3. Выбор и расчет крепления выработки

3.1. Способы проходки стволов

При совмещённой схеме (самая рациональная схема) крепь возводят почти до самого забоя сразу за погрузкой породы на величину ухода забоя за цикл (2-5 м), скорость проходки с использованием щита-оболочки в среднеустойчивых породах 80-100 пм/мес. Если породы недостаточно устойчивы, тогда до возведения постоянной крепи ствол укрепляют временной крепью, например, из металлических колец, состоящих из 4-8 отдельных сегментов.

3.2. Выбор крепи

В стволах круглой формы поперечного сечения при значительной толщине горного давления и при условии равномерного его распределения по периметру сечения возводят каменную крепь.

Конструкция крепи представляет собой сплошную оболочку ограждающие породные стенки ствола от обрушения. Контур крепи соответствует форме поперечного сечения ствола. В зависимости от применяемого вида камня различают бетонитовую и кирпичную крепь. Толщина крепи применяется в зависимости от горного давления и прочности кладки. Толщина бетонитовой крепи 20-40 см, толщина бетонной забутовки 15-20 см. Бетониты укладывают на цементном растворе горизонтальными рядами с перевязкой вертикальных швов. Пустоты за крепью заполняют бетоном, который связывает камни с боковыми породами.

3.3 Расчет диаметра и сечения ствола вчерне

Полная толщина крепи B_кр равна 35 см, она получилась из суммы ширины бетонной забутовки и ширины самой крепи. Далее рассчитываем по формуле диаметр поперечного сечения вчернее:

,

где D_св – диаметр ствола в свету;

B_кр – ширина крепи.

Далее находим сечение ствола вчернее по следующей формуле:

где π=3,14, D_вч - диаметр ствола вчерне.

4. Взрывная отбойка

4.1. Выбор бурового оборудования

Исходя из условий применения и исходных данных выбираем проходческий комплекс КС - 7, ниже приведены его технические характеристики:

• Диаметр ствола в свету: 4,5 - 8 м

• Глубина ствола: до 300 метров

• Бурильная установка, перфоратор: БУКС-1м

• Число установок: 1

• Погрузочная машина: «Погрузчик»

• ^{Вместимость бадьи}: 2 – 2,5 – 3 м³

• ^{Схема проходки ствола: Совмещенная}

• ^{Вождение грейфера: Механизированное}

• ^{Емкость грейфера}: 0,4 м³

Техническая характеристика грейферов:

• Емкость: 0,4 м³

• Число лопастей: 6

• ^{Машинная производительность} на погрузке разрушенной породы: 40м³/ч

^{Машины стволовые погрузочные предназначены для механизации процесса погрузки взорванной породы в подъемные сосуды при проходке ве}ртикальных стволов шахт.

Погрузочная машина "Погрузчик". Разработана институтом ЦНИИПодземмаш и предназначена для погрузки взорванной породы в бадьи при проходке и углубке стволов диаметром 4,5 – 8 м и глубиной до 300 м. Машина перемещается в вертикальной плоскости для подготовки к операции погрузки или подъема ее перед взрывными работами лебедкой на канате. При погрузке фиксируется к опалубке или крепи ствола специальными конструктивно предусмотренными фиксаторами.

Машины используются в сочетании с различными комплексами проходческого оборудования, применяемыми в угольной, горнорудной и сланцевой промышленности при проходке стволов буровзрывным способом. По желанию заказчика они комплектуются навесной бурильной установкой БУКС-1У5, позволяющей механизировать такую трудоемкую операцию технологического цикла проходки, как бурение шпуров. Имеется также возможность оснащения машин гидроприводом.

Глубина стволов, проходимых машинами, не ограничена, так как они подвешиваются непосредственно к проходческому полку.

Машины рассчитаны на широкое применение в шахтном строительстве как средство повышения средних темпов проходки до 100-120 м в месяц.

Монтаж одногрейферной машины выполняется за 15-20 ч, демонтаж за 8-10 ч.

Погрузочные машины можно эффективно использовать при различных способах проходки, но основным является совмещенный способ проходки с крепью из монолитного бетона, возводимой из забоя ствола. Возможно также применение параллельного способа проходки в крепких породах средней крепости. В этом случае постоянное крепление возводится с проходческого полка из монолитного бетона.

Характеристика проходческих полков:

• Площадь сечения ствола: 33,2 м²

• Диаметр ствола: 6,5 м

• Диаметр полка: 6,26 м

• Число этажей: 3

• Вместимость бадьи: 2 м³

• Масса: 33 т

Характеристика бурильной установки БУКС-1М:

Диаметр ствола, м	5,5-9
Диаметр шпуров, мм	52 (42)
Глубина бурения, м	4,2-4,5
Число бурильных головок	4
Бурильная головка	БГА-1М
Скорость бурения в гранитах f=10-12, м/мин	0.8
Расход сжатого воздуха, м^3/мин	36
Расстояние между шпурами, мм	800
Угол наклона бурильных головок, град.	10
Размеры в транспортном положении, м: - длина - диаметр окружности	10,3 1,54
Количество бурильщиков	3
Масса, т	10,2

4.2. Выбор взрывчатых веществ

Все промышленные ВВ делятся по степени предохранения от опасных газов или пыли на 7 классов, но широко используются лишь первые 6 классов.

Выбор взрывчатых веществ осуществляется по крепости породы.

Так как выработка не опасна по газу и пыли, мы выбираем непредохранительные ВВ класса II.

Наименование ВВ	Крепость f	Обводнённость	Заряжание
Аммонал 200	6-8	Любая	ручное

Аммонал-200— мелкий однородный порошок серо-стального цвета. Малосыпучий, водоустойчив, стабилен при хранении.

Состав: селитра аммиачная марки ЖВ — 80,5 %, тротил — 15 %, пудра алюминиевая — 4,5 %. Выпускался в патронах. Работоспособность — не менее 400 см3, бризантность — 16 мм.

Рекомендации по применению ВВ

• Коэффициент крепости пород 6-8

• Работоспособность рекомендуемого ВВ, 320-400 см³

4.3. Выбор средств взрывания

Для инициирования заряда применяют капсюли-детонаторы или электродетонаторы мгновенного, короткозамедленного (25, 50, 75, 100, 150, 250 мс) действия и детонирующий шнур ДШ-А, ДШ-В и ДШЭ-12 (диаметр 5-6 мм, скорость детонации не менее 6,5 км/с). При короткозамедленном взрывании каждый последующий взрыв изменяет направление своего действия с учетом образованной предыдущим взрывом обнаженной поверхности. Замедленное взрывание широко используется при горнопроходческих работах с врубовыми шпурами. Управляя замедлением можно улучшить дробление при соударении кусков породы, создать в массиве направленное действие сейсмоволн, разгрузить массив.

В неопасных по пыли и газам забоях применяют непредохранительные электродетонаторы: мгновенного действия ЭД-8-Э, ЭД-8-Ж, ЭД-1-8-Т и короткозамедленного действия ЭД-КЗ, ЭД-3-Н и ЭД-ЗД.

В работу выбран:

• Детонирующий шнур – ДШ-А

• Электродетонатор – ЭД-КЗ

4.4 Заряжание взрывчатых веществ

Технология заряжания патронов: патрон-боевик вводят в шпур первым (забой шпура) - обычно применяется в газообильных шахтах - или последним (устье шпура) и той стороной, с которой не находится детонатор; последним в шпур вводится забойка из бурового шлама или глины. Обычно используются гранулированные ВВ, которые можно заряжать пневмозарядчиками в шпуры d>34 мм. Ручное заряжание патронированными ВВ применяется в шпурах d=28-40 мм (диаметр патронов d_п=31-32 мм, длина 200 мм, масса патрона 216 – 279г, плотность патронирования Δ=1150 кг/м3).

4.5 Выбор зарядной машины

Так как для БВР выбран Аммонал 200, имеющий ручное заряжание, то машина для заряжания не понадобится, так как ручное заряжание объясняется зарядом патронов в ручную.

4.6. Расчет параметров БВР

Диаметр шпура берем 38 мм, на 7 мм больше диаметра патрона.

4.6.1 Удельный расход ВВ

где е – коэффициент работоспособности, е = 450 / Р;

Р – работоспособность выбранного ВВ, см³;

m – коэффициент, учитывающий диаметр патрона выбранного ВВ;

m=32/d_п;

d_п= 32 мм - диаметр патрона выбранного ВВ.

кг

4.6.2. Удельное число шпуров на 1м² площади забоя ствола

,

где К – коэффициент, учитывающий крепость пород: при f=3÷6 K=1÷1,1 , при f=7÷10 K=1,1÷2;

d_ш – диаметр шпура, м.

4.6.3. Глубина шпуров

где υ_м–заданная месячная скорость проходки, обычно υ_м =40÷50, м/мес;

Т_ц– продолжительность проходческого цикла (бурение, заряжание, взрывание, проветривание, погрузка, крепление), ч;

η – коэффициент использования длины шпуров (КИШ), η=0,8÷0,95;

m – число рабочих дней в месяце;

n – число рабочих смен в сутки;

t_см– продолжительность смены, ч;

K_г– коэффициент готовности технологической схемы (оборудования), K_г=0,7÷0,8.

4.6.4. Глубина врубовых шпуров

4.6.5. Соотношение массы зарядов в пропорциях

• Врубовые

• Отбойные

• Окунтуривающие

где q – расчетный удельный расход ВВ, кг

4.6.6. Расход ВВ на одно взрывание

где А – расход ВВ на одно взрывание, кг;

q – удельный расход ВВ;

V_зах объем ВВ на зарядку шпуров;

L_шп – длина шпуров;

ŋ – КИШ = 0.8÷0.9;

S_вч – площадь сечения вчерне.

4.6.7. Число шпуров в стволе

4.6.8. Выбор вруба

Конический вруб образуется шпурами (5-10 шт.) по окружности диаметром 1,5÷2 м, навстречу друг другу и наклонно к плоскости забоя ствола (с перебуром на 0,4-0,5 м), при этом в центре окружности располагается короткий вертикальный шпур длиной 0,7÷1 м.

Число окружностей отбойных шпуров (n_о), расстояние между шпурами в каждой окружности (а)

где D_вч и S_вч– диаметр и площадь ствола вчерне, м и м²;

D_вр– диаметр окружности врубовых конических шпуров, м;

С – расстояние оконтуривающих шпуров от стенок забоя, обычно С=0,15÷0,3 м;

n_у – удельное число шпуров на 1 м² площади забоя ствола.

4.6.9. Число окружностей на выработку всего 4:

• Оконтуривающая окружность

• 1 отбойная окружность

• 2 отбойная окружность

• Коническая врубовая окружность

При проходке стволов круглой формы шпуры распологаются по 3 – 4 – 5 концентрическим окружностям, описанным из центра ствола.

Диаметр этих окружностей при патронах ВВ диаметром 32-37 мм применяют:

При 4 окружностях: 0,36; 0,54; 0,7 и 0,93 * D_вч , где D_вч – диаметр сечения ствола вчернее.

Соотношение количества шпуров на окружность:

1 : 2 : 3 : 5 = 6 врубовые – 12 отбойные – 18 отбойные – 25 оконтуривающие.

Интервал замедления:

Обычно интервал замедления между сериями взрывов составляет τ=20 –25 мс, но может быть и больше.