Расчет параметров буровзрывных работ при проходке разведочной канавы с предварительным рыхлением пород взрывом».
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Российский государственный геологоразведочный университет
имени Серго Орджоникидзе»
Кафедра горного дела
ГОРНЫЕ МАШИНЫ, БВР И ПРОВЕДЕНИЕ ГОРНОРАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК
Рабочая программа, контрольные вопросы и методические указания для студентов-заочников групп ЗРМ, ЗРН и ЗРГ-12
Составитель: В. П. Яшин.
Москва 2015
I. ПОРЯДОК ИЗУЧЕНИЯ КУРСА
Дисциплина «Горные машины и проведение горноразведочных выработок» студентами – заочниками изучается на III курсе в соответствии с учебным планом. Этим планом предусматривается 2 часа работы студента-заочника с преподавателем во время установочной сессии (обзорная лекция по курсу – 2 часа). Самостоятельная работа, студента-заочника заключается в изучении учебного материала по приведенной ниже программе курса Изучение курса заканчивается сдачей зачета.
II. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
2.1. Введение
Горнопроходческие работы как средство получения наиболее достоверной информации о горных породах. Область применения и объемы горнопроходческих робот при разведке месторождений. Значение взрывных работ при разведке и разработке месторождений полезных ископаемых. Современное состояние и перспективы развития техники и технологии взрывных и горнопроходческих работ. Связь курса со смежными дисциплинами.
Контрольные вопросы:
1. Понятие о горных работах. Классификация горных работ.
2. Основные технологические операции горных работ.
3. Достоинства горноразведочных работ перед другими методами разведки месторождений полезных ископаемых.
4. Суть буровзрывного способа разрушения горных пород.
2.2 Физико-механические и технологические свойства горных пород.
Прочностные характеристики горных пород, пористость, разрыхляемость, углы трения. Деформационные характеристики. Прочность пород на сжатие и растяжение. Буримость, взрываемость, абразивность, трещиноватость, твердость. Общие сведения о классификациях пород по отдельным признакам.
Контрольные вопросы:
1. Плотностные свойства горных пород.
2. Понятие о коэффициенте крепости.
3. Модуль Юнга и коэффициент Пуассона горных пород.
4. Корреляционная зависимость между коэффициентом крепости и разрыхляемостью породы.
5. Коэффициент бокового распора горных пород.
6. Классификация пород по буримости.
7. Взрываемость горных пород. Удельный расход ВВ.
8. Твердость и абразивность горных пород.
9. Классификация пород по трещиноватости.
2.3. Общие сведения о горных выработках.
Понятие о горной выработке. Элементы горной выработки. Классификации горных выработок. Типы горных выработок, используемых при поисках и разведке месторождений.
Основные и вспомогательные операции процесса проходки горных выработок. Способы разрушения пород при проходке выработок.
Контрольные вопросы:
1. Классификация горных выработок.
2. Разведочные канавы и траншеи, их назначение, форма поперечного сечения, протяжность.
3. Подземные горизонтальные выработки: определения выработок, форма и площадь поперечного сечения, протяжность.
4. Наклонные и вертикальные подземные выработки.
5. Основные и вспомогательные процессы горнопроходческих работ.
6. Способы разрушения пород при проходке выработок.
2.4. Общие сведения о взрыве и взрывчатых веществах.
Понятие о взрывчатых веществах. Виды взрывов. Термодинамические параметры взрыва. Промышленные ВВ. Состав и свойства промышленных ВВ. Способы и средства взрывания.
Контрольные вопросы:
1. Классификации ВВ по условиям применения и безопасности при хранении и перевозке.
2. Методы определения термодинамических характеристик взрыва.
3. Ядовитые газы взрыва, причины их образования, ПДК.
4. Процесс детонации. Факторы, влияющие на скорость детонации.
5. Требования, предъявляемые к промышленным ВВ.
6. Основные свойства.
7. Механизм разрушения породы взрывом заряда ВВ.
8. Состав, свойства и область применения игданита, аммонитов, гранулитов и детонита.
9. Инициирующие ВВ.
10. Средства инициирования при различных способах взрывания.
11. Способы соединения ЭД и расчет электровзрывных сетей.
2.5. Технология взрывных работ при разведке месторождений.
Оборудование и инструмент для бурения шпуров. Расчет массы сосредоточенного и удлиненного зарядов. Производство взрывных работ при сооружении канав и траншей. Буровзрывные работы при проходке подземных выработок. Специальные методы взрывных работ в геологоразведке. Хранение и транспортировка взрывчатых материалов, документация при производстве взрывных работ, техника безопасности при взрывных работах.
Контрольные вопросы:
1. Классификация способов бурения шпуров.
2. Оборудование и инструмент для вращательного бурения шпуров.
3. Оборудование и инструмент для ударно-поворотного бурения шпуров.
4. Ударно-вращательное и вращательно-ударное бурение шпуров.
5. Общие принципы расчета сосредоточенных зарядов.
6. Принципы расчета удлиненных зарядов.
7. Расчет параметров БВР при проходке разведочных канав и траншей.
8. Расчет параметров БВР при проходке подземных горных выработок.
9. Врезка дорог и площадок на косогорах с помощью БВР.
10. Взрывные работы при валке деревьев и корчевке пней.
11. Определение безопасных расстояний при ведении взрывных работ и хранении и перевозке ВВ.
12. Организация взрывных работ и персонал для их производства.
13. Хранение ВМ на расходных складах и местах производства работ.
14. Транспортирование взрывчатых материалов.
15. Контроль качества и уничтожение ВМ.
16. Сигнализация и ликвидация отказов при взрывных работах.=
2.6. Механика горных пород и крепление выработок.
Устойчивость горных пород на контуре сечения горной выработки. Понятие о горном давлении и формах его проявления. Общие сведения о некоторых гипотезах горного давления в выработках.
Классификация горных крепей. Требования к крепи, принципы выбора типа крепи, материалы для крепления выработок. Конструкция крепи горизонтальных, наклонных и вертикальных горных выработок. Принципы оценки прочных размеров крепи. Порядок возведения крепи.
Контрольные вопросы:
1. Концентрация напряжений в массиве при проходке выработок.
2. Физический смысл и значение коэффициентов структурного ослабления, длительной прочности и бокового распора.
3. Показатель устойчивости и коэффициент запаса устойчивости контура выработки.
4. Горные крепи, их классификация. Требования горной крепи.
5. Материалы, применяемые для крепления выработок, их характеристика.
6. Расчет величины горного давления по методикам Протодьяконова и Цимбаревича.
7. Конструкция крепи разведочных канав и траншей.
8. Крепление горизонтальных горных выработок деревом. Расчет диаметра верхняка крепежной рамы.
9. Набрызгбетонная и штанговая крепь. Технология возведения и расчет прочных размеров крепи.
10. Крепление вертикальных выработок. Технология возведения крепи при проходке шурфов и восстающих.
2.7. Проветривание и освещение горных выработок. Водоотлив.
Химический состав рудничного воздуха, причины изменения содержания его главных компонентов. Источники образования и допустимые
концентрации газообразных примесей. Рудничная пыль, методы борьбы с запыленностью. Определение состава рудничного воздуха и скорости его движения по трубопроводам и выработкам. Основы рудничной аэродинамики. Сопротивления при движении воздуха, понятие о депрессии.
Естественное проветривание горных выработок. Проветривание выработок вентиляторами. Особенности проветривания тупиковых выработок. Выбор вентиляционного оборудования и расчет параметров проветривания.
Освещение горных выработок. Источники поступления воды в горные выработки. Организация водоотлива при проходке выработок.
Контрольные вопросы:
1. Рудничный воздух, его состав, отличия от атмосферного.
2. ПДК компонентов и вредных примесей рудничного воздуха.
3. Контроль за состоянием рудничного воздуха.
4. Методы борьбы с запыленностью в горных выработках.
5. Понятие о депрессии. Способы проветривания горных выработок.
6. Схемы проветривания тупиковых горных выработок.
7. Методика расчета основных параметров местного проветривания.
8. Водоотлив при проходке горизонтальных выработок.
9. Водоотлив при проходке разведочных шурфов и стволов шахт.
10. Освещение горных выработок.
2.8. Погрузка и транспортировка пород при проходке разведочных выработок.
Общие Сведения о ручной погрузке породы. Способы механизации погрузочно-транспортных операций при горноразведочных работах. Породопогрузочных машины и скреперных установки, их производительность. Безрельсовый транспорт в подземных выработках. Технико-экономические показатели различных видов безрельсового транспорта. Транспортировка горной массы по рельсовым путям. Локомотивы и рудничные вагонетки. Подъем породы при сооружении шурфов и стволов шахт.
Контрольные вопросы:
- Классификации породопогрузочных машин.
- Требования к качеству дробления и форме навала горной массы при использовании породопогрузочных машин.
- Определение эксплуатационной производительности породопогрузочной машины.
- Скреперные установки, область их применения, производительность.
- Организация маневровых операций при работе породопогрузочных машин.
- Технологические схемы уборки породы скреперными установками.
- Монтаж скреперных установок в выработках.
- Применение ленточных и скребковых конвейеров на горных работах.
- Строение рельсовых путей в подземных горных выработках.
- Типы рудничных электровозов и вагонеток.
- Общие сведения о клетьевом и скиповым подъемах.
- Бадъевой подъем породы при проходке вертикальных выработок.
2.9. Технология и организация горнопроходческих работ.
Формы организации труда при проходке разведочных выработок. Непрерывная и цикличная технология горнопроходческих работ. Трудоемкость отдельных процессов проходческого цикла. Технологический паспорт проведения выработки. Технология и организация проходки горизонтальных выработок в мягких, рыхлых и неустойчивых породах. Технология проходки горизонтальных выработок в крепких породах. Способы проходки восстающих. Проходка разведочных шурфов, стволов шахт, канав и траншей.
Контрольные вопросы:
1. Проходческий цикл. Определение численного состава комплексной проходческой бригады.
2. График организации работ при проходке выработки.
3. Технологические схемы проходки выработок с помощью отбойных молотков.
4. Общие сведения о специальных способах сооружения выработок в неустойчивых обводненных породах.
5. Формы и размеры поперечного сечения шурфов и восстающих.
6. Технология проходки восстающих с сооружением лестничных отделений.
7. Проходка восстающих самоходными проходческими комплексами.
8. Оборудование и технология проходки шурфов грейферными шурфопроходческими машинами.
9. Технологические схемы проходки стволов разведочных шахт.
10. Проходка разведочных канав с рыхлением пород взрывом и скреперной уборкой.
11. Проходка траншей бульдозером и скрепером.
12. Технологические схемы проходки шурфов с использованием БВР.
III. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО КУРСУ.
1. Грабчак Л.Г., Багдасаров Ш.Б., Яшин В.П. и др.. «Горноразведочные работы». М. Высшая школа, 2003.
2. Кутузов Б.Н. «Взрывное дело», часть 1, «Разрушение горных пород взрывом». М.Горная книга, 2007.
3. Карпиков А.П., Несмотряев В.И., Чубаров В.В. «Проведение горноразведочных выработок». М. Щит-М, 2008.
4. «Перечень рекомендуемых промышленных взрывчатых материалов, приборов взрывания и контроля». М.Недра, 1987.
5. Багдасаров Ш.Б., Верчеба А.О., Пальмов И.И. «Справочник горного инженера геологоразведочных партий», М. Недра, 1986.
IV. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ.
Расчет параметров буровзрывных работ при проходке разведочной канавы с предварительным рыхлением пород взрывом».
Для каждого варианта домашнего задания устанавливается проектная глубина канавы «Н», ее протяженность «L» и угол наклона боковых стенок «», коэффициент крепости пород, их трещиноватость и обводненность (см. табл. № 1).
Ширина канавы по почве для всех вариантов принимается равной 0,8 м.
Методические рекомендации по выполнению задания.
1. Выбирается буровое оборудование [1] и приводится его техническая характеристика. В качестве бурового оборудования, в зависимости от крепости пород, рекомендуется применять ручные электросверла и переносные перфораторы. Можно использовать мотобуры и мотоперфораторы.
2. Выбирается тип ВВ и приводится его техническая характеристика. Целесообразно применять: в сухих условиях – гранулиты М, АС-4 и аммонит 6ЖВ (при f 12), аммонал М-10, аммонит 6ЖВ, детонит М и аммонал скальный №3 (при f > 12). В обводненных условиях – аммонит 6ЖВ в полиэтиленовых патронах (при f 12), детонит М и аммонал скальный №3 в полиэтиленовых патронах (при f > 12). Техническая характеристика ВВ приводится в рекомендуемой литературе и табл. №2.
3. Определяется коэффициент крепости пород с поправкой проф. Л.И. Барона на их разрушаемость:
f ____
f Б = — + 10 f
3 3
4. Определяется удельный расчетный расход эталонного ВВ на заряд нормального выброса:
qo = 0,1 f Б , кг/м3.
5. Расход эталонного ВВ на рыхление:
qp ~ 0,33 qo , кг/м3 .
6. Вычисляется коэффициент относительной работоспособности принятого ВВ:
е = — ,
А
где: 360 – работоспособность эталонного ВВ, см3;
А – работоспособность принятого ВВ, см3.
7. Определяется удельный расчетный расход ВВ на дробление породы:
qp = qpэ е , кг/ м3.
8. В зависимости от выбранного типа ВВ:
-при использовании патронированных ВВ диаметр шпура принимается на 7-8 мм больше диаметра патрона при огневом и электроогневом способах взрывания или на 3-5 мм больше диаметра патрона при электрическом способе взрывания.
dшп = dВВ + d ,мм
Далее, с учетом трещиноватости пород, выбирается тип породоразрущающего инструмента с ближайщим стандартным значемнием диаметра и приводится его техническая характеристика.
9. Определяется вместимость шпура:
- при использовании патронированных ВВ
mn
Р = —— , кг/м
ln
где: d – диаметр принятого породоразрушающего инструмента, м;
mn - масса одного патрона ВВ, кг;
ln – длина одного патрона ВВ, м.
10. Определяется глубина эффективного рыхления пород шпурами принятого диаметра.
_____
Нэф = 2Р . , м
qp (3-qp)
Если Нэф Н, то порода в контурах проектируемой канавы рыхлится взрывом на полную глубину. Если же окажется, что Нэф < Н, то канаву целесообразно сооружать послойно: сначала взрывом рыхлится верхний слой породы, после ее уборки бурятся шпуры и рыхлится следующий слой и т.д. Обычно количество слоев не превышает двух и мощности слоев принимаются одинаковыми: Нсл1 = Нсл2 = 0,5Н. При этом необходимо, чтобы соблюдалось условие:
Нсл. Нэф.
Если канава проходится послойно, то по известной мощности слоя и углу откоса бортов канавы вычисляют ширину каждого слоя канавы по почве « bсл». При рыхлении пород за один взрыв « bсл» принимается равной 0,8 м.
11. Определяется величина перебура шпуров:
Нсл3
Lпер = 0,5 qp —— , м.
Р
При рыхлении пород одним взрывом на всю глубину Нсл = Н.
12. Требуемая глубина шпуров будет равна:
lшп = Нсл + lпер. , м.
13. Масса заряда ВВ в каждом шпуре:
Q’ = qp Нсл3 , кг
При использовании патронированного ВВ масса заряда округляется до целого числа патронов. При определении массы заряда в каждом шпуре необходимо учитывать, что применяем патрон аммонита 6ЖВ массой 0,2 кг, диаметром 32 мм и длиной 0,22м.
В этом случае фактическая масса гранулированных ВВ составит:
Q’ф. = Q п nп , кг.
14. Длина заряда «lзар.» при использовании патронированных ВВ определится по количеству патронов, помещаемых в каждый шпур, и длине патрона ВВ, а при использовании гранулита и патрона-боевика из аммонита 6ЖВ будет равна:
lзар = nп lп , м
15. Фактический коэффициент заполнения шпуров составит:
l зар
Кзап = —— .
lшп
16 Выбирается способ взрывания, средства взрывания и приводится конструкция шпурового заряда. Пример конструкции заряда при огневом взрывании с использованием патронированного (а) и россыпного ВВ (б) приведен на рис. 1.
17. Вычисляется ширина элементарной площади рыхления пород одним зарядом:
____
Lp = Q’ф. , м.
qp Нсл2
18. Определяется количество рядов шпуров по каждому слою и в масштабе 1 6 10 или 1 6 20 вычерчивается поперечный разрез проектируемой выработки. Если окажется, что bслlр., то для рыхления пород достаточно пробурить один ряд шпуров, ели ширина площадки рыхления будет меньше проектной ширины слоя, то рыхление производится несколькими рядами шпуров:
bсл
n = —— .
lp
Пример поперечного сечения канавы, сооружаемой по такой технологии, приведен на рис.2.
19. Принимается расстояние между шпурами в ряду а = lр и определяется количество шпуров по каждому слою и общее количество шпуров на рыхление пород контурах всей канавы (nсл1; nсл2; n).
b1
где, n1 = —— , рядов
lp
b2
где, n2 = —— , рядов
lp
n = nсл1 + nсл2 = n1 n шп + n2 n шп
20. Определяется суммарный расход ВВ на n зарядов, суммарная длина n шпуров, удельный фактический расход ВВ
Q’ф Q’ф n
qвв = —— = ———— , кг/ м3.
V V
и удельный объем бурения
qбур = lшп n / V , м/м3 ,
где V – объем породы в контурах проектируемой выработки.
Данные расчета сводятся в таблицу (табл.1)
Технико-экономические показатели БВР при проходке разведочной канавы
взрывом на рыхление. Таблица 1
| № | ПОКАЗАТЕЛИ | Единица измерения | Результат |
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. | Длина канавы Глубина канавы Угол откоса бортов канавы Количество шпуров: 1-ый слой 2-ой слой итого Глубина шпура Диаметр шпура Расстояние между шпурами в ряду Расстояние между рядами шпуров в слое Масса шпурового заряда Длина шпурового заряда Длина забойки в шпуре Суммарный расход (……название ВВ….) Удельный расход (….. название ВВ….) Удельный объем бурения | м м град шт шт шт м м м м кг м м кг кг/м3 м/м3 |
ВАРИАНТЫ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ
| № Вариан-та | Глубина канавы, м | Длина ка- навы, м | Угол откоса бортов кана- вы, град. | Коэффиент крепости пород | Трещино- ватость | Обвод-неность |
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 29. 30. | 3,0 2,8 2,6 2,5 1,8 2,1 2,0 2,3 2,9 3,0 2,8 3,0 3,1 2,8 2,6 3,2 3,1 2,8 2,5 3,0 2,9 1,5 1,8 2,1 2,6 3,0 3,1 2,0 2,3 1,8 | да нет нет нет нет да нет нет нет да нет нет нет да да нет нет нет да да нет нет нет да нет нет нет да нет нет | нет да нет нет нет нет нет да нет нет нет нет нет да нет нет нет да да да да нет нет нет да да да да нет да |
|
Рис.1. Конструкция шпурового заряда при огневом способе взрывания с использованием патронированного (а) и россыпного (б) ВВ:
1 - забойка; 2 – ОШ; 3 - капсюль-детонатор; 4 – патрон-боевик; 5 – патронированное ВВ; 6 – россыпное ВВ.
|
Рис.2 Схема расположения шпуров при послойном рыхлении пород в контурах разведочной канавы.