую линию выработки;

б) на высоте 1,8 м (в выбранном масштабе) проводят горизонтальную линию параллельно почве выработки;

26

в) влево и вправо от оси выработки на этой линии откладывают по половине рассчитанной ширины выработки;

г) отложив на чертеже прямые части стоек (hо) и высоту выработки (Нкр), выбранным раствором циркуля очерчивают большую дугу (R) так, чтобы граничные точки ширины выработки находились внутри контура;

д) изменив раствор циркуля, очерчивают дугу арки с центром радиуса (r) на оси выработки так, чтобы вписывалась полная высота выработки (Нкр).

4.1. Проведение выработок комбайнами

Выбирается и обосновывается тип проходческого комбайна, дается его техническая характеристика. Приводят описание технологического цикла и последовательность выполнения проходческих операций и вспомогательных (транспортировка горной массы, вентиляция, проведение и крепление водоотливной канавки, наращивание коммуникаций, правила безопасности при комбайновой проходке).

Определяется скорость проведения подготовительной выработки. При комбайновой проходке выработок скорость проведения равна:

V = + T+−Tпз + псм пр , м/мес

(tо tв tз)(1 Ко)

где Т – длительность рабочей смены, мин; Тпз – продолжительность подготовительно-заключительных опера-

ций (30-40 мин);

nсм – число рабочих смен в сутки;

nр – количество рабочих дней в месяце; Ко – коэффициент отдыха рабочих (0,15);

tв – время на выполнение вспомогательных операций, отнесенных на 1 м выработки (3-5 мин/м);

tз – время на замену инструмента (3-5 мин/м);

tо – время на выполнение основных операций, отнесенных на 1 м выработки, мин/м.

to = t1 +lзt2К+t3 , мин/м

где t1 – время законтуривания режущего органа, мин.

27

t1 = lз / Uр , мин

где lз – глубина законтуривания режущего органа (0,35-0,7), м;

Uр – рабочая скорость подачи комбайна на забой (1,3-2,5) м/мин; t2 – время выемки заходки, мин.

t2 = lср nс / U2 , мин

где lср – средняя ширина выработки, м;

U2 – скорость поперечного перемещения органа (4,5-5) , м/мин; nс – число горизонтальных слоев по высоте выработки.

nс = Нпр / d2 ,

где Нпр – высота выработки "в проходке", м; d2 –диаметр головки режущего органа, м; t3 –время оконтуривания забоя, мин.

t3 = Р / U2 , мин

где Р – периметр выработки, м; К – коэффициент освоения комбайна (0,75).

4.2. Проведение выработок буровзрывным способом

Расчет паспорта проведения горной выработки буровзрывным способом

Взрывной способ разрушения горных пород универсален. Он может применяться при любой крепости угля и пород как в очистных, так и в подготовительных выработках. В настоящее время его применяют в тех случаях, где механическое разрушение неэффективно, а именно при проведении выработок по крепким породам.

Взрывной способ разрушения горных пород основан на применении взрывчатых веществ, при быстротечном разрушении которых освобождающаяся энергия взрыва отделяет от массива и осуществляет дробление породы.

28

Применяют следующие способы ведения взрывных работ: шпуровой, скважинный, камерный и накладными зарядами. Шпуровой метод применяют при проведении выработок; скважинный и камерных зарядов – при массовой отбойке руды в блоках и на открытых горных работах; накладными зарядами – при дроблении негабаритов (в шахтах, не опасных по газу и пыли).

Шпуровой метод применяют на подземных горных работах. Шпуром называется продольное цилиндрическое углубление глубиной до 5 м и диаметром до 75 мм, пробуриваемое в разрушаемом массиве бурильными машинами. При шпуровом методе ведения взрывных работ применяют удлиненный сплошной или рассредоточенный заряды. На шахтах, опасных по газу и пыли, применяют сплошные заряды.

Применяемые ВВ

По условиям применения взрывчатые вещества (ВВ) подразделяются на три группы: непредохранительные – для взрывных работ на поверхности и в шахтах, не опасных по газу и пыли (скальные аммониты, гранулиты, аммоналы, аммонит); предохранительные – для шахт, опасных по газу и пыли (аммонит АП-5ЖВ, ПЖВ-20 и др.); повышенной предохранительности для взрывных работ по углю (угленит Э-6, патроны СП-1).

При проходке подземных горных выработок применяют ВВ только в патронированном виде (см. табл.7).

Таблица 7

Характеристика взрывчатых веществ (ВВ)

Взрывчатые	Масса,	Длина патрона, мм, при диаметре, мм
вещества	патрона, г
		32	36	40	45
Предохранительные	200	23-25	18-19	15-16	12-13
	250	29-30	22-24	19-20	15-16
	300	35-36	28-29	22-23	17-18
Непредохранительные:	200	22-23	17-18	14-15	11-12
Порошкообразные	250	28-29	22-23	18-19	14-15
	300	34-35	26-27	21-22	16-17
Прессованные	250	21-20	16-17	13-14	10-11
	400	33-34	26-27	21-22	16-17
Динамит 62 %
труднозамерзающий	550	–	–	–	24

29

Различают огневое, электроогневое и электрическое взрывание зарядов. На шахтах, опасных по газу и пыли, применяют электрический способ. В качестве средств взрывания (СВ) используют электродетонаторы (ЭД) мгновенного действия типа ЭД-8Э и электродетонаторы короткозамедленного действия типа ЭДКЗ с интервалами замедления 25, 50, 75, 100, 150, 250 мс.

Расчет зарядов ВВ

Ориентировочную величину удельного расхода ВВ (q) труднозамерзающего 62% динамита в патронах диаметром 32 мм при одной обнаженной плоскости можно принять согласно табл.8.

				Таблица 8
Коэффициент крепости		Удельный расход ВВ (q), кг/м3,
пород по шкале		при сечении в проходке, м2
проф. М.М.Протодьяконова	4-6		7-9	10-12		13-16
2-1,5	0,66		0,62	0,58		0,55
3-4	0,86		0,82	0,79		0,76
5- 6	1,1		1,03	0,99		0,95
8-10	1,45		1,37	1,30		1,23
13-15	1,79		1,71	1,65		1,59
18-20	2,12		2,06	1,99		1,92

Для установления удельного расхода другого ВВ в патронах диаметром 32 мм следует удельные расходы умножить на коэффициент, равный (380÷400) / Px, где Px – работоспособность определяемого ВВ. Если удельный расход ВВ берется в патронах диаметром, большим 32 мм, то полученный результат следует умножить на поправочный коэффициент:

–0,94 при диаметре 36 мм;

–0,88 при диаметре 40 мм;

–0,80 при диаметре 45 мм.

Наиболее широкое распространение для определения удельного расхода ВВ получила методика Н.М.Покровского.

Удельный расход ВВ на 1 м3 обуренной породы определяют по

формуле

q = 0,1 f f 1 υ3 e, кг/м3