Проектирование и расчет буровзрывных работ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Проектирование технологии и организация проведения

разведочного шурфа глубиной 32 м

Руководитель________________________________ Рудковская К.Н.

 

Выполнил ст. гр.БС-08________________________ Мартын В.И,

 

Донецк-2011

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Шурфы, одни из самых распространенных разведочных выработок, проходят на всех стадиях геологических исследований - при съемке, поисках и разведке месторождений.

На шахтах шурфы используются в качестве вспомогательных выработок, соединяющих подземные горизонтальные выработки с поверхностью, например, для вентиляции.

Типовыми сечениями предусматривается проходка шурфов прямоугольной, квадратной и круглой формы с площадью поперечного сечения в свету от 0,8 до 4 м².

При проходке шурфов нет необходимости в возведении каких-либо поверхностных сооружений, за исключением минимума тех приспособлений, без которых невозможно осуществить проходческие работы. Все применяемое оборудование при этом – передвижное, а приспособления – сборно-разборные.

Способы проведения шурфов можно условно разделить на три группы: проходка шурфов с ручной отбойкой пород; проходка шурфов с использованием ВВ и проходка шурфов с применением комплексной механизации работ. Наиболее универсальным способом проведения шурфов можно считать буровзрывной. Его применение практически не ограничено, исключение составляют работы в плывунах или песках.

Полный комплекс проходческих процессов включает отделение породы от забоя (отбойка, выемка), погрузку и подъем горной массы на поверхность, крепление и проветривание выработки, водоотлив.

Степень механизации шурфопроходческих работ, весьма незначительная на стадиях поисков и предварительной разведки, обычно возрастает на стадиях детальных и эксплуатационных разведочных работ. В первую очередь механизируют подъем породы и бурение шпуров.

Цикл проведения шурфа складывается из следующих операций: разрушение породы (бурение, заряжание, взрывание), вентиляция, погрузка и подъем породы на поверхность, водоотлив, крепление и вспомогательные работы.

 

 

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

 

 

Разведочный шурф – вертикальная выработка, проходимая с земной поверхности при геологической съёмке, поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, а также при инженерно-геологических изысканиях.

Проведение разведочных шурфов – широко распространенный вид геологоразведочных работ. Шурфы проводят на всех стадиях геологоразведочных работ: при съемке, поисках, детальной и эксплуатационной разведке месторождений полезных ископаемых, а также при инженерно-геологических изысканиях.

Проведение шурфов начинается с подготовительных работ, заключающихся в расчистке площадки, на которой должны разместиться устье шурфа, отвалы породы и технологическое оборудование. При этом размеры рабочей площадки определяются с учетом расположения на ней буровой установки или средств механизации подъема, обеспечения удобства и безопасности проходческих работ , а так же с учетом размещения устья шурфа, и по его контуру вынимают породу на глубину 0,5-1м. Над устьем устанавливаем проходческую раму, размеры которой в свету равны поперечным размерам шурфа в проходке. Концы элементов рамы должны выступать за пределы устья шурфа не менее чем на 0,5 м. После установки рамы начинают проходку шурфа с выкидкой породы на поверхность.

 

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ШУРФОВ

 

При геологической разведке и на инженерных изысканиях форму поперечного сечения шурфов, проводимых буровзрывным способом, делают прямоугольной (тип П) и реже квадратной (тип Кв.). Размеры поперечного сечения устанавливают минимально возможными исходя из проектируемого или заданного диаметра бадьи и с учетом размещения в них вентиляционных рукавов, лестниц и коммуникаций.

По заданному диаметру бадьи 700мм, и с учетом зазоров по технике безопасности графически определяем типовое сечения шурфа, размеры которого приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 - Типовое сечения шурфа прямоугольной формы (вчерне).

 

Тип	S,м2	H,м	Размеры, мм
П-4,0		0-40	2360x1700

 

Данный шурф будет иметь два отделения, и будет оснащен подвесной лестницей. В шурфах глубиной до 40м, площадь сечения шурфа составляет 4м².

Шурф закрепляется венцовой крепью из круглого леса диаметром 150 мм, а погрузка породы в бадью осуществляется вручную. Для выхода из шурфа служит подвесная лестница.

Схема сечения шурфа приведена в Приложение А.

 

 

Проектирование и расчет буровзрывных работ

Первый участок шурфа (0-6 м) проходится с помощью лопат, кайл, отбойных молотков и иногда клиньев. Уборка породы до глубины 2,5 м осуществляется выкидкой лопатами на поверхность. При глубине более 2,5 порода выдается на поверхность в бадье вместимостью 0,18 м³ с применением механических воротков.

После того как шурф будет пройден до глубины 3 – 4 м, его закрепляют сплошной венцовой крепью. При дальнейшей проходке шурфа на более значительную глубину, при достаточной устойчивости пород будем применять венцовую крепь на стойках.

При проходке шурфа до глубины 2,5 м отбойка породы от забоя осуществляется лопатами, ломами и кайлами. Отбойка породы на участке от 2,5 до 6 м осуществляется отбойными молотками. При использовании отбойного молотка породу обнажают на глубину 15 – 20 см и грузят лопатами в бадью.

Нижний участок шурфа от 6 до 32 м проходится буровзрывными работами. Для бурения шпуров в зависимости от крепости пород применяют ручные электрические сверла и переносные пневматические перфораторы.

При средней крепости пород (f=8) на втором участке, производится бурение шпуров при помощи ручного перфоратора ПР-30.

В шурфах большого сечения при бурении перфораторами или электросверлами глубина шпуров достигает 1,2-1,4м, а расположение и количество принимаются в соответствии с типом вруба и площадью забоя

При известной площади сечения вчерне S_вч, общее число шпуров в забое можно подсчитать ориентировочно по формуле:

 

 

Схема расположения шпуров выбирается в соответствии с площадью поперечного сечения шурфа и крепостью пород. Схема расположения шпуров приведена на рис. 3.1.

 

Рис 3,1 Схема расположения шпуров

 

Шпуры заряжают вручную патронированными ВВ. В качестве ВВ используем Аммонит №6ЖВ в полиэтиленовой оболочке, т. к. имеется водоприток, в патронах диаметром 60мм, массой соответственно 1400 г.

Расход ВВ на цикл проходки определяется по формуле:

 

 

где q - расчетный удельный расход ВВ, кг/м³ ;

выбираем его из таблицы, в зависимости от крепости породы:

q=1.65 (для f=8);

l_ш - длина шпура, м;

l_ш =(0,6-1,0)Б,

где Б - размер большей стороны шурфа, м

η – КИШ=0,8

S_вч - площадь сечения вчерне, м²;

Вычисляем Q для второго участка:

 

Взрывание шпуровых зарядов производится электрическим способом с помощью электродетонаторов мгновенного и короткозамедленного действия. В качестве источника тока используются конденсаторные взрывные машинки КПМ-1а.

 

 

 

Расчёт вентиляции

Шурфы глубинной более 10 м проветриваются только искусственным способом с помощью вентиляторов и трубопроводов.

Для проветривания шурфа предварительно принимаем матерчатые прорезиненные трубы диаметром 300 мм, характеристики которых приведены в табл.4.2, и вентилятор СВЦ-78, характеристики которого приведена в табл.4.1.

Таблица 5.1 - Характеристика вентилятора СВЦ-78

 

Тип двигателя	Бензиновый
Подача, м3/ час
Давление воздуха, МПа	0,40
Масса (с приводом), кг	25-30

 

Таблица 5.2 - Характеристика прорезиненных труб

Диаметр труб, м	Коэффициент аэродинамического сопротивления (α), Н·с2/м4	Вес звена (кг)при длине (м) при
0,3	0,00045	6,0	12,6	24,3

 

Вентиляционные трубы подвешивают на тонком тросе. По мере проходки вентиляционные трубы наращивают.

Общепринятая схема вентиляции принимается нагнетательная. Для исключения рециркуляции загрязненного продуктами взрыва воздуха вентилятор в соответствии с требованиями ПБ должен располагаться на расстоянии не менее 10 м от устья шурфа, а конец трубопровода - не далее 3-5 м от забоя шурфа.

Необходимое для проветривания количество воздуха определяется по максимальному расходу взрываемого за цикл ВВ и числу работающих в шурфе людей. Для выбора вентилятора принимают большую из подсчитанных величин.

Для нагнетательной схемы проветривания расчет количества воздуха Q по расходу ВВ определяется по формуле П.И. Мустеля:

 

где t - время проветривания, (принимаем 30 мин);

А - расход ВВ на один взрыв, на втором участке, кг;

S_вч- площадь поперечного сечения шурфа в проходке, м²;

Н - глубина шурфа, м.

Вычисляем:

 

Количество воздуха по числу работающих людей:

Q = 6·n , м³ /мин,

где n-число работающих людей в забое;

6 - норма воздуха на одного работника, м³/мин.

Так как на одного человека предусмотрено 2м² площади сечения, а S_сеч=4 м², следовательно принимаем n=1 человек

Вычисляем:

Q = 6·1 = 6 м³/мин

Для выбора вентилятора следует знать депрессию трубопровода, которую ориентировочно можно установить по формуле:

h = Ку·R·Q²,Па,

где Ку - (1.01 — 1.05)- коэффициент утечек:

R - аэродинамическое сопротивление трубопровода;

где α- коэффициент аэродинамического сопротивления труб;

L - длина трубопровода, м:

d - диаметр труб, м.

Вычисляем:

Сравнивая характеристики вентилятора СВЦ-78 с расчетными значениями Q(по расходу ВВ) и h, делаем вывод, что нужно устанавливать 2 вентилятора СВЦ 78 последовательно, для увеличения подачи воздуха.