Скорость бурения

Тип	скорость бурения (м/мин) при коэффициенте крепости
установки	4–6	7–9	10–14	15–18
БУЭ-1; БУЭ-2; НБ-1Э	2,5–1,4	1,0–0,7	_	_
БУ-1; БУР-2; НБ-1П	1,5–1,0	0,8–0,6	0,6–0,3	0,3–0,15

Продолжительность бурения шпуров (ч):

(4.21)

где t_п – подготовительно-заключительные работы (0,5–0,7 ч).

4.5 ЗАРЯЖАНИЕ И ВЗРЫВАНИЕ ШПУРОВ.

Заряжание производится после окончания бурении всех шпуров.

Технология взрывания включает выполнение следующих операций:

- изготовление патронов-боевиков;

- заряжание и забойку шпуров;

- монтаж взрывной сети и проверку ее исправности;

- подсоединение у взрывной сети источника тока и производство взрыва;

- проветривание забоя и осмотр взорванной горной массы;

- ликвидация отказавших зарядов.

В конце бурения шпуров мастер-взрывник или горный мастер проверяют соответствие глубины и расположения шпуров паспорту буровзрывных работ. Шпуры, которые не соответствуют паспорту перебуриваются, а шпуры имеющие глубину меньше паспортной добуриваются. После проверки качества бурения шпуров и очистки их от буровой мелочи из забоя удаляется буровое оборудование, инструмент и шланги. Запрещается заряжание шпуров если ближе 20 м от забоя находится оборудование и неубранная порода, загромождающая выработку больше чем на одну треть ее высоты.

До начала заряжания в забой доставляются в необходимом количестве ВВ и СВ, материал забойки, инертная пыль, смачиватели. При необходимости наращивается став труб вентиляции, обесточивается эл. кабели проверяется надежность расклинивания рам крепи.

В заряжании шпуров взрывнику помогают проходчики имеющие Единую книжку взрывника.

После помещения заряда в шпур свободная часть шпура заполняется инертным материалом - производят забойку шпура. В качестве материала забойки применяют песчанно-глинистые пыжи, водяные ампулы, мокрый песок.

Для механизированного заряжания шпуров гранулированным ВВ применяются зарядчики (РПЗ-0.6, ЗП-2, Курама-7).

Для обеспечения надежности электровзрывания ЭД предварительно проверяют по сопротивлению и в случае необходимости подбирают ЭД по заданной величине сопротивления.

Изготовление патронов-боевиков при электровзрывании может производится различными способами:

- патрон ВВ с торца открывают (разворачивают бумажную оболочку), слегка разминают ВВ, делают углубление и вставляют в него ЭД, сжимают бумажную оболочку выше торца патрона и перевязывают его шпагатом;

- патрон с торца прокалывают медной наколкой диаметром 9-10 мм, вставляют ЭД в образовавшееся гнездо, делают из концевых проводов ЭД петлю вокруг патрона ВВ и затягивают ее.

Патрон-боевик вводят в шпур осторожно, без резких толчков и уплотнения. Забойку шпура осуществляют при прямом инициировании сразу вслед за введением патрона-боевика, а при обратном инициировании - после окончания заряжания шпура, первые порции забойного материала вводятся в шпур без уплотнения.

Все соединения концевых и монтажных проводов выполняют путем скручивания с последующей изоляцией изоляционной лентой или специальными зажимами-контактами. Монтаж взрывной сети начинают только после полного окончания зарядных работ и забойки шпуров. Монтаж производят от зарядов к источнику тока. Концы магистрального провода во время монтажа взрывной сети, а также концевые провода ЭД, должны быть замкнуты накоротко.

При электровзрывании зарядов возможно применение всех известных схем соединения сопротивлений в цепь. Выбор схемы соединения ЭД от числа взрываемых ЭД и однородности их характеристик. При использовании электрических взрывных приборов определяют сопротивление взрывной сети и сравнивают полученный результат с предельным значением сопротивления цепи, указанным в паспорте прибора. При использовании силовых и осветительных линий определяют сопротивление взрывной цепи, затем рассчитывают величину тока, проходящий через отдельный ЭД, и сравнивают эту величину с гарантийным значением тока для безотказного взрыва. Для гарантийный ток принят - для 100 ЭД равным 1.0 А, а при взрывании ЭД в больших группах (до 300 шт) 1.3 А и не менее 2.5 А при взрывании переменным током.

При последовательном соединении концы проводов соседних ЭД соединяют последовательно, а крайние провода первого и последнего ЭД присоединяют к магистральным проводам, идущим к источнику тока.

Общее сопротивление взрывной цепи при последовательном соединении ЭД определяют по формуле:

, Ом (4.22)

где R₁ - сопротивление магистрального провода на участке от взрывного прибора до выводов взрывной цепи в забое выработки, Ом; R₂ - сопротивление дополнительных монтажных поводов, соединяющие концевые провода ЭД между собой и с магистральным проводом, Ом; n₁ - количество последовательно соединенных ЭД, шт; R₃ - сопротивление одного ЭД с концевыми проводами, Ом.

При этом сила тока, протекающего через один ЭД, равна:

, А (4.23)

где U - напряжение источника тока, В.

При последовательно - параллельном соединении все ЭД разбивают на равные группы, внутри которых ЭД соединяют последовательно, а группы между собой - параллельно. Такое соединение применяется в тех случаях, когда необходимо взорвать большое число ЭД от источника тока с напряжением недостаточным для взывания того же количества ЭД, соединенных последовательно.

Общее сопротивление взрывной цепи при последовательно-параллельном соединении ЭД определяют по формуле:

, Ом (4.24)

где: m₁ - количество параллельно соединенных груп ЭД, шт.

При этом сила тока, протекающего через один ЭД, равна:

, А (4.25)

Общее сопротивление взрывной цепи после ее монтажа проверяют измерительными приборами. Продолжительность контакта прибора и проверяемой цепи должна быть не более 4 сек.

Рис. 4.4 Схема соединения электродетонаторов

Продолжительность зарядки шпуров (мин):

(4.26)

где N - число шпуров, шт; t_з - время на заряжание одного шпура, мин. 2.5 - 3); j_з - коэффициент одновременности работ на заряжании (0.7 - 0.8); n_з - число рабочих на заряжании; t_пз - подготовительно-заключительные работы (15 - 20 мин.).

Число помощников взрывника: 1 - число шпуров до 30 или S_пр < 10 м²;

2 - число шпуров 30 - 60 или S_пр = 11 - 20 м²;

3 - число шпуров > 60 или S_пр > 20 м²;

5. ПРОВЕТРИВАНИЕ

5.1 КОЛИЧЕСТВО ВОЗДУХА ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания выработки производится по ряду факторов, основными из которых являются: количество ядовитых газов, образующихся при взрывных работах; количество выхлопных газов, образующихся при работе ДВС; количество газов выделяющихся из горных пород; по числу одновременно работающих в выработке людей. В основу расчета положены требования ГОСТов и правил безопасности.

Расчет производится по каждому фактору и из полученных результатов принимают наибольшее значение, предварительно проверив его по минимальной допустимой скорости движения воздуха.

Рис. 5.1 Схемы проветривания тупиковых выработок.

а – нагнетательная; б – всасывающая.

1 – вентилятор; 2 – трубопровод.

5.1.1.Проветривание после взрывных работ.

Количество воздуха необходимого для проветривания после взрывных работ для нагнетательного проветривания определяется по формуле:

(5.1)

где Q_н – количество воздуха необходимого для проветривания по нагнетательной схеме, м³ / мин; t - время проветривания, мин (20 - 30 мин, согласно ПБ); А - количество одновременно взрываемого ВВ, кг; S - площадь поперечного сечения выработки (в свету), м²; L - длина проветриваемой выработки, м; I_вв - газовость ВВ, л/кг (при взрывании по породе принимается равным 40 л/кг); k_обв - коэффициент, учитывающий обводненность выработки; k_ут.тр - коэффициент, учитывающий утечки воздуха из трубопровода.

Значение k_обв принимается в зависимости от характера выработки.

Таблица 5.1

Значение коэффициента k_обв

	kобв
Стволы сухие (приток до 1 м3 / ч) и обводненные глубиной более 200м. Горизонтальные и наклонные выработки проводимые по сухим породам	0.8
Стволы обводненные (приток до 6 м3 / ч) глубиной более 200 м. Горизонтальные и наклонные выработки частично проводимые по водоносным породам (влажные выработки)	0.6
Стволы обводненные (приток от 6 до 15 м3 / ч), капеж в виде дождя. Горизонтальные и наклонные выработки на всю длину проводятся по водоносным горизонтам или с применением водяных завес (обводненные выработки)	0.3
Стволы обводненные (приток более 15 м3 / ч), капеж в виде ливня	0.15

По мере движения газового облака по выработке из призабойного пространства происходит его разжижение за счет турбулентной диффузии и утечек воздуха через неплотности трубопровода. В протяженных выработках за счет этого фактора концентрация газов может снизится до допустимой на расстоянии, меньшем длины выработки - критическая длина. Эта критическая длина выработки определяется по формуле (м):

(5.2)

Где k_т.д - коэффициент турбулентной диффузии, принимается в зависимости от величины L_д / d_тр.

Таблица 5.2

Lд / dтр.п	3.22	3.57	3.93	4.28	5.40	6.35	7.72	9.60	12.10	15.80
kт.д	0.247	0.262	0.266	0.287	0.335	0.395	0.460	0.529	0.600	0.672

где L_д - расстояние от конца трубопровода до забоя, м;

d_тр.п - приведенный диаметр вентиляционного трубопровода, м (при расположении трубопровода в углу выработки равен 2 d_тр, при расположении у стенок, посередине высоты или ширины выработки равен 1.5 d_тр (здесь d_тр - диаметр трубопровода, м).

При L_кр < L в формулу (5.1) вместо L подставляют L_кр.

Количество воздуха, необходимого для проветривания выработки всасывающим способом, можно расчитать по формуле:

(5.3)

где Q_в - количество воздуха необходимого для проветривания при всасывающем способе проветривания, м³ / мин.

5.1.2. Проветривание при работе в выработках автотранспорта.

В соответствии с Инструкцией по безопасному применению самоходного нерельсового оборудования в подземных рудниках расчет необходимого количества воздуха, подаваемого в выработку, в которой работают машины с ДВС, рекомендуется принимать по норме расхода воздуха на 1 Вт суммарной мощности двигателей.

, м³ / мин (5.4)

где q_н - норма расхода свежего воздуха на 1 Вт мощности двигателя (q_н = 0.007 м³ / мин); N_двс - общая мощность работающих в выработке ДВС, Вт.

5.1.3 Потребное количество воздуха по числу людей в выработке и минимальной скорости вентиляционного потока.

По максимальному числу людей, одновременно находящихся в забое выработки, потребное количество воздуха рассчитывается по формуле:

, м³ / мин (5.5)

где q_н - норма воздуха на 1-го человека, м³ / мин (по санитарным нормам количество воздуха на одного человека должно быть не менее 6 м³ / мин); N_л -максимальное число людей одновременно находящихся в выработке, шт.

По минимальной скорости движения воздуха:

, м³ / мин (5.6)

где v_min - минимальная скорость движения воздуха, м/с (принимается равной 0.25 м/с); S - площадь поперечного сечения выработки, м².

5.2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ТРУБОПРОВОДА.

5.2.1 Утечки воздуха.

Степень герметичности вентиляционных труб является решающим фактором эффективности проветривания горных выработок, в особенности протяженных. Если в коротких воздухопроводах иногда можно допустить утечки, доходящие до 50 % от подачи вентилятора, то в трубопроводах длинной несколько сотен метров утечки воздуха могут создать трудности (мягко говоря) при доставке необходимого количества воздуха в забой.

На практике пока еще не удалось (и не удастся в обозримом будущем) добиться абсолютной герметичности трубопровода. Утечки воздуха в трубопроводах оцениваются двумя показателями: коэффициентом утечек воздуха (k_ут.тр) - равным отношению количества воздуха в начале трубопровода или дебита вентилятора к количеству воздуха, поступающему к концу трубопровода, либо обратной ему величиной - коэффициентом доставки.

Утечки воздуха в металлических трубопроводах в основном происходят в основном у стыков труб. Для прорезиненных труб типа М утечки воздуха через соединения труб имеют место при небольшой депрессии. С увеличением депрессии происходит самоуплотнение стыков отдельных труб и величина утечек воздуха снижается, но при дальнейшем повышении статического давления возможно наблюдается просачивание воздуха через ткань трубы.

Значения коэффициентов утечек воздуха для гибких труб типа М и текстовинитовых приведены ниже (на основании опытных данных).

Таблица 5.3

Коэффициент утечек воздуха для труб типа М.

Длина трубопровода	kут.тр	Длина трубопровода	kут.тр	Длина трубопровода	kут.тр	Длина трубопровода	kут.тр
Диаметром 400 - 600 мм при длине звена 20 м	Диаметром 700 - 1000 мм при длине звена 10 м
	1.04		1.35		1.07		2.27
	1.07		1.39		1.13		2.63
	1.11		1.43		1.22		3.23
	1.14		1.54		1.32		4.00
	1.16		1.76		1.41		4.75
	1.19		2.09		1.54		6.25
	1.45		2.63		1.72		7.15
	1.30	-	-		1.96	-	-

Таблица 5.4

Коэффициент утечек воздуха для труб типа М при длине звеньев 5 и 10 м.

Общее число стыков в трубопроводе	kут.тр	Общее число стыков в трубопроводе	kут.тр
До 4	1.04	18 - 20	1.23
	1.05	21 - 25	1.30
6 - 8	1.07	26 - 35	1.33
9 - 11	1.11	36 - 45	1.43
12 - 14	1.15	56 - 55	1.54
15 - 17	1.19	-	-

Таблица 5.5

Коэффициент утечек воздуха для текстовинитовых труб.

Диаметр трубопровода	При длине трубопровода, м
м
0.5	1.019	1.045	1.091	1.145	1.157	1.230	1.330	-	-	-
0.6	1.014	1.036	1.071	1.112	1.330	1.180	1.261	1.330	-	-
0.7	1.010	1.028	1.063	1.080	1.108	1.145	1.188	1.237	1.288	1.345
0.8	1.008	1.022	1.040	1.067	1.090	1.126	1.153	1.195	1.229	1.251

Для металлических трубопроводов значение коэффициента утечки воздуха подсчитываются по формуле:

(5.7)

где: L_тр - длина трубопровода, м;

L_зв - длина звена, м;

R_тр - аэродинамическое сопротивление трубопровода без учета утечек воздуха, Н*с² / м⁸;

d_тр - диаметр трубопровода, м

k_ут.ст - коэффициент удельной стыковой воздухопроницаемости условного трубопровода диаметром 1 м под действием разности давления в 1 даПа, зависящий от качества соединения звеньев.

Таблица 5.6

Значение коэффициента удельной стыковой воздухопроницаемости.

	kут.ст * 103
При обычном качестве сборки в подземных условиях	5.0
При хорошем качестве сборки с применением резиновых прокладок	2.2 - 3.0
При тщательном уплотнении стыков	1.0
При применении прокладок из резиновых колец с бандажным соединением	0.034

Утечки воздуха зависят не только от герметичности соединений трубопровода и его размеров, но и от величины напора. С увеличением напора они значительно возростают. Так как предложенные выше коэффициенты утечек и удельной стыковой проницаеммости получены опытным путем при определенном напоре, то они не тражают в полной мере влияние депрессии на утечки воздуха. В связи с изложенным выше замечанием можно предложить формулу, которая более полно учитывает все приведенные выше факторы.

(5.8)

где: n - количество 100-метровых участков на длине трубопровода;

R₁₀₀ - сопротивление 100-метрового плотного трубопровода;

А_ут - эквивалентное отверстие утечек 100-метрового трубопровода.

Для металлического трубопровода А_ут может принимаются от 0.026 до 0.043 в зависимости от качества соединения труб. Для гибких трубопроводов при длине звена 10 м А_ут = 0.0132, при длине звена 20 м А_ут = 0.0123.

эквивалентное отверстие утечек трубопровода определяется условной суммарной площадью неплотностей трубопровода при данном расходе и депрессии, устанавливается опытным путем.

Таблица 5.7

Диаметр трубы,	Металлические	Типа М	Текстовинитовые
м	aтр * 103	R100	aтр * 103	R100	aтр * 103	R100
0.3	3.7	990.0	4.8	1284.0	1.8	481.0
0.4	3.6	228.0	4.8	305.0	1.7	108.0
0.5	3.5	72.8	4.8	100.0	1.6	33.0
0.6	3.0	25.0	4.8	40.1	1.5	12.5
0.7	3.0	11.6	4.7	28.2	1.3	5.0
0.8	2.9	5.8	4.7	9.3	1.3	2.5
0.9	2.7	3.0	4.6	5.1	1.2	1.3
1.0	2.5	1.6	4.6	3.0	1.2	0.8

При эксплуатации вентиляционных трубопроводов необходимо следить, чтобы фактические утечки воздуха не превышали тех величин, которые были приняты при расчете проветривания. В противном случае неизбежны изменение режима работы вентилятора и уменьшение количества воздуха, подаваемого в забой выработки.

5.2.2 Аэродинамическое сопротивление трубопровода.

Напор создаваемый вентилятором при его работе на вентиляционный трубопровод, расходуется на преодоление сопротивление трения и местных сопротивлений, а также на скоростной напор при выходе воздуха из трубопровода или при входе в него, при всасывающем проветривании.

Аэродинамическое сопротивление трения трубопровода без учета утечек воздуха определяется по формуле:

, Н*с² / м⁸ (5.9)

где: a_тр - коэффициент аэродинамического сопротивления, Н*с² / м⁴, для металлических труб изменяется от 0.0037 до 0.0025, матерчатых типа М - от 0.0048 до 0.0045, текстовинитовых - от 0.0018 до 0.0012;

L_тр - длина трубопровода, м;

d_тр - диаметр трубопровода, м.

Кроме того аэродинамическое сопротивление трения трубопровода можно определить через эквивалентное отверстие:

, Н*с² / м⁸ (5.10)

Местные сопротивления вентиляционных трубопроводов создаются обычно коленами, тройниками, ответвлениями и другими фасонными частями труб. Значения местных сопротивлений приведены ниже.

Таблица 5.8

Сопротивление (Н*с² / м⁸) фасонных частей гибких трубопроводов.

Фасонная часть	При диаметре труб, мм
Колено под углом: 900 450	24.5 12.3	9.8 4.9	4.9 2.45	2.7 1.3	1.6 0.8	1.0 0.5	0.7 0.3
Тройники: при движении воздуха на проход под углом 900 при разветвлении струи с поворотом на 900 в обе стороны	49.0   73.5	19.6   31.4	9.8   15.7	5.4   8.8	3.2   5.0	2.0   3.2	1.3   2.1
Отводы при движении струи на проход и ответвлении под углом 450	19.6	7.4	3.4	1.9	1.1	0.7	0.5

5.3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЕНТИЛЯЦИИ.

Проектирование вентиляции подземных выработок осуществляется в следующей последовательности:

1. Выбирается способ проветривания;

2. Выбирается трубопровод и определяются его аэродинамические характеристики;

3. Производится расчет количества воздуха, необходимого для проветривания выработок;

4. Выбирается вентилятор.

Производительность вентилятора определяется по формуле:

, (6.9)

где: Q_в - производительность вентилятора, м³ / мин;

k_ут.тр - коэффициент утечек воздуха;

Q_з - количество воздуха необходимое для проветривания призабойного пространства, м³ / мин.

При этом должно выполнятся условие Q_в ³ Q_выр (где Q_выр - количество воздуха необходимое для проветривания всей выработки).

Депрессия вентилятора определяется по формуле:

, Па (6.10)

где: Q_в - производительность вентилятора, м³ / с.

На основании полученных значений Q_в и h_в выбирается вентилятор местного проветривания (ВМП) при этом желательно (но необязательно) чтобы ВМП имел резерв производительности и депрессии.

Расход воздуха перед ВМП пи установке его в подземной выработке, проветриваемой сквозной струей, должен быть Q_вс ³ 1.43 Q_в.

5.4 СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ВЕНТИЛЯТОРОВ.

При проветривании подземных сооружений в период их строительства часто приходится использовать несколько вентиляторов, работающих на одну и ту же вентиляционную сеть. Необходимость в этом возникает по разным причинам. В одних случаях выработки большой протяженности и один вентилятор не может преодолеть сопротивление длинного трубопровода, в других - аэродинамическое сопротивление мало, но для проветривания требуется большой объем воздуха, который не в состоянии подать один вентилятор.

Существуют следующие схемы совместной работы вентиляторов: последовательная, совмещенная, комбинированная.

При последовательной работе вентиляторы соединяются между собой таким образом, что количество воздуха, проходящего через них одинаково, т. е. Q₁ = Q₂ =...=Q_n.

Рис 5.2 Последовательная работа вентиляторов.

При этой схеме различают каскадное и рассредоточенное расположение вентиляторов по длине трубопровода. При каскадной схеме - патрубок одного вентилятора соединен с диффузором другого, а при рассредоточенном - вентиляторы рассредоточены по длине трубопровода. При последовательном соединении вентиляторов общая депрессия равна сумме развиваемых индивидуальных депрессий: h = h₁ + h₂ +... + h_n.

При каскадном расположении вентиляторов резко возрастает депрессия в начальном участке воздухопровода, что приводит к значительному увеличению нежелательных утечек воздуха. При рассредоточенном расположении депрессия более равномерно распределяется по всей длине трубопровода, и утечки воздуха сокращаются.

При параллельной работе вентиляторов потоки воздуха от отдельных вентиляторов сливаются вместе в общей точке, при этом депрессии вентиляторов равны, а общее количество воздуха равно сумме индивидуальных дебетов вентиляторов, т. е. h₁ = h₂ =... = h_n, Q_общ = Q₁ + Q₂ +...+ Q_n.

Рис. 5.3 Параллельная работа вентиляторов.

Для пояснения текстовой части данного раздела в записке приводится схема проветривания.

6. УБОРКА ОТБИТОЙ ГОРНОЙ МАССЫ

Погрузку горной массы в основных горизонтальных выработках горных предприятий осуществляют ковшовыми машинами периодического действия, погрузочными машинами типа ПНБ непрерывного действия с нагребающими лапами и частично скреперными установками.

Производительность погрузки породы ковшовыми машинами типа ППН

- при погрузке породы в отдельные вагонетки, м3/ч		(6.1)
- при применении перегружателей и с поточной загрузкой партии вагонеток, м3/ч		(6.2)
- при погрузке породы на конвейер, м3/ч		(6.3)

Производительность погрузки машинами непрерывного действия типа ПНБ

- при погрузке породы в отдельные вагонетки, м3/ч		(6.4)
- при применении перегружателей и с поточной загрузкой партии вагонеток, м3/ч		(6.5)
- при погрузке породы на конвейер, м3/ч		(6.6)

где Р_тех - техническая производительность погрузочной машины, м³/ч;

t_з - время замены груженой вагонетки на порожнюю, ч (0.01 - 0.02Ч);

V_в - вместимость вагонетки, м³;

k_з - коэффициент заполнения (0.9);

a - доля объема породы в первой фазе погрузки (0.6 - 0.8);

b - коэффициент учитывающий одновременность ручной подкидки породы и работы погрузочной машины (0.6 - 1.0);

P_р - производительность труда рабочих по разборке породы и зачистке призабойной зоны (0.8 - 1.6 м³/чел-час);

n_р - число рабочих на разборке породы и зачистке забоя (около2 шт);

k_др - коэффициент, учитывающий дополнительное разрыхление породы при погрузке (1.1 - 1.15);

j - коэффициент учитывающий проведение подготовительно- заключительных работ (1.12 - 1.15);

t_с - время замены груженой партии вагонеток на порожнюю, (0.02 - 0.03ч);

n_с - число вагонеток устанавливаемых под перегружателем (обычно 5);

k - коэффициент снижения производительности машины, учитывающий состояние подошвы выработки (0.25)

Производительность погрузочно-транспортной машины.

, т/ч (6.7)

где: V - вместимость грузонесущего органа (кузова или ковша), м³;

K_з - коэффициент заполнения (0.6 - 0.7);

g - плотность горной массы, т/м³;

t_пог - продолжительность погрузки (0,9-1,4 мин), сек;

t_дв - продолжительность движения машины от забоя до пункта разгрузки и обратно, сек;

t_раз - продолжительность разгрузки (1мин), сек;

, мин (6.8)

где: L - пробег машины от забоя до пункта разгрузки и обратно, м;

К_сх - коэффициент учитывающий среднеходовую скорость движения (0.6 - 0.75);

v_гр - скорость движения в груженом состоянии, км/ч;

v_пор - скорость движения в порожняковом состоянии, км/ч;

(средняя скорость транспортирования 75 - 80 м/мин)

Производительность погрузки машинами непрерывного действия типа ПНБ.

- при обслуживании одного автосамосвала:

, т/ч (6.9)

где: t_р - длительность однлго рейса транспортной машины, с.

- при обслуживании нескольких самосвалов работающих без простоев:

, т/ч (6.10)

где: t_пог - продолжительность погрузки одной транспортной машины, с;

t_ман - время затрачиваемое на смену транспорта под погрузкой, с.

, мин (6.11)

где: Q_т - техническая производительность погрузочной машины, т/мин.

Выбор оборудования для погрузки породы

При выборе типа погрузочной машины учитываются следующие факторы: размеры поперечного сечения выработки, крепость пород, вид энергии, наличие рельсовых путей и их число. Погрузочная машина должна обеспечить максимальный уровень механизации погрузки породы, высокую производительность труда, заданную скорость проведения выработки с минимальной стоимостью.

Погрузочная машина должна свободно перемещаться по выработке, при этом зазоры между крепью и наиболее выступающей частью машины должны соответствовать требованиям ПБ.

Ковшовые погрузочные машины могут применятся при погрузке пород любой крепости. Машины с загребающими лапами типа ПНБ-1 и 1ПНБ-2 целесообразно применять при погрузке породы с крепостью f < 6; 2ПНБ-2 с f £ 12; ПНБ-3Д и ПНБ-; с f £ 16.

Призабойный транспорт.

Призабойный транспорт включает в себя организацию перегрузки породы в транспортные средства и маневры транспортных средств в призабойном пространстве.

Призабойный транспорт является одним из основных факторов, влияющих на погрузку породы.

Существующие технологические схемы призабойного транспорта могут быть классифицированы на следующие группы: конвейерные перегружатели с погрузкой породы в нерасцепляеммые составы вагонеток или на ленточные конвейеры; замена одиночных груженных вагонеток на порожние.

Отдельную группу составляет транспортирование породы в бункер-поездах и в саморазгружающихся большегрузных вагонетках.

Рис. 6.1 Схемы транспортирования горной массы в призабойной зоне.

Конвейерные перегружатели

Перегружатели делятся на ленточные и скребковые.

В качестве скребковых конвейерных перегружателей могут быть использованы конвейеры С-53, С-53Л, СР-70А, СП-63/1 или скребковые перегружатели КСП-2, ПС-1м. По мере продвигания забоя конвейер наращивается. При достижении проектной длины конвейер переносится. Для погрузки породы из скребковых перегружателей в вагонетки применяют поперечный перегружатель ГШ-2.

Наибольшая производительность достигается при применении скребковых перегружателей в сочетании с конвейерным транспортированием породы по выработкам. В этом случае обеспечивается полное использование погрузочной машины и минимальное время уборки породы.

Применение ленточных перегружателей обеспечивает погрузку породы в нерасцепляемые составы вагонеток.

По способу поддержания ленточные перегружатели разделяются на перегружатели с колесными (лыжными) опорами, подвесные, консольные.

К перегружателям с колесными опорами относятся ППЛ-1К, ПЛ-3, УПЛ-2,Кривбас-8,УПЛ-1с, Радиус-1п (1э) и др. К подвесным относится перегружатель ППЛ-1. Под перегружателем помещается обычно 5 вагонеток типа УВГ-3,3.

При всех типах перегружателя маневровые операции производятся по аналогичной схеме. Перед погрузкой перегружатель перемещается к забою. Под перегружатель устанавливается состав вагонеток. В начале порода грузится в последний от забоя вагон. По мере загрузки вагона состав передвигается. Передвижка состава осуществляется электровозом, маневровой лебедкой или маневровой тележкой типа ТМ-1.

Обмен вагонеток в однопутных выработках.

При проведении однопутных выработок обмен груженных вагонеток на порожние осуществляется с использованием замкнутой накладной стрелочной разминовки, тупиковых и замкнутых разминовок, горизонтальных и вертикальных перестановщиков и роликовых платформ.

Накладная замкнутая разминовка монтируется на плите и укладывается на рельсовый путь. По мере подвигания забоя разминовку подвигают электровозом или погрузочной машиной.

Порожние вагонетки размещаются на одном пути, груженные на втором. Обмен вагонеток производится электровозом или маневровой лебедкой.

Тупиковые и замкнутые разминовки делаются на одну вагонетку или на партию вагонеток. Для разминовки производится расширение выработки, в которой укладывается рельсовое ответвление от основного пути.

Расстояние между разминовками принимается 100-200 м.

При применении роликовых платформ или горизонтального перестановщика время замены одной вагонетки составляет 2-5 мин.

При проведении однопутных выработок наиболее эффективным способом обмена груженных вагонеток на порожние является применение ленточных перегружателей и накладных замкнутых разминовок. Тупиковые и замкнутые разминовки, роликовые платформы и перестановщики характеризуются значительной (от 2 до 10 мин) затратой времени на обмен одной вагонетки, большой трудоемкостью работ и дополнительными затратами средств и времени на их сооружение. Эти способы могут применятся как вынужденное решение при отсутствии перегружателей и замкнутых накладных разминовок.

Обмен вагонеток в двухпутевых выработках

В двухпутевых выработках обмен вагонеток производится при помощи накладных съездов, плит разминовок и роликовых платформ. Накладные съезды и роликовые платформы укладываются на постоянные пути и позволяют перемещать груженные и порожние вагонетки с одного пути на другой. Организация маневров в двухпутевых выработках производится по следующей схеме. Состав порожних вагонеток оставляется на одном из путей. Электровозом или маневровой лебедкой порожняя вагонетка подается в забой и после загрузки через накладной съезд или плиту разминовку отвозится на второй путь.

При погрузке в одиночные вагонетки коэффициент использования погрузочных машин составляет 0.3-0.6, обеспечивая грузопоток горной массы из забоя выработки 2-6 м³ / ч. Наибольшее влияние на величину грузопотока оказывают вместимость вагонегок, конструкции обменных устройств и расстояние их переноса по мере подвигания забоя.

Широкое распространение при проведении выработок большой протяженности получила технология обмена вагонеток на тупиковых и замкнутых разминовках. В зависимости от площади поперечного сечения выработки и размеров вагонеток может возникнуть необходимость в расширении выработки. Расстояние между разминовками зависит от площади сечения выработки, вместимости вагонеток, сцепной массы электровозов и др. Ориентировочно это расстояние принимается равным 100-150 м или определяется по формуле:

, м (6.11)

где: А - коэффициент, принимаемый равным 225 для вагонеток вместимостью 2.5 м³ и 240 для вагонеток вместимостью3.3 м³.

S_св - площадь сечения выработки в свету, м².

Накладная разминовка передвигается через 15-20 м, по мере подвигания забоя, с помощью погрузочной машины. Накладные разминовки не получили широкого распространения из-за загруженности призабойного участка, отсутствия свободных проходов в выработках ограниченного поперечного сечения, больших трудозатрат на обмен вагонеток.

При наличии в выработке грузового и порожнего рельсового пути, на расстоянии до 60 м от забоя укладывают накладные плиты разминовки (или врезные стрелы). После плиты разминовки к забою подводят один, расположенный по оси выработки, или два параллельных рельсовых пути.

Для замены груженых вагонеток на порожние применяют одну или две Перекатные платформы роликового типа, а также горизонтальные вагоноперестановщики. Время обмена одной вагонетки составляет 2-5 мин. Перекатные платформы размещают на расстоянии 15-25 м от забоя и переносят через 5-10 м.

Применение схемы призабойного транспорта с промежуточной бункеризацией позволяет повысить эффективность работы погрузочной машины. Между первой к забою вагонеткой и погрузочной машиной ставят вагон емкостью 3-4 м³ с установленным по его днищу конвейером (например бункер-перегружатель БП-3). Под консоль конвейера ставят порожнюю вагонетку.

Производительность погрузки значительно возрастает при увеличении вместимости транспортных средств обмениваемых за один прием.

Рис. 6.2 Схемы путевых устройств призабойного транспорта в однопутевых выработках.

а – замкнутая разминовка;

б – накладные разминовочные плиты; 1–2 разминовачные плиты; 3 – погрузочная машина; 4 – маневровая тележка;

в – замкнутая разминовка на одну вагонетку; 1 – груженая вагонетка

г – роликовая платформа. 1 – роликовая платформа.

Рис. 6.3 Схемы призабойного транспорта в двухпутевых выработках.

1 – погрузочная машина; 2 - роликовая полита; 3 – накладная стрелка; 4 – буровая установка

Рис. 6.4 Схемы маневров при применении перегружателя.

1 – погрузочная машина; 2 – перегружатель; 3 – маневровая тележка; 4 – вагонетки; 5 – монорельс для подвески перегружателя; 6 – буровая установка.

Откатка породы подземными автосамосвалами

Автосамосвалы работают в комплексе с погрузочными машинами непрерывного действия и погрузчиками на пневмоколесном ходу. Подъезд автосамосвала к погрузочному средству производят с петлевым разворотом, с использованием ниш или с помощью металлической плиты укладываемой на почву. Автосамосвал, который опирается передними колесами на плиту, разворачивается в рабочее положение с помощью лебедки грузоподъемностью 1,5-2 т.

Рис. 6.5 Схемы маневров автосамосвала.

7. ВОЗВЕДЕНИЕ КРЕПИ

Крепь горных выработок является несущей конструкцией, возводимой для предотвращения обрушения окружающих выработку пород и сохранения размеров выработки на период ее эксплуатации.

Трудоемкость крепления и выбор горно-проходческих работ в большей мере зависят от типа и конструкции крепи.

Постоянную крепь (деревянную, металлическую, сборную железобетонную) возводят вслед за подвиганием забоя (отставание не более 3 м), с отставанием от него на 40-60 м воздвигают другие виды крепи (бетонную, железобетонную и тд.)

Технология возведения крепей обуславливается их конструктивными особенностями, условиями эксплуатации, которые изложены в соответствующих инструкциях и руководствах по их применению. Крепление выработки производят в соответствии с паспортом проведения и крепления, разрабатываемого для каждой конкретной выработки.

7.1 ВОЗВЕДЕНИЕ МОНОЛИТНЫХ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КРЕПЕЙ.

Монолитные бетонные и железобетонные крепи применяют в горнодобывающей промышленности при проведении выработок околоствольного двора, квершлагов и штреков, эксплуатируемых продолжительное время вне зоны влияния очистных работ

Возведение монолитной бетонной и железобетонной крепи вручную допускается при невозможности или нецелесообразности применения средств механизации: малый объем работ, выработки небольшого поперечного сечения и т. п. Технология возведения крепи заключается в установке опалубки и рабочего полка, монтаже арматуры, укладке в заопалубочное пространство бетонной смеси слоями 10-15 см, уплотнении каждого слоя трамбовками или вибраторами, демонтаже опалубки и полка.

Укладка и уплотнение бетонной смеси вручную являются наиболее трудоемкими работами. Многочисленные перекидки бетонной смеси с при укладке за опалубку ухудшают качество крепи, устройство рештаков и полков загромождает выработку и требует дополнительных трудозатрат. Для механизации работ по укладке бетонной смеси за опалубку применяют пневматические бетоноукладчики и бетононасосы различных конструкций. При расстоянии транспортирования бетонной смеси до 120 м наибольшее распространение получили пневмобетоноукладчики (ПБУ) Принцип действия ПБУ состоит в выдавливании сжатым воздухом из герметичной емкости бетонной смеси и ее транспортировании по трубопроводу до места укладки.

Бетононасосы умеют большую производительность и обеспечивают равномерную подачу бетонной смеси по бетонопроводу.

Комплексная механизация работ по возведению крепи предусматривает и механизацию работ по транспортированию бетонной смеси по выработке к бетоноукладчику. Бетоноукладочные комплексы БУК, УБМЗ-5 и “Монолит”предназначены для механизации приготовления бетонной смеси, ее транспортирования и укладки за опалубку.

Возведение монолитной бетонной крепи производится с применением разборно-переставных (инвентарных) и передвижных опалубок. Инвентарные опалубки просты в изготовлении и эксплуатации. Они представляют собой набор секций (кружал и опалубочных щитов), устанавливаемых по мере крепления выработки, и могут использоваться многократно (до 100 раз), но трудоемки в монтаже и демонтаже. Их целесообразно применять при креплении выработок переменного сечения небольшой протяженности, узлов сопряжений и камер. При мерами инвентарных опалубок являются опалубки ОГУ-1М, ОГВ-1М.

Передвижные опалубки перемещаются в выработке по специальному рельсовому пути или на лыжах. Все конструкции передвижных опалубок имеют одну схему работы: уменьшение внешних размеров опалубки после ее отрыва от бетона, перемещение и установка в новое положение для бетонирования следующей заходки.

Передвижные опалубки типа ОМП конструкции КузНИИшахтостроя предназначены для крепления горизонтальных и наклонных (до 18⁰) выработок площадью поперечного сечения в свету 5-20 м². Особенностью опалубок данного типа является механизм перемещения, с помощью которого секции опалубки и монорельс подвески переставляются по мере затвердения уложенной бетонной смеси.

Рис. 12 Передвижная немеханизированная опалубка ОМП-1

а - в рабочем положении; б - в момент установки секции опалубки.

1 - домкрат; 2 - каретка; 3 - привод; 4, 5 - опорные катки; 6 - подъемная площадка; 7 - пульт управления; 8 - сводчатая часть секции; 9 - двутавр; 10 - боковая часть секции; 11 - откидная часть секции; 12 - фундаментные подставки.

Опалубки типа ОМП обычно применяют в комплексе с бетоноукладочными машинами БУК-1, БУК-2, БУК-3. Эксплуатационная производительность этого комплекса:

, м³/ч (48)

где: Р_т - техническая производительность бетоноукладочной машины, м³/ч.

7.2 ВОЗВЕДЕНИЕ НАБРЫЗГБЕТОННОЙ КРЕПИ.

Возведение набрызгбетонной крепи производится путем нанесения со значительным скоростным напором бетонной смеси на породную поверхность выработки посредством сжатого воздуха. Образовавшийся слой упрочненного бетона имеет более высокие прочностные показатели, лучшее сцепление с породой, чем обычный вирированный бетон.

По способу подачи бетонной смеси к месту укладки набрызгбетонные машины делятся на два типа: для сухого и мокрого набрызгбетонирования. При сухом набрызгбетонировании по трубопроводу подается сухая бетонная смесь и ее затворение водой производится в камере смешения перед выходом из сопла. При мокром набрызгбетонировании к месту производства работ подается затворенная водой смесь, а к соплу подводится сжатый воздух.

Сопоставляя способы сухого и мокрого набрызгбетонирования, можно отметить следующие их основные достоинства и недостатки. Преимуществом метода сухого набрызгбетонирования является меньшая стоимость работ; простое по конструкции и малогабаритное оборудование; возможность длительного хранения материала; транспортирование сухих бетонных смесей на относительно большие расстояния; более высокая плотность и прочность набрызгбетона. К недостаткам можно отнести прежде всего значительное пылеобразование; повышенный расход цемента и высокие требования к влажности (не более 80 %) заполнителя; 10-30 % потерь материала при отскоке; зависимость качества нанесенного набрызгбетона от квалификации сопловщика.

Способ мокрого набрызгбетонирования обладает пониженным расходом цемента и сжатого воздуха; возможностью более точной дозировки компонентов, что связанно с качеством набрызгбетона; уменьшением пылеобразования и отскока материала до 10 %, независимость работы от влажности заполнителя. Недостатки этого метода: менее производителен, оборудование имеет более сложную конструкцию, несколько снижается прочность нанесенного набрызгбетона, невозможность длительного хранения затворенной бетонной смеси, работы по очистке и промывке оборудования более трудоемки; малая дальность транспортирования бетонной смеси, сложность загрузки машины.

К месту производства работ бетонная смесь или ее компоненты транспортируются в вагонетках, контейнерах, набрызгмашинах, автосамосвалах и др. Приготовление смеси производится на поверхности шахты или в горной выработке. Для набрызгбетонирования оптимальной считается бетонная смесь состава 1:2:1 при плотности 1600-2100 кг/м³.

Машину для набрызгбетонирования обслуживают два человека. Во время работы машины между ними устанавливается звуковая или световая связь. В обязаннности машиниста входят управление машиной, поддержание необходимого давления поддува (транспортирование материала по трубопроводу), загрузка машины бетонной смесью. Второй рабочий-сопловщик осуществляет ручное или механизированное управление соплом, выдерживает технологические параметры набрызгбетонирования (расстояние от сопла до поверхности, угол встречи с ней факела струи, направление, порядок движения сопла, толщина покрытия, количества воды для затворения бетонной смеси).

Эксплуатационная производительность машины по нанесению набрызгбетона камерного типа можно определить по формуле:

, м³/ ч (49)

где: j - коэффициент прочих работ и непредвиденных простоев (1.2-1.3);

Р_т - техническая производительность машины по нанесению набрызгбетонной крепи (3-4 м³/ ч;

t_п - перерывы связанные с загрузкой машины (для однокамерных машин 0.04-0.06 ч, для двух камерных машин 0.02-0.03 ч);

V_м - вместимость камеры машины по нанесению набрызгбетонной крепи, м³;

K_з - коэффициент заполнения машины по нанесению набрызгбетонной крепи (0.8-0.9);

St_пз - время подготовительно-заключительных работ (1.5-3 ч).

Обычно при нанесении первого слоя набрызгбетона для уменьшения отскока набрызгбетону придают большую пластичность, затем водоцементное отношение уменьшают до нормального значения. Набрызгбетон наносится на стенки выработки прямолинено-перекрещивающимися движениями, равномерно, слоями толщиной 3-7 см; на свод - слоями толщиной 2-3 см кругообразными движениями. При применении ускоряющих твердение добавок, быстротвердеющих и быстросхватывающихся цементов в двухкомпонентных смесях (песок-цемент) толщина наносимого слоя может быть увеличена на стенах до 10 см (отскок 8-10 %), на своде - до 6 см (отскок 11-13 %).

Оптимальным по величине отскока является расстояние от торца насадки (сопла) до породной поверхности в пределах 1.0-1.2 м. При увеличении расстояния происходит снижение эффекта трамбования и прочности набрызгбетона, увеличивают его потери. Уменьшение этого расстояния приводит к нарушению структуры уложенного бетона.

При твердении набрызгбетона происходит интенсивное испарение влаги, что снижает качество и прочность покрытия. Поэтому в течении 3-4 дней после набрызгбетонирования должно производится периодическое увлажнение покрытия не реже 2-3 раз в сутки.

Проверка состояния набрызгбетонного покрытия производится наружным осмотром и простукиванием молотком. Глухой звук свидетельствует о неплотном контакте покрытия с породой. В этом случае участок крепи обирают и восстанавливают повторным набрызгом. Контроль за толщиной и формой набрызгбетонной крепи осуществляется с помощью различных маяков.

7.3 ВОЗВЕДЕНИЕ АНКЕРНОЙ КРЕПИ.

Возведение анкерной крепи включает работы по бурению шпуров и установке анкеров. Трудоемкость возведения анкерной крепи зависит от типа анкера, его длины, размеров сечения выработки. Труднее механизировать возведение крепи в выработках небольшой площади сечения, особенно при использовании анкеров большой длины. В выработках большого поперечного сечения установка анкеров значительно упрощается.

Для бурения шпуров под анкера используются колонковые перфораторы, специальные буровые станки и самоходные буровые установки. При бурении строго контролируется глубина скважины и принимается на 5-7 см меньше длины анкеров с опорными плитками и на 10-15 см меньше длины анкеров с подхватами.

8. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

К вспомогательным работам при проведении выработок относятся:

1. Возведение временной крепи.

Временная крепь предназначена для зашиты рабочих и оборудования в призабойной зоне от вывалов породы. Конструкция временной крепи должна позволять неоднократное е использование, быть удобной при транспортировании, простой в конструктивном отношении, обеспечивать механизацию возведения и достаточную прочность. Различают предохранительные и поддерживающие конструкции временной крепи. Предохранительные крепи предназначены для предотвращения травматизма рабочих в призабойной зоне от вывалов кусков породы.

В качестве поддерживающей конструкции временной крепи часто применяют арочную жесткую или податливую крепь из спецпрофиля, так же применяют трапециевидные рамы, каждая из которых состоит из двух гидростоек типа ГС и деревянного верхняка. Могут использоваться также инвентарные крепи типа МИК. При креплении выработки монолитной железобетонной крепью в качестве непереносной поддерживающей временной крепи используют рамную крепь из различного профиля проката, оставляемую в качестве жесткого арматурного каркаса.

Если породы устойчивы, но склонны к отслаиванию, а постоянная крепь возводится вслед за подвиганием забоя, то применяют призабойную ограждающую выдвижную крепь и подвесные деревянные или металлические верхняки с затяжкой.

Бессточная временная крепь широко применяется на рудниках. Подвесная крепь состоит из прямолинейного или циркульного очертания верхняка с затяжками, удерживаемых под кровлей выработки с помощью 2-3 анкеров. При устойчивых породах в боках выработки может применятся как в качестве временной, так постоянной подвесная штыревая крепь. В отличие от предыдущей конструкции перекрытие удерживается штырями, закладываемыми в боках под кровлей выработки.

Рис. 8.1 Временная крепь горизонтальных выработок.

1 - выдвижная балка; 2 - подвеска; 3 - деревянный настил.

2. Настилка рельсовых путей.

Временные пути настилают вслед за подвиганием забоя. В призабойной зоне их наращивают времянками: переносными звеньями или выдвижными концами рельсов. Переносное звено состоит из рельсов длиной 1-2 м, Приваренных к металлическим щитам или шпалам из швеллера. Звенья соединяют между собой крючками. Выдвижные рельсы длиной до 8 м укладывают на бок и распорками прижимают к рельсам временного пути, чтобы реборды колес проходческих машин переходили с основного пути на шейки выдвижных рельсов.

Укладку временного пути (замену времянок на временный путь) производят по мере удаления забоя на длину стандартного рельса. Работы по настилке временного пути совмещают с бурением шпуров или возведением постоянной крепи, а также могут выполнятся в конце проходческого цикла всем звеном рабочих. Перед укладкой временного пути демонтируют и складывают у боков выработки времянки. После планировки подошвы выработки временный путь настилают как постоянный, но без балластного слоя.

Постоянный рельсовый путь настилают с отставанием от забоя выработки на 25-100 м или после ее проведения на всю протяженность. Настилку постоянного рельсового пути начинают с разбивки маркшейдером оси пути и установки через 10-15 м реперов на стенке выработки на высоте 1 м от проектного положения головки рельса. Затем производят планировку полотна пути, укладывают на расстоянии0.7-1 м друг от друга деревянные или железобетонные шпалы. Уложенные на шпалы рельсы скрепляют при помощи планок и болтов с ранее установленными рельсами. Рельсы костылями пришивают к деревянным шпалам, а с железобетонными соединяют болтами. Ширину колеи проверяют путевыми шаблонами. Затем засыпают балласт между шпалами, домкратами поднимают их и рихтуют путь, под шпалы подбивают балласт толщиной не менее 100 мм. Выверив уклон пути по ватерпасу, в пространство между шпалами засыпают на 2/3 толщины шпалы.

Толщину балласта принимают равной 200 мм при рельсах типа Р-33 и 190 мм при рельсах типа Р-24. В качестве балласта применяют щебень или гравий с содержанием примесей и пыли не более 2 % по массе. Допускается применение неразмокаемой породы с f>5 крупностью до 70 мм. Рельсовому пути придают уклон 0.003-0.005 в сторону откатки грузов.

На укладку и балластировку одного звена рельсов длиной 8 м вручную затрачивают 1.8-2.3 чел.-смены.

Рис. 8.2 Строение рельсового пути.

1- головка рельса; 2 - костыль; 3 - рабочий кант рельса; 4 - шпала; 5 - подкладка; 6 - балласт

В выработках, в которых для транспортирования используют погрузочно-транспортные машины, автосамосвалы и самоходные вагоны, устраивают дорожное покрытие. При высококачественном дорожном покрытии скорость движения может достигать 40 км/ч; улучшаются условия работы водителей; уменьшается износ шин, затраты на которые при движении по неподготовленным дорогам достигают 50 % расходов по погрузке и откатке.