I Данные по проекту:

1. Протяженность штрека 850 м.

2. Угол падения жилы 18^о

3. Штрек проводится из штольни =250м.

Характеристика пород

f=4 – средние породы

f=5 – довольно крепкие породы

1.1 -------

1.2

1.3 Горная выработка – это полость в земной коре, образованная выемкой, полезными ископаемыми, пустой породой. Открытая горная выработка имеет не замкнутый контур поперечного сечения.

1 – кровля – породы окружающие выработку сверху.

2 – стенки или бока – породы окружающие выработку сбоку.

3 – почва или подошва – породы окружающие выработку снизу.

4 – Забой – перемещающаяся часть выработки

Штрек – это горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность, пройденная по простиранию наклонно залегающего месторождения или в любом направлении при горизонтальном его залегании. Иногда штреки проводят по пустым породам параллельно линии простирания месторождения. Такие штреки называются полевыми.

Разведочные (горноразведочные) выработки проходят с целью поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Объем выработок и их вид зависят от стадии геологоразведочных работ. Так, при геологической съемке создаются искусственные обнажения горных пород, а на последующих стадиях разведочных работ (поиски, предварительная, детальная эксплуатационная разведки) горные выработки обеспечивают получение полной и достоверной информации об изучаемых месторождениях. С помощью горноразведочных выработок ведется подсчет запасов высоких категорий разведанности. Значение горных работ обычно возрастает по мере перехода от одной стадии разведки к другой.

Эксплуатационные горные выработки используют для эксплуатации месторождения. Имея многоцелевое назначение, они служат для транспортирования горной массы, оборудования, материалов, подачи свежего и отвода отработанного воздуха, стока подземных вод, передвижение людей и т.д. Поэтому в зависимости от основного функционального назначения различают транспортные, грузолюдские (оборудованы хотки), закладочные, рудоперепускные (рудоспуски), водоотливные и др. горные выработки.

Горные выработки проводятся также для целей железнодорожного и автомобильного транспорта (тоннели), при строительстве гидротехнических сооружений и стока и перепада воды (водопроводные каналы, водоводы), для хранения нефтепродуктов и газообразных веществ (камеры, хранилища) и др.

В зависимости от способа финансирования работ различают капитальные и некапитальные горные выработки. Капитальные выработки проводятся за счет капитальных вложений, отпущенных на строительство предприятий или разведку месторождения, а некапитальные – за счет текущих издержек действующего предприятия (рудника, шахты).

По углу наклона к поверхности различают горизонтальные, наклонные и вертикальные горные выработки.

В зависимости от соотношения между площадью поперечного сечения и продольным размером горной выработки разделяют на протяженные (стволы, шурфы, квершлаги, штреки, траншеи, канавы и тд.) и объемные (камеры и околоствольные дворы).

Элементы горной выработки.

У горизонтальных и наклонных выработок, пройденных в недрах Земли, выделяют следующие ограничивающие их поверхности: забой, кровлю, бока и почву.

Забоем называют перемещающуюся в пространстве полезного ископаемого или вмещающих пород поверхность, которая непосредственно осуществляется их выемка.

Бока выработки – это поверхности горных пород, ограничивающую горную выработку сверху, называют кровлей, а снизу – почвой.

В вертикальной подземной горной выработки различают забои и бока.

Место примыкания подземной выработки поверхности Земли или к другой выработки называют устьем выработки.

Во всех подземных выработках (кроме длинных очистных) различают призабойное пространство – пространство внутри выработки, которое примыкает непосредственно к забою, где располагается забойная горнопроходческое оборудование и находится обслуживающий его персонал. Призабойное пространство достигает длины нескольких десятков метров.

Расстояние, на которое перемещается забой выработки за определенный промежуток времени (смену, сутки, месяц), называют подвиганием забоя.

II Выбор способа проведения выработки и горнопроходческого оборудования.

Существует обычный или специальный способ проведения выработок, проводим выработку обычным способом. Обычный способ включает в себя: основные и вспомогательные процессы и операции. К основным относят: 1)отделение породы от массива. Предполагаю отделить породу от массива производить буровзрывным способом, это значит необходимо выбрать машину для бурения шпуров. Предлагаю перфоратор. В дальнейшем заряжаю шпуры взрывчатым веществом аммиачно-силитренным способом взрывания, предлагаю: огневой, ДШ, электрический и т.д. 2)погрузку горной массы предлагаю выполнить скреперным способом. 3)транспортирование горной массы предлагаю производить с погрузочной машиной ППН-1С и вагонеткой типа УВО.

III Крепление выработки предлагаю крепежными рамами.

3.1. а) Теория возникновения горного давления

В начале, пока выработка не пройдена все частицы породы в горной массе находятся в состоянии напряженного равновесия (рис.1)

Рис.1

Когда выработка пройдена, напряжение и силы вокруг выработки перераспределяются (рис.2)

Рис.2

В начале прогибается кровля, до предельного напряжения на изгиб пород заключенных в кровле (рис.3)

Рис.3

Затем в ней появляются трещины, которые растут и разветвляются (рис.3)

Из трещин выпадают куски породы на почву, а кровля принимает форму свода, которая носит название естественный свод равновесия (рис.4)

Рис.4

Горное давление – напряжение и силы, возникающие вокруг выработки и стремящиеся сдвинуть породы внутрь выработки.

б

b

2а

Профессор Протодъяконов предложил определять величину горного давления при проведении горизонтальной выработки, весом пород заключенных в своде естественного равновесия.

где: Р – величина горного давления

l – длина свода, шаг крепи (м) 0,5 – 1,7 м.

а – полупролет естественного свода равновесия (м)

b – высота свода (м)

- объемный вес пород заключенных в своде т/м³

Профессор Протодъяконов обозначил «b» податливостью естественного свода равновесия.

3.2 Крепление выработки предлагаю крепежными рамами.

Трапециевидная полная крепежная рама проводится для крепления горной выработки, если давление горной породы имеет место со всех сторон.

1. Определим изгибающий момент на верхнях

2. Определим момент сопротивления изгибу.

3. Определим диаметр крепи.

7,7 см

Расчет горного давления в горизонтальных выработках

Расчет горного давления производят с целью определения нагрузок на крепь и расчета ее прочностных размеров. При расчете горного давления учитывают три возможных режима взаимодействия крепи и породного массива: режим заданной нагрузки (крепь не влияет на величину нагрузки), режим сов­местного деформирования массива и крепи и режим заданной деформации (величина нагрузки определяется по деформации без учета сопротивления крепи по СНиП П-94—80).

Поскольку большинство разведочных выработок проводится на относительно небольшой глубине (H≤бОО м) в скальных породах с f≥6, то для расчета нагрузок на крепь воспользуемся методами, которые базируются на сводообразовании, т. е. будем применять режим заданной нагрузки, когда крепь не препятствует сводообразованию. Под сводообразованием понимают вывалы пород со стороны кровли с образова­нием полости, которую, с некоторым приближением, можно уподобить своду. Сводообразование в скальных породах возможе:. когда в кровле R_P<σ_min. Различают свод обрушения (видимая полость) и свод естественного равновесия — воображаемый свод параболического очертания над кровлей выработки, на границах которого действуют в основном только сжимающие напряжения, что способствует его устойчивости. Своды обрушения и естественного равновесия могут совпадать по контуру если породы кровли, например, сложены слабосцементированным песчаником.

Нагрузка (горное давление) на крепь Q, если она определяется по теоретическим или эмпирическим формулам, принимается в качестве нормативной. В этом случае расчетная нагрузка Q_p определяется путем умножения нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки п_п по формуле Q_р = Qn_п, (где n_п=1,2 — для горизонтальных выработок и n_п=1.5 — для камер).

С целью разделения метода расчета по заданной нагрузке введем градацию устойчивости пород по коэффициенту запаса прочности п на контуре выработки:

Кровля и бока устойчивы (n≥4)

Кровля и бока относительно устойчивы (1

Кровля и бока устойчивы (n≥4)

Расчет нагрузки со стороны кровли.

Если кровля неустойчива (n_к ≤1; R_p ≤ σ_min), а бока устойчивы (n_б ≥4; R_сж > σ_max), то в кровле образуется свод обрушения (равновесия). Породы, отделившиеся от свода, будут оказывать давление на крепь. Креп будет нести полную нагрузку со стороны свода. Со стороны боков нагрузка будет отсутствовать (породы в боках устойчивы). Для определения нагрузки на крепь со стороны свода пользуются расчетным методом М.М. Протодьяконова. Высота свода обрушения определяется по формуле:

b=a/tg φ ,

где а – полупролет выработки по кровле, м.;

φ – угол внутреннего трения пород.

При трапециевидной форме сечения выработки нагрузка на единицу ее длины со стороны кровли определяется по формуле:

Q=4a² γ(3tg φ),

где γ – удельный вес пород, Н/м³ (γ= ρg, здесь ρ – плотность, кг/м³).

Интенсивность максимального нормативного давления со стороны кровли определяется по формуле:

g=bγ.

При прямоугольно-сводчатой форме сечения выработке нагрузку на единицу длины выработки определяют по формуле:

,

где h₀ – высота искусственного свода выработки по проекту.

Интенсивность давления в этом случае:

q_н=(b-h₀)* γ.

Когда кровля и бока неустойчивы, т.е. соблюдаются условия R_p ≤ σ_min; σ_max ≥R_сж, то в кровле образуется свод обрушения, а в боках – призма сползания и отделившаяся порода начинает оказывать давление на крепь. За счет призм сползания полупролет выработки по кровли увеличивается на величину C₁=h ctg θ, где θ – угол сползания породных призм, θ=arc tg(45⁰+ /2); h – высота выработки или высота вертикальной стенки.

При трапециевидной форме сечения выработке и угле наклона боков а давление со стороны кровли на единицу длины выработки

Q=2ab₁ ,

где

b₁=(a+h ctg α+h ctg θ)/tg .

При прямоугольно-сводчатой форме сечения выработке

Q=2a(b₁-h₀) ,

где

b₁=(a+h ctg θ)/tg .

- высота свода обрушения.

Принимаем h ctg θ=C₁.

Интенсивность давления со стороны кровли

q_н=b₁ ;

При прямоугольно-сводчатой форме

q₁=(b₁-h₀)

Боковое давление пород при трапециевидной форме сечения выработке

D = 0,5(q_k+q_п) h,

где q_к = b₁λ₂ – интенсивность бокового давления у кровли;

q_п = (b₁+h) γλ₂ – интенсивность бокового давления у почвы;

λ₂ – коэффициент бокового распора для сыпучей среды;

λ₂ = tg²(45⁰ – φ/2).

Интенсивность бокового давления при прямоугольно-сводчатой форме выработке рассчитывается аналогично.

3.3 ------

3.4 ------

IV БВР

4.1 Бурильная машина – перфоратор колонковый ПР – 18 ЛУ.

Инструмент:

1. Бур – стальной стержень (буровая штанга)

2. Набор буров разной длины и разных диаметров коронок, называется комплектом буров.

4.2

N = 2,7 e(шт)

N = 2,7 _* 1 _* = 14,53 пр.16

Где: е – относительный коэффициент работоспособности выбранного ВВ.

f – коэффициент крепости горных пород, по шкале профессора Протодьяконова.

S – поперечная площадь сечения выработки в проходке.

N = 16 штук – количество шпуров на площади забоя

Обоснование типа вруба

Так как выработка имеет площадь поперечного сечения S_пр=5,8 м­² наиболее целесообразно будет применить горизонтальный клиновой тип вруба.

l₁

H н н₁ н₂

l ₂

Горизонтально клиновой тип вруба встречается очень редко. Рекомендуется применять в выработках сечением более 4 м². небольшой ширины при горизонтальном напластовывании пород. Глубина заходки 1,5-2 м. Длина врубовых шпуров 1,8-2,6 м, угол наклона к плоскости забоя 65-75^о

Q_ВВ = q _* S _* l_{к *} η (кг)

Q_ВВ = 0,82_*5,8м²_*0,26_*0,85 = 1,05 кг.

Где: q – удельный заряд ВВ

S – поперечная площадь сечения выработки в проходке

l_к – длина комплектов шпуров

η – коэффициент использования шпура

Q_ВВ = 1,05 кг – количество ВВ на один взрыв

4.3

Так как породы неустойчивые трещиноватые выбираем коронку крестообразной формы.

Обоснование способа взрывания и выбор взрывчатых материалов.

Так как выработка подземная не опасная по газу или пыли принимаем огневой способ. Огневой способ простой, не требующий высокой квалификации взрывников и применения измерительной аппаратуры, и наиболее экономически выгоднее электрического способов.

Средства инициирования для огневого способа взрывания: каплюли-детонаторы (КД), огнепроводный шнур (ОШ) и зажигательные трубки.

В следствии того, что забои в выработки обводнены, и коэффициент крепости рудной жилы f=5, в качества ВВ выбираем динафталит. И капсюль – детонатор типа КД – 8С. Огнепроводный шнур будем использовать марки ОШП, так как он предназначен для обводненных забоев.

Характеристики В.В.

Характеристики каплюля-детонатора.

4.4 Расчёт основных показателей взрывных работ

8.1. Подвигание забоя за взрыв:

l_yx = l_шп∙=1,73x0,85=1,47м,

8.2. Объём горной массы, оторванной за взрыв:

V=Sl_yx=5,8x1,47=8,5м³ ,

8.3. Расход шпурометров на:

а) цикл

L_шп=l_врN_вр+l_шпN_всп+ l_шпN_ок =0,26x4+1,73x2+1,73х6=14,88 пм/цикл

б) 1м проходки L_шп.1_м.п.=пм/1п.м.,

в) 1м³ горной массы L_шп.1м³= пм/м³

8.4. Расход ВВ на:

а) цикл Q_ф=10,24 кг,

б) 1м проходки Q_1п.м=кг/п.м.,

в) 1м³ горной массы – фактический удельный расход ВВ кг/м³

4.5 Расположение шпуров в забое.

Горизонтальные и наклонные выработки. При составлении схемы расположения шпуров в забое учитывают характеристику пород, условия их залегания, направление трещиноватости, размеры забоя, мощность применяемого ВВ и требуемое подвигание забоя за взрыв. Общие рекомендации к расположению шпуров в однородных трещиноватых породах следующие.

Клиновой вруб располагают в центральной части забоя. Для расчета глубины врубовых шпуров может быть использована зависимость

L_вр=(0,25В+0,05) tgа,

Где В – ширина выработки, м; а – угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя, градус.

Соотношение между числом врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров принимают 1:0,5:1,5 или 1:0,5:2. С увеличением крепости пород и площади забоя число врубовых шпуров изменяется от 2 до 8 и в породах с коэффициентом крепости f=9ч13 составляет 6-8 (при площади забоя более 4м²). Расстояние между парами врубовых шпуров по вертикали составляет 40-50 см.

Расстояние между устьями врубовых шпуров, сходящихся на клин, можно определить по формуле

а_вр = 2l_вр / tgа + b,

где b – расстояние между забоями (концами) шпуров, равное 0,2 – 0,25 м.

Углы наклона врубовых шпуров рекомендуется принимать равным 53-55⁰ в породах с f > 12 и 65-70⁰ с f ≤ 12. Эти рекомендации могут быть выполнены только в широких забоях (более 2,5 м. при глубине вруба более 1 м.). Глубина врубовых шпуров l_вр принимается на 0,3-0,4 м. больше глубины l_ш остальных шпуров.

Пример расположения в забое с прямым врубом. Для расширения прямого вруба применяют два-четыре вспомогательных шпура. Их располагают на расстоянии от врубовой полости, равном ее ширине в трудновзрываемых или 2,5 ширины в хорошо взрываемых породах.

Отбойные шпуры и оконтуривающие располагают друг от друга и от полости, образуемой взрывом предыдущих зарядов, на расстоянии линии наименьшего мопротивления (л.н.с.), которую определяют по формуле

W =[p/(qm) ]^0,5,

где р – вместимость 1 м шпура, кг; q – удельный расход ВВ, кг/м³; т – коэффициент сближения зарядов, который можно принять равным 1 для отбойных и оконтуривающих шпуров.

Вместимость 1 м шпура

р = πd²Δ/4,

где d – диаметр патрона для патронированных ВВ или диаметр шпура для гранулированных ВВ, м. Δ – плотность заряда, кг/м³.

Оконтуривающие шпуры располагают друг от друга по контуру на расстоянии, равным в среднем л.н.с. Учитывая разные условия работы зарядов на контуре, расстояние между оконтуривающими шпурами можно принимать равным: (1ч1,2) W – у кровли выработки, (0,8 – 0,9) W – у почвы – и W – в боках.

Во избежание уменьшения ширины выработки в крепких пародах с f = 10ч20 устье оконтуривающих шпуров располагают на расстояние 0,15 – 0,2 м от стенки, а забои этих шпуров должны выходить за будущий контур выработки на 5-7 см (не более 10 см. в породах с f = 20). При этом угол наклона оконтуривающих шпуров плоскости забоя составляет 85-87^о. При наличии в забое выработки скважины последнюю используют для конструирования вруба. Его делают прямым с 4 шпурами, которые располагают параллельно скважине на расстоянии, равным 1,8 ее диаметра. Скважину не заряжают, а коэффициент заполнения врубовых шпуров доводят до 0,9 – 0.95. При диаметре скважины, равном 0,1 – 0,2 м, удается доводить к.и.ш. в крепких породах до 0,9 – 0,98 с сокращением удельного расхода ВВ на 20-30% и уменьшением общей длины шпуров на 30 %.

Вертикальные выработки.

В стволах разведочных шахт прямоугольного сечения применяют клиновые врубы из 4-8 шпуров, заряды в которых взрывают первыми. Принцип размещения шпурового комплекта в вертикальных выработках такой же, как и в горизонтальных. В стволах, имеющих круглую форму сечения, шпуры располагают по концентрическим окружностям, число которых зависит от крепости пород, диаметр ствола изменяется от 2 до 5. Число шпуров, размещенных на каждой из этих окружностей, относится как 1:2:3:4:5 (при 5 окружностях). Расстояние между шпурами в породах средней крепости и крепких принимают равным 0,6 – 0,8 м. Диаметр для врубовых шпуров принимают равным 0,25 – 0,3 диаметра ствола вчерне. Число врубовых шпуров в зависимости от крепости пород и формы вруба обычно составляет от 6 до 12. Используют разные формы врубов. В условиях Кривбасса, например, хорошие результаты были получены при комбинированных при пирамидально-призматическом врубе: по окружности вруба бурят комплект наклонных шпуров, образующих конус или пирамиду, и вертикальные шпуры. Причем наклонные и вертикальные шпуры на врубовой окружности располагают поочередно. Глубина врубовых шпуров на 10-15% больше глубины остальных. В качестве забойки применяют гранулированный шлак. Рекомендуемая глубина шпуров l при f = 2ч3; 4ч6; 7ч20 соответственно составляет 3 – 2,6; 2,5 – 2,2 и 2,1 – 1,5 м. В последние годы в выработках, проведенных по крепким породам, стали применять шпуры глубиной 4,5 м. и контурное взрывание. Число оконтуривающих шпуров при этом составляет 40-50% общего числа.

При проходке шурфов небольшого сечения по слабым выветренным породам IV-V категории по СНиП бурят два врубовых шпура, остальные являются оконтуривающими и отбойными. В крепких породах применяют пирамидальный вруб из 4 шпуров. Глубина шпуров может колебаться в широких пределах в зависимости от интервала опробования и составлять от 0,2 – 0,3 до 1,5 м. и более.

V. Паспорт вентиляции

5.1.

При комбинированной схеме проветривания устанавливаются два вентилятора:

1 – всасывающего действия с трубопроводом, на всю длину выработки, а другой – нагнетательного действия с коротким (25 – 30 м) трубопроводом, который нагнетает свежий воздух в призабойное пространство.

Комбинированная схема сочетает достоинство нагнетательной и всасывающей схем (быстрое проветривание призабойного пространства, продукты взрыва не загазовывают выработку).

Недостаток – наличие двух вентиляторов дополнительных работ по периодической переноски нагнетательного вентилятора и вентиляционной двери.

5.2. Расчет необходимого количества воздуха по скорости течения вентиляционной струи высчитывается по формуле:

Q₁ = 0,35 _* S(м³/с)

Q₁ = 0,35 _* 5м² = 1,75 м³/с

где S – площадь сечения выработки в свету

Необходимое количество воздуха по расходу ВВ, выполняется по формуле:

Q₂ =

Q₂ = = 142,4 м³/мин

5.3. Выбираю 2 вентилятора:

1- нагнетательный; 2 – всасывающий

1. Вентилятор среднего давления с барабанным ротором

Ц13-50 №5 Нагнетательный

Производительность, м³/мин. 100 – 234

Давление, кгс/м² 90 – 95

Число оборотов в мин. 960 – 980

Потребительная мощность, кВт 4,5 – 7,0

Основные размеры, мм.:

Длина 1009

Ширина 784

Высота 904

Вес вентилятора без электродвигателя, кг. 109

2. Вентилятор среднего давления с барабанным ротором

Ц13-50 №6 всасывающий

Производительность, м³/мин. 167 - 300

Давление, кгс/м² 80 - 140

Число оборотов в мин. 735 - 980

Потребительная мощность, кВт 7 – 14

Основные размеры, мм.:

Длина 1252

Ширина 940

Высота 1084

Вес вентилятора без электродвигателя, кг. 174

5.4. ----

VI. Организация работ.

6.1. Исходные данные: определим объем работ на бурение шпуров

А_бур=l_вр* N_вр+l_всп* N_всп+l_ок*N_ок, шпм

А_бур = 1,4_*6+1,1_*2+1,1_*8 = 8,4 + 2,2 + 8,8 = 19,4 шпм.

Определим объем работ на погрузку горной массы

А_погр = S_пр*l_к*η_*k_р

А_погр = 5,8_*1,3_*0,85_*1,75 = 11,2

Определим объем породы подлежащей транспортированию

А_тр = А_погр

А_тр = 11,2

Определим объем работ на крепление

А_кр =

L – шаг крепи

l_зах = Lk_*η, (м)

l_{зах =} 1,3_* 0,85 = 1,1 м.

А_кр = = 0,68

Через 2 взрыва ставим 1 крепежную раму

6.2 Определим количество человеко-смен на бурение шпуров

F_бур =

F_бур = = 0,2

Определим количество человеко-смен на погрузку горной массы

F_погр =

F_погр = = 1,4

Определим количество человеко-смен на транспортировки горной массы

F_тр =

F_тр = =0,4

Определим количество человеко-смен на крепление горной массы

F_кр =

F_кр = =0,2

6.3. Определим число рабочих на выполнение одного проходческого цикла

∑F = F_бур+ F_погр+F_тр+F_кр

∑F = 0,2+1,4+0,4+0,2=2,2

Определим коэффициент перевыполнения норм

К_б =

n – количество рабочих принятых на данный проходческий цикл

К_б = =1,1

6.4. Определим время на каждую проходческую операцию: на бурение шпуров

t_бур =

t_бур = =0,4

t_погр =

t_погр = =3,1

t_тр =

t_тр = =0,9

t_кр =

t_тр = =0,4

Определим время на заряжание и взрывания шпуров

Берем три минуты на один шпур

t = 3’ * N

t_зар = = 24

t_пров = 15 мин

Определим время на весь проходческий цикл

∑t = t_бур+t_зар+t_пров+t_погр+t_тр+t_кр, мин

∑t = 0,4+24+15+3,1+0,9+0,4=44 мин

VII Вспомогательные работы

7.1. Общие сведения о погрузке породы при проведении горизонтальных, вертикальных и наклонных подземных горных выработок.

Погрузка породы является одним из основных технологических процессов при проведении подземных выработок. Этот вид работ в зависимости от применяемых технологий занимает в горизонтальных выработках 30-55% времени проходческого цикла и примерно столько же – всех трудовых затрат. В вертикальных выработках удельный вес погрузки в общем балансе продолжительности и трудоемкости проходческого цикла достигает 70% и более. Поэтому исключительно важное значение имеет механизация погрузочных работ, обеспечивающая более комфортные условия труда проходчиков, рост производительности и повышение скорости проведения выработок.

Особенно сложной работа по погрузке породы является при проходке таких разведочных выработок, как стволы шахт и шурфы. Это обусловлено специфическими условиями проведения этих выработок: сравнительно небольшая (для шурфов – до 4м²) площадь поперечного сечения и стесненные условия погрузки, поскольку на ограниченной площади забоя находятся люди, а также бадьи, насосы и другое проходческое оборудование; погрузка породы производится в бадьи, имеющие малую площадь поперечного сечения; проходческое оборудование располагается по вертикальной схеме, перед взрывом оно подымается на безопасное расстояние, после проветривания опускается к забою; наличие капежа и притока воды в забой.

Основные сведения об оборудовании для погрузки горной породы.

Горизонтальные выработки

Наиболее эффективным средством механизированной погрузки породы при проведении таких разведочных выработок, как штольни, штреки, квершлаги, реже рассечки, являются погрузочные машины. По характеру работы погрузочного органа они подразделяются на машины периодического и непрерывного действия. Отечественные погрузочные машины периодического действия имеют погрузочный орган в виде ковша, а непрерывного действия – в виде двух парных нагребающих лап.

Ковшовые погрузочные машины успешнее, чем машины непрерывного действия, работают при погрузке крепких, крупнокусковых, неравномерно раздробленных и тяжелых горных пород. Машины непрерывного действия являются более производительными, чем машины периодического действия, но их целесообразнее применять при погрузке пород некрепких, средней крепости и хорошо раздробленных.

По виду потребляемой энергии погрузочные машины бывают электрическими или пневматическими. Первые получают питание от силовой электрической сети по кабелю, а вторые – от магистрали со сжатым воздухом по гибкому резиновому шлангу.

Погрузочные машины имеют колесно-рельсовую или гусеничную ходовую часть. Колесно-рельсовое исполнение ходовой части машины ограничивает ширину фронта погрузки, а гусеничное, наоборот, обеспечивает возможность погрузки породы в выработки любой ширины.

Машины с ковшовыми погрузочными органами являются более простыми по конструкции и надежными в работе, более дешевыми, они эффективно работают на погрузке пород любой крепости.

По способу передачи груза на транспортное средство различают машины прямой и ступенчатой погрузке. У машин первого типа погрузочный орган (ковш) разгружается непосредственно в вагонетку или бункер забойного перегружателя, у машин ступенчатой погрузки горная масса поступает на перегрузочный конвейер, установленный на машине, а с него – в вагонетку иди другие средства.

В условиях специфики подземных горноразведочных работ наиболее широкое распространение получили ковшовые машины на колесно-рельсовом ходу и особенно машина ППН – 1с.

Пневматическая погрузочная машина ППН-1с предназначена для погрузки горной массы с кусками крупностью до 360 мм. в вагонетки или другие транспортные средства. Машина состоит из исполнительного органа, ходовой тележки, поворотной платформы с лебедкой для подъема ковша, двух пневмодвигателей и пульта управления.

Поворотная платформа поворачивается на угол 30⁰ в обе стороны и после каждого цикла черпания автоматически возвращается в исходное положение.

Исполнительный орган состоит из ковша и двух кулис, соединенных траверсой.

Погрузочная машина ППН-2г на гусеничном ходу предназначена для погрузки горной массы с кусками крупностью до 400 мм. Машина состоит из исполнительного органа с приводом, двух гусеничных тележек с индивидуальным приводом, платформы, пульта управления с пневматическими коммуникациями и оросительной системой. Исполнительный орган аналогичен исполнительному органу машины ППН-1с.

Погрузочная машина ППН-3 по конструкции аналогична машине ППН-1с и отличается от нее только техническими параметрами.

Погрузочная машина ступенчатой погрузки 1ПНБ-2 предназначена для погрузки горной массы при проведении горизонтальных и наклонных (до ± 8⁰) горных выработок с площадью сечения в свету (2,5Х1,8) м² и более по породам с коэффициентом крепости f≤6 и кусковатостью до 400 мм. Машина состоит из нагребающей части, гусеничного механизма передвижения, скребкового конвейера, электро- и гидрооборудования, оросительной системы и пульта управления.

Конвейер машины изгибается в горизонтальной плоскости вправо и влево на 45⁰ относительно продольной оси машины.

Машина 2ПНБ-2 по конструкции в основном аналогична машине 1ПНБ-2 и отличается от нее мощностью, габаритами и производительностью. Машина имеет три самостоятельных привода: гусеничного хода, нагребающих лап и скребкового конвейера.

При небольшой длине транспортирования для уборки породы в горизонтальных выработках находят применение погрузочно-транспортные машины. В отраслевой стандарт, введенный на этот вид оборудования, включены погрузочно-транспортные машины с грузонесущем ковшом (типа ПД) грузоподъемностью 2,3,5,8 и 12 тонн. и ковшом и кузовом (типа ПТ) с грузоподъемностью кузова 2,5; 4; 6; 10 и 16 тонн.

В условиях геологоразведочных работ с учетом сравнительно небольших размеров площадей поперечных сечений выработок могут применяться только машины типоразмеров, приведенных в таблице.

Достоинством использования погрузочно-транспортных машин является малое число операций и минимальное количество оборудования, используемого при уборки породы.

При проведении разведочных выработок небольшой протяженности (до 100 метров) с площадью поперечного сечения до 4 м² для уборки породы могут эффективно применяться скреперные установки. Скреперная установка состоит из скреперной лебедки, скрепера, канатов и концевого блока. Если погрузка породы осуществляется в вагонетку, то в состав установки входит также скреперный полок, под которым размещается загружаемая вагонетка.

При работе скрепер совершает периодическое движение от забоя к месту разгрузки и обратно. К забою порожний скрепер перемещается хвостовым канатом. При движении от забоя с помощью головного каната скрепер, внедряясь в разрыхленную горную массу, самозагружается и доставляет ее волоком по почве выработке.

Достоинствами скреперных установок являются совмещения погрузки и транспортирования или доставки, простота устройства и монтажа, небольшие габариты, несложность управления, невысокая стоимость. Недостатки скреперной уборки связаны с прерывностью работы, повышением износа канатов, снижением производительности или увеличении длины транспортирования, высоким удельным расходом энергии и другими факторами.

Скреперные лебедки подразделяются на электрические и пневматические, а по мощности привода – на легкие (до 10 кВт), средней мощности (от 10 до 20 кВт) и мощные (более 20 кВт). Лебедки могут иметь 2 или 3 барабана, соосное (С) или параллельное (П) расположение двигателя и барабанов. Управление скреперными лебедками осуществляется вручную, дистанционно или автоматически.

Техническая характеристика скреперных лебедок

При проведении выработок наибольшее распространение получили лебедки с соосным расположение барабанов и двигателя.

По конструктивному исполнению все отечественные скреперные лебедки являются планетарными. Барабаны лебедки без реверсирования двигателя поочередно подключают к постоянно вращающемуся центральному валу, соединенному с валом двигателя.

Скреперы по конструкции подразделяют на гребковые, ящичные, совковые. Гребково-ящичные скреперы являются промежуточной конструкцией между первыми двумя.

По числу рабочей секции скреперы бывают односекционными или многосекционными с шарнирной связью между соседними секциями. Многосекционные скреперы имеют хорошую суммарную вместимость при небольшой ширине.

Для уборки плотных, неравномерно раздробленных, абразивных горных пород наиболее часто применяют односекционные жесткие гребковые скреперы. Гребково-ящичные скреперы, имеющие в отличии от гребковых небольшие стенки, предназначены для уборки среднекусковой горной массы, а ящичные скреперы – для уборки равномерно раздробленных неплотных, некрепких пород.

Марка скрепера содержит буквенные и цифровые обозначения. Например, гребковый скрепер односекционный, вместимостью 0,4 м³ – СГ-0,4; односекционный шарнирно-складывающийся скрепер вместимостью 0,25м³ – СГШ-0,25; ящичный односекционный скрепер вместимостью 0,6м³ – СЯ-0,6 и т.д.

Основным параметром скрепера является его вместимость. К остальным параметрам относятся: ширина, высота, длина, угол внедрения рабочей кромки α (для гребковых скреперов α = 45-60^о, для ящичных α = 30-45^о) и приведенная масса, т.е. отношение массы скреперов к ширине его рабочей кромки (для гребкового скрепера приведенная масса принимается равной: при мелко раздробленных породах – 1,2 – 2,5 кг/см.; при породах средней крупности – 2,5 – 4 кг/см; при крупно, неравномерно раздробленных породах – 4 – 7 кг/см).

Ширина скрепера b должна соответствовать ширине выработке В. Для приближенной оценки можно пользоваться соотношением (b/В) ≤ 0,4 ч 0,5. При использовании скрепером небольшой вместимости боковой зазор между скрепером и породой или обшивкой из досок по крепи должен составлять не менее 200 – 300 мм.

Скреперные блоки предназначены для поддержания рабочих и холостых канатов скреперных лебедок. Блоки должны быть относительно легкими, прочными, исключать соскакивание и заклинивание каната. Для создания нормальных условий работы каната отношение диаметра блока к диаметру каната должно быть не менее 16-18.

В зависимости от места установки блоки разделяют на концевые и поддерживающие. Концевые блоки устанавливают у развала горной массы, через них проходит хвостовой канат. Эти блоки испытывают большие нагрузки. Поддерживающие блоки устанавливают вдоль трассы скреперования для подвешивания холостого каната.

Крепление блоков происходит с помощью штырей, канатных анкеров, удерживаемых в шпурах клиньями, а также на вертикально и горизонтально установленных распорках.

На скреперных установках применяют высокопрочные, гибкие и износостойкие канаты крестовой свивки, мало подверженные кручения.

Скреперную лебедку выбирают в зависимости от максимального тягового усилия при рабочем или холостом ходе (в зависимости от угла наклона выработки).

Сопротивление перемещению груженого скрепера F_гр складывается из сопротивления перемещению горной породы по почве выработке F₁ , самого скрепера F₂ , канатов F₃ и сопротивления за счет притормаживания барабана F₄:

F_гр=F₁+F₂+F₃+F₄

Сопротивление перемещению порожнего скрепера

F_пор= F₂+F₃+F₄

Сопротивление перемещению горной породы (Н)

F₁=m_гg(f₁cosβ±sinβ),

где m_г – масса горной породы, перемещаемой скрепером, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

f₁ - коэффициент сопротивления движению материала при волочении по почве, равный 0,6 – 0,8;

β – угол наклона выработки, градус; при скреперовании вверх принимают (+), вниз (-).

Сопротивление перемещению скрепера (Н)

F₂ = m₀(f₂cosβ±sinβ)g,

где m₀ – масса скрепера, кг.;

f₂ – коэффициент сопротивления движению скрепера по почве, равный 0,4 – 0,8

Сопротивление движению канатов (Н)

F₃ = (m_1p+m_1x) f₃Lcosβg,

где m_1p и m_1x – масса одного метра головного и хвостового канатов, кг/м;

f₃ – коэффициент сопротивления движению канатов, равный 0,45 – 0,75;

L – длина скреперования, м

Усилие притормаживания холостого барабана F₄ принимается: для лебедок малой мощности равной 500 – 1000 Н, средней мощности – 1000 – 4000 Н, большой мощности – 1000 – 8000 Н.

Мощность двигателя (кВт) проверяют по наибольшему сопротивлению перемещения скрепера (обычно груженого).

P=k₁k₂F_грυ_гр/(1000 η),

где k₁ = 1,35 ч 1,45 – коэффициент, учитывающий увеличение тягового усилия при зачерпывании, а также в следствие неровностей почвы;

k₂ = 1,05 ч 1,08 – коэффициент, учитывающий увеличение тягового усилия на блоках;

υ_гр – скорость навивки каната на барабан, м/с;

η = 0,8 ч 0,85 – КПД скреперной лебедки.

Разрывное усилие каната F_раз (Н) определяют также по максимальному сопротивлению с учетом добавочных сопротивлений:

F_раз = k₁k₂F_гр m ,

где m = 5ч6 – запас прочности каната

Вертикальные выработки

Для механизированной погрузки породы в стволах шахт и шурфах применяют пневматические грейферные грузчики. Грейферы подвешиваются над забоем на канатах лебедок, устанавливаемых на подвесном проходческом полке или на поверхности. Перемещение подвешенного грейфера над забоем осуществляется вручную или с помощью механизмов. У тяжелых погрузочных грейферных машин механизм вождения грейфера включает такие элементы, как круговой монорельс, тележка поворота с пневмаприводом и тельфер с кареткой его радиального перемещения.

Погрузочные машины с механизированным вождением грейфера позволяют увеличивать производительность труда рабочих в среднем в два раза по сравнению с машинами КС-3, но их недостатками являются высокая стоимость, дополнительные затраты на приобретение и сооружение мощной компрессорной станции, большой расход сжатого воздуха.

При проходке разведочных выработок на ограниченной площади сечения возможно применение только легких, сравнительно небольших размеров грейферных грузчиков с ручным вождением.

Пневматический грейферный грузчик с ручным вождением состоит из собственно многолопастного грейфера, пневматического подъемника и водила, на котором размещены органы управления грейфером и подъемником.

Погрузка породы осуществляется грейферными грузчиками в бадьи. Серийно выпускаемые бадьи имеют вместимость от 0,3 до 6,5 м³. При проходке шурфов применяют бадьи вместимостью менее 0,3 м³. По конструкции бадьи подразделяются на несамоопрокидывающиеся (БПН) и самоопрокидывающиеся (БПС). Технические данные проходческих бадей вместимостью до 2 м³ приведены ниже в таблице.

Наклонные выработки

В зависимости от угла наклона выработки и направления проходки (снизу вверх или сверху вниз) применяют различные технические средства для погрузки горной породы. При углах наклона выработок (уклона, наклонного ствола) до 5 – 8^о для погрузки породы возможно применение тех же погрузочных машин, что и при проходке горизонтальных выработок. Применение удерживающих приспособлений чаще всего в виде дополнительной лебедке с канатом, предохраняют машину от сползания в забой и облегчает ее перемещение вверх. Тем самым обеспечивается возможность использования машин в выработках с большими углами наклона. Так, например, машина 1ПНБ-2У, оснащенная усиленным тормозным фрикционом, предохранительной лебедкой 1ЛП и имеющая шипы на траках гусениц, устойчива работает при углах наклона до 18⁰.

Погрузочная машина ППН-7 с рычажно-ковшовым исполнительным органом предназначена для проведения уклонов с углом наклона до 25⁰. По рельсовому пути она перемещается с помощью лебедки, смонтированной на машине. Сложность конструкции машины, громоздкость и большая масса не позволили ей найти широкое распространение.

Погрузка породы погрузочными машинами в наклонных выработках осуществляется в вагонетки или скипы, которые перемещаются по выработкам с помощью лебедок и канатов.

Основным техническим средством механизированной уборки породы при проведении наклонных выработок являются скреперные установки, включающие скреперные полки, если уборка породы выполняется с перегрузкой ее вагонетки или скипы.

Организация работ по погрузке породы

Горизонтальные выработки

В процессе погрузки породы кромка развала постепенно перемещается к забою. Поэтому при использованию погрузочных машин на калесно-рельсовом ходу для передвижения машин вслед за перемещающимся развалом возникает необходимость в наращивании рельсовых путей. Поскольку нормальная длина рельсов составляет 8 метров, то непосредственно у забоя применяют выдвижные рельсы длиной 4 или 8 метров. Их укладывают повернутыми на 90⁰ внутри ранее уложенного звена основного пути. Во время работы машины реборды ее колес перемещаются по шейкам выдвижных рельсов. Выдвигание рельсов производят ковшом погрузочной машины. Для лучшего внедрения в развал породы в концы рельсов выдвижного звена заостряют.

При выдвигании звена на величину, равную нормальной длине рельсов, вместо выдвижного укладывают постоянное звено пути.

Для машин с колесно-рельсовой ходовой частью важным параметром является фронт погрузки. Если ширина выработки превосходит фронт погрузки, то часть породы может быть погружена только после предварительной перекидке ее вручную в зону действия ковша. Однако при проведении разведочных выработок такие условия встречаются сравнительно редко, поскольку эти выработки имеют преимущественно небольшое поперечное сечение, а фонт погрузки у машины ППН-1с, в основном применяемой в условиях геологоразведочных работ, составляет 2,2 м. Объем породы, убираемой с применением ручного труда, возрастают при проходке различного назначения уширений, камер и т.д.

На геологоразведочных работах наиболее широко распространена технологическая схема погрузки в одиночной вагонетки. Обязательной операцией процесса является в этом случае обмен груженых вагонеток на порожние.

В однопутных выработках обмен груженых вагонеток на порожние производится с использованием тупиковых и замкнутых разминовок, накладной разминовки, вертикальных и горизонтальных вагоноперестановщиков и роликовых платформ.

Тупиковые и замкнутые разминовки приставляют собой ответвление от основного рельсового пути на одну вагонетку или на их состав. При недостаточной ширине выработки в месте разминовки производят ее расширение до необходимых размеров. Маневровые операции выполняют с помощью электровоза или вручную. Расстояние между разминовками составляет 40 – 60, реже до 100 метров.

Накладная замкнутая разминовка изготавливается из легких рельсов, смонтированных на плите. Разминовка укладывается на основной рельсовый путь. Одна ее ветвь используется как грузовая, а другая – как порожняковая. Концевые секции разминовки имеют стрелочные переводы для съезда на основной рельсовый путь. На порожняковую ветвь электровозом подается состав порожних вагонеток, откуда по одной они подаются вручную к погрузочной машине. Груженые вагонетки с помощью маневровой лебедки или вручную откатывают на грузовую ветвь.

Роликовые платформы, горизонтальные и вертикальные вагоноперестановщики располагают от погрузочной машины на расстоянии, не меньше длины состава, включая электровоз. Для установки роликовой платформы или вагоноперестановщика в выработки с недостаточной шириной образуют нишу. Переносят эти обменные средства через 30-40 метров. С помощью платформы или вагоноперестановщика в нише размещается порожняя вагонетка, которая подается к погрузочной машине после загрузки и удаления за разминовкой предыдущей. Достоинством этих обменных средств является то, что они не препятствуют функционированию основного рельсового пути.

Применение тупиковых и замкнутых разминовок, роликовых платформ и вагоноперестановщиков характеризуется затратой от 2 до 10 мин. на одну вагонетку, большой трудоемкостью работ и дополнительными затратами труда и средств на их сооружение.

Заслуживает большого внимания применение при погрузке породы ленточных перегружателей. От погрузочной машины порода поступает в приемный бункер перегружателя, а из него по ленточному транспортеру – в состав из 5 – 8 вагонеток. При использовании перегружателей затраты времени на маневровые операции существенно сокращаются и сводятся к минимальным. В практике геологоразведочных работ нашел распространение самоходный консольный перегружатель ПСК-1

Техническая характеристика перегружателя ПСК-1

Следует, однако, заметить, что применение забойного перегружателя возможно лишь в прямолинейных выработках с площадью поперечного сечения не менее 6,4 м². Кроме того, использование перегружателя в комплексе с другим самоходным оборудованием, например с буровыми каретками, в однопутных выработках сопряжено с необходимостью проходки тупиковых заездов для размещения в них перегружателя.

В ряде случаев при проходке, например, штолен и штреков с рассечками последние могут успешно использоваться для выполнения обменных опережений. Состав порожних вагонеток подается электровозом в рассечку, а далее маневровые операции выполняются с помощью погрузочной машины. Эта схема удобна в том случае, когда для проходки рассечек применяется тоже самое оборудование, что и в основном забое.

Для подачи порожних вагонеток в рассечку электровозом необходимо, чтобы расстояние от погрузочной машины до рассечки было не менее длины поезда.

Скреперная уборка породы, успешно применяемая при уборки породы в горизонтальных выработках небольшой площади поперечного сечения, организуется по различным схемам.

При проведении коротких штолен скреперные лебедки устанавливаются у их устья на эстакадах. Скреперование породы в этом случае может осуществляться непосредственно в отвал или в транспортные средства.

Длина скреперования одиночными скреперами достигает 50-60 метров, а спаренными – до 100 метров и более. Необходимо при этом иметь ввиду, что при спаривании скреперов требуется соответственно и более мощные скреперные лебедки.

Иногда скреперная уборка применяется в выработках (штольни, штреки, квершлаги), оборудованных рельсовыми путями. Погрузка породы в вагонетки производится скрепером с помощью скреперного полка. Более целесообразны передвижные скреперные полки, которые можно располагать на минимальном расстоянии от забоя.

Из рассечек эффективнее убирать породу скрепером в том случае, если они пройдены на уровне кровли основной выработки. Скреперную лебедку располагают в противоположной рассечке или специальной камере. Если такая возможность отсутствует, то скреперование ведут через полок несколько иной, чем представленная по конструкции. Отличие заключается в том, что скреперование ведут в состав вагонеток без его расцепки.

Вертикальные выработки

В процессе погрузки породы в стволах и шурфах выделяют две фазы, отличающиеся по интенсивности погрузки. Это связано с тем, что степень разрушения массива по глубине взорванных шпуров не одинакова. В верхней зоне порода разрушена так, что ее погрузка производится только машиной, без применения ручного труда (первая фаза). Вторая фаза наступает, когда качество дробления породы снижается настолько, что погрузка производится с применением ручного труда – предварительного рыхления, подкидки породы, зачистки. Зачистка забоя производится для того, чтобы исключить попадание мелких кусков породы в шпуры при их бурении.

Объем породы во второй фазе зависит от качества взрывных работ, свойств пород и типа погрузочной машины. Высота слоя породы во второй фазе для КС-3 составляет 0,2 метра, КС – 2у/40 – 0,3 метра, КС-1м – 0,45 метра.

Производительность труда проходчиков во второй фазе погрузки в среднем в 3-4 раза ниже, чем в первой.

Цикл погрузки грузчиком с ручным вождением состоит из следующих операций: перемещение погрузочной машины к месту захвата породы, опускание грейфера с раскрытыми челюстями на породу, закрывание челюстей и захвата породы, подъема грейфера на высоту бадьи, перемещение его к бадье и разгрузки породы в нее. Продолжительность одного цикла составляет 30-40 с.

Число пневматических грузчиков, одновременно работающих в стволе, определяются с учетом того, что на один грузчик должна приходится площадь забоя, равная 14-16 м². При одновременном использовании двух пневматических грузчиков забой разделяют на две примерно равные части, и каждый пневмогрузчик работает в своей зоне. Бадью размещают на границе раздела зон.

Площадь поперечного сечения разведочных стволов, как правило, не позволяет использовать одновременно две, а тем более три погрузочные машины, как при проходке эксплуатационных стволов.

Производительность погрузочного оборудования и пути ее повышения.

Различают теоретическую (расчетную), техническую (паспортную) и эксплуатационную (действительную) производительность погрузочных машин. Теоретическая производительность определяется только конструктивными параметрами машины (например, вместимость ковша, грейфера, скрепера, продолжительность цикла черпания и т.д.). Так, для погрузочной машины ковшового типа теоретическая производительность (м³/мин).

Q_теор= 60 V_к /Т = n_цV_r ,

где Т – теоретическая продолжительность одного цикла погрузки породы ковшом машины, м; n_ц - число циклов черпания в минуту;

V_к – вместимость ковша (геометрическая), м³.

Техническая производительность определяется для типичных эксплуатационных условий при непрерывной работе машины, т.е. в этом случае учитывается влияние свойств породы, заполнение ковша (грейфера, скрепера) породой, качество дробления породы, изменение продолжительности одного цикла черпания в реальных условиях и т.д.

Эксплуатационная производительность определяется объемом погруженной породы за общее время работы машины. На эксплуатационную производительность влияет, таким образом, продолжительность подготовительно-заключительных операций, остановок в работе машины по технологическим, а также простоев по организационным и техническим причинам.

Техническая производительность ковшовой погрузочной машины (по породе в разрыхленном состоянии) (м³/мин).

Q_тех=n_цk_зk_дрV_к/k_ц ,

где: k_з – коэффициент заполнения ковша (в зависимости от плотности породы, размера кусков и соотношения между напорным усилием машины и шириной ковша k_з изменяется в диапазоне 0,3 – 1,2); k_др – коэффициент, учитывающий дополнительное разрыхление породы в ковше (k_др = 0,92ч0,96); k_ц – коэффициент, учитывающий изменение продолжительности цикла в реальных условиях (для машин с пневмоприводом k_ц = 0,92ч1,1).

Эксплуатационная производительность (м³/ч.) в общем случае определяется по формуле:

Q_э = 60V_п/Т₀,

где V_п – полный объем горной массы, погруженной машиной за проходческий цикл, м³; Т₀ – общее время работы машины, мин.

Полный объем горной массы в плотном теле (м³)

V_п=l_цSη_в ,

где l_w – расчетное подвигание забоя за один цикл, м.

S – площадь проектного сечения выработки, м²;

η_в – коэффициент, учитывающий увеличение сечения выработки против проектного (η_в=1,05ч1,08).

Общее время работы машины складывается из времени собственно погрузки, замены груженых вагонеток или составов на порожние и суммарной продолжительности простоев по организационно-техническим причинам, включая время на подготовительно-заключительные операции.

В частности, часовую эксплуатационную производительность (м³/ч) ковшовой машины (по породе в плотной массе) можно рассчитать по формуле:

Q_э=

где k_p – коэффициент разрыхления пород, равный 1,5 – 2; k_кр – коэффициент, учитывающий крупность кусков породы и ее физико-механические свойства (при крупности кусков до 300 мм. k_кр = 1, при крупности более 400 мм. k_кр = 1,3); t_в – удельные затраты времени на вспомогательные операции, включающие очистку путей и выдвижение рельсов, кайловку и перекидку определенной части породы с периферии в зону работы ковша (для выработок, ширина которых равна фронту погрузки, t_в – составляет 1,5 чел.-мин./м³); L – расстояние до пункта обмена вагонеток, м.; V_в – вместимость вагонетки, м³; k_з – коэффициент заполнения вагонетки, принимаемый равным 0,9; v_с – средняя скорость откатки вагонеток или составов с учетом маневров, перецепки и т.д. на участке от погрузочной машины до обменного пункта (по данным практики v_c составляет 0,6 м/с.); n_в – число вагонеток в составе.

Соответственно часовая эксплуатационная производительность (м³/ч) машины непрерывного действия типа ПНБ может быть рассчитана по формуле

Q_э =

где k_рп = 1,1ч1,3 – коэффициент, учитывающий форму и расположение породы после взрыва; k_пм – коэффициент, учитывающий продолжительность маневра при погрузки и степень соответствия данного типа машины условиям погрузки (k_пм = 1,05ч1,1).

Производительность погрузочно-транспортных машин существенно зависит от длины транспортирования и скорости движения груженой и порожней машины. Эксплуатационная производительность погрузочно-транспортной машины (м³/ч) с грузонесущим ковшом.

Q_э = ,

а для машин с ковшом и кузовом

Q_э =,

где V_к, V_куз – вместимость соответственно ковша и кузова, м³; k_з и k_зк – коэффициент заполнения соответственно ковша и кузова; ξ = 1,15ч1,2 – коэффициент, учитывающий время, затрачиваемое на разборку негабарита в забое; t_ц – продолжительность цикла черпания грузонесущим ковшом, равная 50 сек.; t’_ц – продолжительность одного цикла погрузки, сек.; k_ман – коэффициент, учитывающий продолжительность маневров машины в забое, равный 1,3; k_cc – 0,6 – коэффициент среднеходовой скорости движения; L – длина транспортирования, м; v_гр и v_пор – скорости движения груженой и порожней машины, принимаемые соответственно 1,8 и 2,3 м/с.; t_раз = 30ч40 – продолжительность разгрузки машины, сек.

Если машина в течение всей смены работает на уборке породы, то ее эксплуатационная производительность (м³/смену)

Q_см = Q_эT_смk_и ,

где Т_см – продолжительность смены, ч.; k_и = 0,7ч0,8 – коэффициент внутрисменного использования машины, учитывающий подготовительно-заключительные операции, заправку машины, перегон к месту работы и обратно и другие операции, не относящиеся непосредственно к погрузке и транспортированию.

Техническая производительность скреперной установки при скреперовании непосредственно в отвал по породе в разрыхленном состоянии (м³/ч).

Q_тех = ,

где V_c – вместимость скрепера, м³; k_с – коэффициент заполнения скрепера (для крупнокусковой горной массы k_с = 0,5ч0,7; для среднекусковой = 0,7ч0,8 и мелкокусковой k_с = 0,9ч1); L – длина скреперования, м.; v_гр и v_пор – скорости движения соответственно груженого и порожнего скрепера (v_гр = 1,1ч1,7 м/с и v_пор = 1,5ч2,3 м/с; устанавливаются по технической характеристики скреперной лебедки); t = 15ч20 с – время, затрачиваемое на загрузку и разгрузку скрепера.

Эксплуатационная часовая производительность скреперной установки (м³/ч)

Q_э = Q_тех^k_и

где k_и – коэффициент использования скреперной установки во время уборки породы, принимается равным 0,4 – 0,6.

При погрузке в вагонетки или другие транспортные емкости (скипы, бадьи) производительность скреперной установки зависит от времени загрузки одной вагонетки и состава, а также времени, затрачиваемое на замену груженого состава на порожний.

Эксплуатационная производительность (м³/ч) при погрузки в вагонетки может быть определена по формуле:

Q_э =

где k_з и k_c – коэффициенты наполнения соответственно вагонетки и скрепера (см.выше); Z – число вагонеток в составе; v_c – вместимость скрепера, м³; t₁ – время на замену состава груженого на порожний, с.

Время на замену состава t₁ (c) можно рассчитать по формуле

t₁ = 2L_оп/v_c

где L_оп – расстояние до пункта обмена вагонеток, м.; v_c – средняя скорость откатки вагонеток или составов с учетом маневров, перецепки вагонетки и т.д., принимается равной 0,6 м/с.

Снижение затрат времени на погрузку и увеличение производительности погрузочного оборудования могут быть достигнуты за счет сокращения времени на обменные операции путем использования перегружателей, вагоноперестановщиков, вагонеток повышенной (до 1,4 м³ и более) вместимости; улучшение качества буровзрывных работ, обеспечивающих необходимую степень дробления, компактную форму развала и высокие значения коэффициента использования шпуров; применение эффективных опрокидных устройств для глухих вагонеток, мощных современных электровозов; внедрения мероприятий по сокращению продолжительности подготовительно-заключительных операций и улучшение внутрисменного использования машин.

Производительность погрузки породы пневматическими грейферными машинами в вертикальных выработках в общем случае выражается формулой

Q_п = Vk_p/T_п

где V – объем взорванной породы, м³; k_р – коэффициент разрыхления породы; Т_п – время погрузки всей породы в первой и второй фазе (без учета времени на подготовительно-заключительные операции).

Время погрузки Т_п складывается из времени собственно погрузки породы в первой фазе машиной, времени технологических простоев в связи с необходимостью замены груженых бадей на порожние и времени погрузки породы с применением ручного труда во второй фазе. С учетом этого среднюю производительность погрузки по разрыхленной породе (м³/ч.) можно рассчитать по формуле

Q_п = ,

где φ – коэффициент, учитывающий неравномерность работы, регламентированный отдых, простои по организационным причинам и т.д., равный 1,15ч1,2; α – доля породы в первой фазе уборки; n – число погрузочных машин; Q_тех – техническая производительность машины; k_o – коэффициент одновременности работы машин, равный 1 при n = 1 и 0,75 – 0,8 при n = 2; k_п – коэффициент, учитывающий просыпание породы при погрузке грейфера в бадьи [k_п = (d_б/0,8d_г)², где d_б и d_г – диаметр соответственно бадьи и грейфера с раскрытыми челюстями, м]; t_п – время простоя погрузочной машины, ч; V_б – вместимость бадьи, м³; k_з = 0,9 – коэффициент заполнения бадьи; n_р – число рабочих, занятых на погрузке породы во второй фазе; Q_у – производительность погрузки породы во второй фазе одним рабочим (по породам с f = 12ч16 Q_у = 0,5 ч1 м³/ч).

Значение t_п зависит от типа и числа подъемов и соотношение между временем погрузки бадьи t_пб и временем цикла Т_цп подъема. Например, если подъем осуществляется без перецепки бадей, то для одноконцевого подъема t_п = Т_цп, для двух одноконцовых и при t_пб <Т_цп t_п = 0.

Основными направлениями сокращения продолжительности погрузки в вертикальных выработках и увеличение производительности труда являются:

применение высокопроизводительных погрузочных машин с механизированным вождением грейфера и дистанционным управлением погрузкой;

совершенствование буровзрывных работ с целью обеспечения равномерного дробления породы, уменьшения переборов сечения и увеличение коэффициента использования шпуров;

обеспечение четко согласованной работы погрузочной машины с подъемом и сокращение до минимума простоев из-за маневров бадей у забоя;

механизация работ по погрузки работ во второй фазе.

Требование правил безопасности при погрузке породы.

Машины для погрузки породы работают в специфических условиях, в связи с чем при их эксплуатации предъявляются повышенные требования к соблюдению правил безопасности.

К управлению погрузочными, погрузочно-транспортными машинами и скреперными установками допускаются только лица, имеющие специальные удостоверения и прошедшие специальный инструктаж по безопасному применению оборудования с дизельным двигателями, если такое оборудование применяется в подземных условиях.

Перед началом работы погрузочной работы необходимо осмотреть крепь выработки и, если требуется, исправить ее. Приступать к работе можно только после приведения забоя в безопасное состояние, т.е. после удаления с боков и кровли выработки нависающих кусков породы. Необходимо проверить состояние рельсового пути и маневровых устройств.

Во время работы машины с пневмоприводом необходимо тщательно следить за креплением воздухоподводящего шланга на машине и магистральном трубопроводе, а на машинах с электроприводом – за состоянием заземления машины. Работающие на машине обязаны следить за тем, чтобы воздухоподводящий шланг или силовой кабель не попал под ходовую часть машины или другого оборудования.

В процессе работы машины не разрешается находиться впереди погрузочной машины в радиусе черпания ковша и стоять вблизи ковша в момент разгрузки, производить прицепку или отцепку вагонеток, ремонт, осмотр или очистку машины, работать под поднятым ковшом или освобождать руками куски породы из-под ковша погрузочной машины или скрепера.

Скреперную лебедку перед началом эксплуатации необходимо расположить под прямым углом к сои выработки и надежно закрепить анкерными болтами. Поддерживающие блоки для хвостового каната располагаются через 15-20 метров. Все вращающиеся детали лебедки должны быть ограждены, а на случай обрыва каната перед лебедкой устанавливают предохранительные щитки. Корпус лебедки надежно заземляется.

Скреперование должно вестись при хорошем освещении скреперной дорожки и рабочего места у лебедки.

При работе скреперной установки запрещается производить смазку блоков и лебедки, браться руками за канат и другие подвижные детали установки, выходить на скреперную дорожку.

Во время уборки породы пневматическими грейферными грузчиками запрещается:

производить осмотр и ремонт грейфера при наличии сжатого воздуха в пневмокоммуникации грейфера;

стоять вблизи бадьи в момент разгрузки грейфера;

производить уборку породы в местах забоя, где остались невзорвавшиеся шпуровые заряды;

использовать грейфер для выдергивания заклинившихся в шпурах буров и для перемещения бадей по забою ствола.

Во избежание падения кусков породы из бадей при подъеме они должны недогружаться на 100 мм. до верхней кромки борта. Запрещается использование бадей, на борту которых отсутствуют предохранительные кулачки (по два с каждой стороны) для поддержания опущенной дужки на высоте не менее 40 мм. от борта бадьи.

Нельзя оставлять бадью в подвешенном состоянии, ее необходимо выдать на поверхность или оставить в забое.

Оборудование электровозной откатки

Электровозы. Из всех рудничных локомотивов (электровозы, дизелевозы, гировозы – инерционные локомотивы и воздуховозы – работающие на энергии сжатого воздуха) на геологоразведочных работах применяются только электровозы. Электровозы подразделяются на аккумуляторные – с автономным источником питания – и контактные (контактно-кабельные, контактно-аккумуляторные) – с питанием двигателей по контактному кабелю или проводу. Наиболее целесообразным при разведки месторождений оказалось применение аккумуляторных электровозов. Их достоинствами являются взрывобезопасность, автономность питания, низкий электротравматизм. Их можно эксплуатировать в выработках меньшей высоты, а значит, и меньшей площади сечения. При этом надо иметь в виду, что аккумуляторные электровозы уступают контактным в мощности, скорости движения, они сложнее по конструкции, дороже и менее удобней в эксплуатации.

Важнейшим параметром электровоза является сцепной вес. Под ним понимают ту часть собственного веса электровоза, которая приходится на ведущие оси. У рудничных электровозов все оси ведущие, поэтому их сцепной вес равен полному конструктивному весу.

По сцепному весу электровозы подразделяют на легкие (до 50 кН), средние – от 50 до 140 кН и тяжелые – более 140 кН.

Из выпускаемых отечественной промышленностью на геологоразведочных работах применяют легкие электровозы АК-2У; 4,5АРП2М и 5АРВ-2 (АРВ – аккумуляторный, рудничный, взрывобезопасный; АРП – то же, повышенной надежности). Их сцепной вес составляет соответственно 20, 45 и 50 кН.

Жесткой базой называется расстояние между центрами передней и задней осей (для двухосных электровозов) или между центрами осей тележки (для четырехосных электровозов). Этот параметр задается из условия устойчивости электровоза и свободного его прохода по криволинейным участкам рельсового пути с малыми радиусами закруглений. Чем больше жесткая база, тем устойчивее электровоз и тем труднее он проходит по закруглениям.

К электрическому оборудованию аккумуляторного электровоза относятся: тяговые двигатели, аппаратура управления работой двигателей, аппаратура защиты силовых цепей и освещения, тяговые батареи и штепсельные соединения.

Основные параметры тягового двигателя можно определить по его электромеханической характеристике, представляющей собой зависимость силы тяги на ободе ведущих колес F, скорости движения электровоза v и КПД η от силы тока двигателя.

Номинальным режимом работы тяговых двигателей является часовой, при котором допускаемая температура обмоток двигателя достигается через один час его работы. В характеристике двигателя указывается часовая сила тяги F_ч, часовая скорость v_ч и часовой ток I_ч. Длительному режиму соответствует такой ток I_дл, при котором допускаемая температура обмоток достигается за неограниченно длительное время. Отношение I_дл/I_ч = 0,4ч0,45.

Техническая характеристика электровозов

Для аккумуляторных электровозов применяют батареи тяговых щелочных никель-железных аккумуляторов серии ТЖН. Щелочные аккумуляторы по сравнению с кислотными свинцовыми обладают большим сроком службы и большей механической прочностью и выносливостью в работе, простотой в обслуживании и способностью находиться длительное время в разряженном состоянии. Однако напряжение одного элемента у них более низкое, поэтому батареи щелочных аккумуляторов громоздки.

Цифры, стоящие перед буквами в обозначении типа аккумуляторной батареи, обозначают число отдельных элементов, соединенных в батареи последовательно, а цифры справа – номинальную емкость в ампер – часах.

Батареи располагают в батарейных ящиках и присоединяют к цепи электровоза с помощью штепсельных разъемов во взрывобезопасном исполнении.

Осмотр и ремонт электровозов производится в гаражах, расположенных в обособленных выработках. В зависимости от числа обслуживания электровозов гараж может иметь один или несколько заездов и не менее двух выходов. Гараж для аккумуляторных электровозов имеет отделения для стоянки, осмотра и ремонта и зарядное отделение, в котором расположены специальные столы для зарядки батарей. Гараж должен хорошо освещаться и проветриваться.

В камере, примыкающей к гаражу, размещается зарядная подстанция. Зарядку аккумуляторных батарей производят зарядными устройствами на кремниевых выпрямителях.

Вагонетки. Транспортирование грузов по рельсовым путям осуществляют в вагонетках. В зависимости от назначения они подразделяются на грузовые, пассажирские и специальные – для перевозки оборудования, материалов и т.д. Грузовые вагонетки предназначены для перевозки сыпучих грузов. По конструкции и способу разгрузки грузовые вагонетки делятся на следующие группы:

с глухим, жестко соединенным с рамой кузовом – типа ВГ; разгрузка производится в устройствах, называемых опрокидывателями;

с глухим опрокидным кузовом – тип ВО; разгрузка производится путем опрокидывания кузова;

с кузовом, шарнирно закрепленным на раме, и поднимающимся откидным бортом – тип ВБ; разгрузка производится при наклоне кузова и открыванию борта;

с кузовом, дно которого состоит из нескольких вращающихся секций, - тип ВД; разгрузка осуществляется через дно;

с кузовом, жестко соединенным с рамой, и донным скребковым конвейером, - тип ВК; разгрузка производится донным конвейером.

В геологоразведочной практике нашли применение только вагонетки первых двух типов.

Рельсовые пути. Основным техническим параметром рельсового пути является ширина рельсовой колеи, под которой понимают расстояние между внутренними гранями головок рельсов. В геологоразведочных горных выработках принята ширина колеи 600 мм. На горных предприятиях, кроме того, принимают также колею шириной 750 и 900 мм., а на поверхности шахт, как и на железнодорожном транспорте, широкую колею – 1524 мм.

Ширина колесной колеи, или ширина колесной пары, на 10 мм. меньше ширины рельсовой колеи, что исключает возможность зажатия реборд колес между рельсами.

Рельсовый путь состоит из нижнего и верхнего строений. В горных выработках нижним строением является почва выработки. К верхнему строению относятся балластный слой, шпалы, рельсы и скрепления.

В плане рельсовый путь представляет собой ряд прямолинейных и криволинейных участков. Для снижения сопротивления движению составов, уменьшение износа рельсов радиусы закруглений берутся по возможности большими с учетом величины жесткой базы подвижного состава и скорости движения. Согласно Правилам безопасности при геологоразведочных работах радиус закругления рельсовых путей должен быть при ручной откатки не менее семикратной величины наибольшей жесткой базы подвижного состава, а при электровозной откатке – не менее десятикратной.

Горные выработки, по которым производится откатка по рельсовым путям, проходятся с уклоном в сторону ствола шахты или устья. Уклоном рельсового пути называют отношение разности между уровнями головок рельсов в двух рассматриваемых точках к расстоянию между этими точками. Уклон измеряется тангенсом угла наклона пути и выражается десятичной дробью или в промилле (‰). Например, уклон i=0,003 или 3‰ означает, что разность уровней между двумя точками, расположенными на расстоянии 1 км., составляет 3 метра. Уклон пути выбирают таким образом, чтобы сопротивления движению груженого состава, движущегося к устью штольни или к околоствольному двору, были равны сопротивлениям движению порожнего состава. При равенстве этих двух величин уклон рельсового пути называют уклоном равного сопротивления. Откаточные пути в горизонтальных выработках должны иметь уклон 0,003 – 0,005.

Угол наклона пути или уклон, при котором необходимая сила тяги равна нулю, называется уклоном равновесия. Пути с уклоном, равным уклону равновесия, оборудуют, например, в околоствольных дворах, где вагонетки должны двигаться без применения усилий, самокатом.

Для обеспечения стока воды в водоотводную канавку почве выработки придается и поперечный уклон в пределах 0,01 – 0,02.

Рельсы изготавливают из специальной стали и подвергают термической обработке. В зависимости от назначения применяют рельсы различных типов. Тип рельса определяется массой одного метра рельса. Промышленностью выпускаются рельсы с массой 1 м. от 8 до 75 кг. Для откаток вагонеток вместимостью до 2 м³ применяются рельсы типа Р18 и Р24, при большей вместимости вагонеток на горных предприятиях – рельсы Р33 и Р38.

Для соединения рельсов друг с другом применяют накладки с болтами или сварку. Последнюю применяют на рельсовых путях со сроком службы не менее 5 лет. Зазор между концами рельсов на стыке должен быть не более 5 мм. Стык для обеспечения условий безударного перехода колеса с одного рельса на другой располагают между сближенными шпалами. Расстояние от стыка до оси стыковой шпалы должно быть не более 200 мм. Это требование необходимо выполнять при откатки вагонетками грузоподъемностью более 1,2 тонны. При использовании вагонеток меньшей грузоподъемности допускается располагать стык на шпале.

Рельсы укладывают на шпалы через подкладки, что обеспечивает увеличение опорной поверхности рельсов.

В горноразведочных выработках применяют деревянные, а иногда металлические шпалы. Деревянные шпалы, обычно сосновые, обладают достаточной механической прочностью, эластичностью, хорошим сцеплением с балластом. Но их недостатком является небольшой (до 3 лет) срок службы в подземных условиях. Пропитка шпал антисептиками (фтористым натрием, хлористым цинком, креозотовым маслом) увеличивает срок их службы до 10 лет и повышает прочность.

Расстояние между осями шпал должно быть не более одного метра при ручной откатке и не более 0,7 метра – при электровозной и канатной.

Для укладки стрелочных переводов применяют не шпалы, а брусья, имеющие различную длину. Для рельсовой колеи 600 мм. длина шпал равна 1200 мм., а длина брусьев – от 1300 до 3000 мм.

Крепление рельсов к шпалам и брусьям производят костылями.

Накладки, болты, подкладки и костыли должны соответствовать типу применяемых рельсов.

Балластный слой обеспечивает равномерную передачу давления на нижнее основание, сглаживает неровности почвы выработки, динамические нагрузки на колеса и рельсы. Балласт должен быть прочным, упругим, невлагоемким, неслеживающимся, хорошо дренировать воду и обеспечивать пропуск ее в водоотводную канавку.

Материалом для балласта может служить щебень крепких и средних крепости пород с крупностью кусков 20-70мм. или галька крупностью 20-40мм. Толщина балластного слоя под шпалой – не менее 100 мм. Пространство между шпалами засыпают балластом на 2/3 толщины шпалы.

Рельсовые пути соединяют между собой стрелочными переводами и съездами. Переводы делятся на односторонние (правые и левые) и симметричные, а съезды – на односторонние (правые и левые) и перекрестные.

Основным параметром стрелочного перевода является угол пересечения осей соединяемых путей. Угол перевода α определяет марку крестовины стрелочного перевода.

М = 2tg

В шахтных условиях применяют стрелочные переводы и съезды с маркой крестовины 1/2, 1/3, 1/4, 1/5. Чем больше марка крестовины, тем меньше длина стрелочного перевода и тем труднее вписывание подвижного состава.

Каждый тип стрелочного перевода или съезда имеет условное обозначение. Например, односторонний перевод для рельсовой колеи 600 мм. и рельсов Р24 с крестовиной марки 1/2 и радиусом переводной кривой 4 м. имеет обозначение ПО624-1/2-4.

При движении составов или отдельных вагонеток по криволинейным участкам возникает центробежная сила, которая прижимает реборды колес к наружному рельсу. Это способствует повышенному износу рельсов и колесных реборд, а также уменьшает устойчивость подвижного состава. Для исключения вредного влияния центробежной силы при настилки рельсового пути наружный рельс укладывается с превышением над внутренним путем увеличения толщины балластного слоя со стороны наружного рельса. Величина превышения устанавливается расчетом, а его минимальное значение для колеи 600 мм. составляет 10 мм.

Во избежание зажатия реборд между головками рельсов и значительного увеличения сопротивления движению, а также износа рельсовая колея уширяется в зависимости от величины жесткой базы подвижного состава на 5-20 мм. Уширение достигается передвижкой внутреннего рельса к центру кривой.

Параметры электровозной откатки

Максимальная сила тяги электровоза не может быть больше силы сцепления ведущих колес с рельсами (Н):

F = 1000Р_сц ψ = Мg ψ

где Р_сц – сцепной вес электровоза, кН; М – масса электровоза, приходящаяся на ведущие оси, кг.; g – ускорение свободного падения, м/с²; ψ – коэффициент сцепления колес с рельсами.

Допустимый вес груженого состава определяется из условия сцепления колес с рельсами, по нагреванию двигателей, по условию торможения на среднем уровне. По наименьшему из трех получаемых значений рассчитывают число вагонеток в составе.

Вес груженого состава из условия сцепления колес с рельсами (кН)

Q_uh = H + n G_uh = H + n (G+G₀) = 1000Р_сц ψ/(110a+ω_гр+i_c)

где Р – вес электровоза, Н; n – число вагонеток; G – вес груза в вагонетке, Н; G₀ – вес порожней вагонетки; а – ускорение при трогании (а_min = 0,03 м/с²); ω_гр – удельное сопротивление движению, Н/кН.

Сопротивление движению за счет уклона i_c численно равно уклону в промилле. Если уклон равен 3‰, то i_c = 3Н/кН.

Вес груженого состава (кН), исходя из условия нагревания двигателей (по длительной силе тяги),

Q_гр = Р+nG_гр = ,

где F_дл – сила тяги электровоза при длительном режиме работы, Н [находится на электромеханической характеристике двигателя электровоза и силе тока при длительном режиме (I_дл = 0,4I_ч)]; μ – коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателя при выполнении маневров, равный 1,4 при длине откатки от 1 до 1,5 км. и 1,1 при длине откатки более 2 км.; τ – относительная продолжительность движения:

τ = Т_дв/(Т_дв+Т_ман)

продолжительность движения (мин)

Т_дв = 2L/(60*0,75v_дл)

где L – расстояние откатки, м; 0,75 – коэффициент, учитывающий уменьшение скорости на закруглениях пути, при трогании, торможении и т.д.; v_дл – скорость при длительном режиме работы электровоза, м/с, определяется по I_дл и электромеханическая характеристика двигателей электровоза.

^*Для засоренных и плохо уложенных путей приведенные значения удельных сопротивлений в расчетах следует увеличить в 1,5 раза

Продолжительность маневров электровозов у мест погрузки и разгрузки вагонеток Т_ман зависит от числа вагонеток в составе и способов погрузки и разгрузки; определяется экспериментально или принимается приближенно равной 15 – 20 мин на один рейс.

Вес груженого состава по условию торможения на среднем уклоне (кН)

Q_гр = Р+nG_гр = 1000Р_тψ/(110а_т-ω_гр+i_с)

где Р_т – тормозной вес электровоза, принимается равным сцепному весу, кН; а_т – замедление при торможении, м/с².

В соответствии с Правилами безопасности тормозной путь на преобладающем уклоне при перевозке грузов l_т = 40 м. (Преобладающим уклоном считается наибольший по величине уклон протяженностью более 200 м., но не менее длины состава плюс длина тормозного пути, установленная ПБ). Поэтому

а_т = v_т²/(2l_т),

где v_т – скорость поезда в момент торможения, принимается равной v_дл.

Коэффициент сцепления ψ в данном случае принимается равным 0,12 – без подсыпки песка – и 0,17 – при торможении с подсыпкой песка.

По весу груженого состава определяется число вагонеток:

n=(Q_гр – Р)/(G+G₀)

Вес породы в вагонетке G (кН) определяется по формуле

G = 10^-3 k_н^ρ_н^gV

где k_н – коэффициент наполнения вагонеток, равный 0,9; ρ_н – насыпная плотность содержимого вагонетки (ρ_н = ρ/k_р), кг/м³; V – вместимость вагонетки.

Число рейсов электровоза, необходимая для откатки всей породы в одном цикле проходки выработки,

n_p=10^-3Sl_цρgη_в/(nG) =η_вk_pSl_ц/(k_НVn)

где η_в – коэффициент использования сечения выработки.

Сила тяги в период установившегося движения (Н):

для груженого состава

F_гр=(Р+nG_гр)(ω_гр-i_c);

для порожнего состава

F_пор= (Р+nG₀)(ω_пор+i_c)

Сила тяги, приходящаяся на один двигатель:

F_1гр= F_гр/n_дв;

F_1пор=F_пор/n_дв

где n_дв – число двигателей на электровозе.

Токи тяговых двигателей I_гр, I_пор и действительные скорости движения v_гр и v_пор определяются по найденным значениям F_гр и F_пор и электромеханической характеристике двигателя электровоза.

Время движения груженого и порожнего составов (мин):

Т_дв.гр = L/(60*0,75v_гр)

Т_дв.пор = L/(60*0,75v_пор)

Продолжительность рейса

Т_р = Т_гр + Т_пор+Т_ман

Эффективный ток двигателя (А)

I_эф =ω,

где ω = 1,15ч1,4 – коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения двигателей во время маневров.

Для нормальной работы электровоза необходимо, чтобы

I_эфдл ≈ 0,4 I_ч

Если это условие не выполняется, то число вагонеток в составе должно быть уменьшено.

Расход электроэнергии при откатки всей породы в одном цикле проходки выработки (кВт*ч)

Е = φn_длU_рn_p

где φ – коэффициент, учитывающий потери энергии во время маневров (φ = 1,1ч1,3); n_дл – число двигателей электровоза; U_р – среднее разрядное напряжение батареи, В.

Требования Правил безопасности при откатке по рельсовым путям.

При механизированной откатке по рельсовым путям на прямолинейных участках зазоры между наиболее выступающей частью подвижного состава и крепью (боком) выработки или размещенным в выработке оборудованием и трубопроводами должны быть с одной стороны не менее 0,7 метров (для свободного прохода людей), а с другой – не менее 0,25 метров.

Вагонетки, оставленные на рельсовых путях, должны быть заторможены стопорными башмаками. Постановку сошедших с рельсов вагонеток, электровозов и другого оборудования необходимо производить с помощью домкратов и самоставов.

Не допускается сцепка и расцепка вагонеток на ходу.

Эксплуатация электровозов должна осуществляться в строгом соответствии с Правилами безопасности и инструкцией по уходу и эксплуатации завода-изготовителя.

7.2. Расчет компрессорного хозяйства.

Производительность компрессора измеряется количеством свободного (приведенного к нормальным условиям, т.е. давлению 760 мм.рт.ст. и температуре 0⁰С) воздуха (м³/мин) всасываемого за 1 минуту. В многоступенчатых компрессорах производительность определяется количеством свободного воздуха, всасываемого цилиндром низкого давления.

Компрессорные установки бывают стационарные и передвижные. Они состоят из собственно компрессора, двигателя, воздухосборника, устройства для охлаждения, пусковой, контрольной и защитной аппаратуры.

Обычно более производительные стационарные компрессорные установки монтируются на неподвижных фундаментах; передвижные компрессорные установки монтируются на прицепных тележках, автомашинах или на рамах-салазках. На геологоразведочных работах применяются главным образом передвижные компрессорные установки производительностью до 10 м³/мин. В разведочных партиях, осуществляющих значительные объемы горных работ, применяется стационарные компрессорные установки производительностью до 20 м³/мин и реже более.

Технические характеристики стационарных компрессоров

Производительность компрессора Q определяется суммарным расходом сжатого воздуха всеми потребителями Q₁ и потерями его в результате утечек из-за неплотности воздухопровода Q₂

Q = Q₁+Q₂, м³/мин;

Q₁ = (m_1*q₁+ m_2*q₂ +…+ m_i*q_i)K₁*K₂*K₃

где m – количество однотипных потребителей сжатого воздуха; q – расход воздуха однотипными потребителями; K₁ – коэффициент одновременности работы машин, потребляющих сжатый воздух; К₂ – коэффициент износа машин; К₃ – коэффициент, зависящий от превышения места работы компрессора над уровнем моря.

В зависимости от числа одновременно работающих машин рекомендуется принимать следующие значения коэффициента К₁:

число одновременно работающих машин – 1 2 3 4 5 6

значение коэффициента К₁ - 1 0,9 0,9 0,85 0,82 0,80

Значение коэффициента К₂ для машин средней изношенности принимаются следующие:

для перфораторов и отбойных молотков К₂=1,15

для пневматических двигателей К₂=1,10

А.С.Ильичев для К₃ рекомендует принимать следующие значения:

Утечку воздуха при движении по трубам можно принимать равной 1,5 м³/мин на 1000 метров трубопровода: Q₂ = 1,5 , м³/мин.

где L – суммарная длина трубопровода, м.

Воздухосборники. Воздух в поршневых компрессорах сжимается отдельными порциями в связи с чем происходит колебание давления (цульсация) сжатого воздуха. Для уменьшения этих колебаний, неблагоприятно отражающихся на работе бурильных машин, между компрессором и воздухопроводной магистралью устанавливают воздухосборники. Воздухосборники (металлические резервуары) изготавливают из листовой стали. Они снабжены предохранительными клапанами и кранами для спуска масла и воды.

Емкость воздухосборника U_сбор определяется в зависимости от производительности компрессора Q, м³/мин. Для ее определения рекомендуются следующие формулы:

1. При крупных стационарных компрессорах (Q более 30 м³/мин) U_сбор = 1,6, м³;

2. При средних компрессорах (Q от 10 до 30 м³/мин) U_сбор = (1,8-1,0)Х, м³;

3. При малых компрессорах (Q до 9 м³/мин) U_сбор = (0,3-0,5), м³;

4. При передвижных компрессорах (Q от 1,5до 9 м³/мин) U_сбор = (0,15-0,25), м³;

Воздухопровод состоит из стальных гладких бесшовных труб, соединенных при помощи фланцев или муфт, а иногда сваркой. При трубах большого диаметра используется фланцевое соединение; в качестве уплотняющих прокладок применяют клингерит, резину или картон, предварительно размягченным в воде и вываренный в кипяченой олифе.

Воздухопровод прокладывается с уклоном 0,003 – 0,005 в сторону движения сжатого воздуха, чтобы обеспечить сток конденсирующейся воды. Для удаления воды в воздухопроводе устанавливают водоотделители с кранами.

Трубопроводы малых и средних диаметров обычно прокладывают на металлических кручьях, костылях или подвесках. Крючья и костыли забивают либо в деревянную крепь, либо в пробки, забитые в короткие шпуры в стенках выработок. Трубопроводы большого диаметра укладывают на деревянных или бетонных прокладках по почве выработки. В вертикальных выработках воздухопроводные трубы подвешивают на хомутах, прикрепленных к крепи или к расстрелам.

Техническая характеристика передвижных компрессорных установок

Техническая характеристика труб для канализации сжатого воздуха

При разведке месторождений в условиях Крайнего Севера и в районах устойчивой мерзлоты следует принимать меры против обмерзания труб изнутри. Положительные результаты дает предварительное осушение воздуха в последовательно установленных промежуточных воздухосборниках.

Непосредственно к бурильным машинам сжатый воздух поступает по резиновым шлангам, рассчитанным на давление до 10 ати. Шланги присоединяют к штуцеру на конце воздухопровода.

Для перекрытия поступления воздуха в шланг на конце воздухопровода устанавливается кран. При одновременной работе нескольких бурильных машин в конце воздухопровода ставят воздухораспределитель (паук), имеющий несколько ответвлений – штуцеров с вентилями, к которым присоединяются шланги бурильных машин.

При проведение горных выработок применяют воздухо- и водораспределительные батареи, представляющие собой два жестко соединенных цилиндра (отрезка трубы). В один из цилиндров поступает сжатый воздух, в другой – вода. Цилиндры снабжены патрубками с резьбой для присоединения к ним шлангов, идущих к перфораторам. Для удобства водяным и воздушным штуцерам присваивают номера, одинаковые с бурильными машинами.

Сжатый воздух поступает к бурильным машинам по резиновым шлангам с внутренним диаметром 19 и 25 мм. Шланги бывают обычные и бронированные, последние имеют более продолжительный срок службы. Отдельные отрезки шлангов сращивают при помощи двухсторонних ниппелей или специальных быстроразъемных гаек. Можно также применять резьбовой ниппель с соединительной муфтой.

Шланг присоединяется к бурильной машине или к концу воздухопровода при помощи конусного ниппеля с накидной гайкой или штуцером.

Состояние воздухопровода оказывает большое влияние на производительность бурения шпуров и уборку породы пневматическими машинами. Производительность пневматических машин часто снижается в связи с недостаточным давлением сжатого воздуха у забоя, что вызывается большими потерями давления в воздухопроводе. Утечка воздуха через неплотности соединений в стыках труб, излишнее количество арматуры (колено, тройники, вентили и др.), и недостаточное сечение воздухопроводных труб являются основными причинами низкого давления воздуха у забоев. Значительные потери давления происходят в изношенных шлангах, в связи с чем длина их должна быть по возможности минимальной (не более 20 метров).

Техническая характеристика гибких шлангов

Чтобы уменьшите сопротивление движения воздуха по трубам, на главной магистрали обычно укладывают трубы большого диаметра – от 100 до 250 мм. По мере разветвления воздухопровода диаметр труб уменьшается.

Диаметр воздухопроводных труб должны соответствовать количеству протекающего по ним воздуха. Диаметры труб и потери давления воздуха в них можно определить по формулам, рекомендуемым А.П. Германом. Для расчета диаметров труб используют формулу

d=400

где d – диаметр труб, мм.; ΔР- потери давления, кгс/м²; l_э – полная длина участка воздухопровода, для которого определяется диаметр труб и потери в них давления (суммарная длина прямых участков и эквивалентной длины арматуры: колен, вентилей и т.п.), м.; Q_сж – расход сжатого воздуха, м³/сек.

Пересчет расхода воздуха потребителями, т.е. свободного воздуха Q (м³ /мин), на расход воздуха в сжатом состоянии производят по формуле

Q_сж = м³ /сек

где Р – давление воздуха, ати.

Полагая, что потери давления на 1 км. труб составляют 0,3 – 0,6 ати. (что соответствует 3-6 кг/м² на 1 метр), определяют необходимый диаметр труб; округлив его до ближайшего стандартного размера труб, находят истинную потерю давления в трубах.

Для ориентировочного расчета диаметр воздухопровода можно определить по формуле

d = 20, мм.

где Q – количество воздуха, протекающего через воздухопровод на данном участке, м³/мин

Эквивалентная длина основных деталей арматуры, м.

Зависимость между диаметром труб, длиной воздухопровода и количеством передаваемого воздуха

7.3. Освещение горных выработок.

Некоторые сведения о свете. Нормы освещенности.

Рациональное освещение горных выработок имеет важное значение для создания нормальных условий труда. Правильно выполненное освещение снижает утомляемость работающих и способствует повышению производительности и безопасности труда.

Основной светотехнической величиной, используемой для оценки качества освещения, является освещенность Е, под которой понимается отношение светового потока к площади освещаемой поверхности. Освещенность оценивается в люксах (лк) и измеряется специальными приборами, называемыми люксметрами. Наиболее широко распространены фотоэлектрические люксметры.

Для оценки зрительного восприятия, освещаемого объекта используются светотехническая величина, называемая светимостью. Светимость R определяется как отношение светового потока, испускаемого светящейся поверхностью, к площади этой поверхности. Измеряется светимость, так же как освещенность, в люксах. Если освещенность учитывает падающий световой поток, то светимость – только отраженный или пропускаемый (преломленный). В подземных условиях светимость горных пород и других объектов обусловлена в основном их отражающей способностью, оцениваемой коэффициентом отражения ρ. В зависимости от величины коэффициента отражения горных пород их светимость изменяется в 15-20 раз. Например, путем побелки коэффициент отражения поверхности выработок можно увеличить с 0,02 – 0,08 до 0,4 – 0,5.

Зависимость между светимостью и освещенностью выражается формулой

R=ρЕ

Отражение света может быть рассеянным и зеркальным. Большое практическое значение имеет коэффициент рассеянного отражения.

Под блескостью понимается специфическое свойство ярко освещенной поверхности вызывать ослепление, или дезадаптацию, наблюдателя. Различают прямую блескость, вызываемую непосредственно источником света (головного светильника, прожектора и т.д.), и косвенную, связанную с наличием зеркально отражающих поверхностей.

Основными мерами защиты от блеска в горных выработках являются использование слабоматовых стекол в электрических светильниках и расположение светильников не менее чем на 30⁰ выше оси зрения.

Освещение в горных выработках должно соответствовать нормам освещенности, устанавливаемым Правилами безопасности.

Светильники для горных выработок

Для освещения горных выработок применяют сетевые электрические и индивидуальные светильники. Кроме того, некоторые типы забойных машин и все электровозы имеют осветительные фары.

Для сетевого освещения применяют стационарные или переносные светильники. Светильником, или осветительным прибором, называется лампа с дополняющей ее осветительной арматурой. предназначенной для сосредоточения светового потока в нужном направлении, защиты глаз работающих от чрезмерной яркости отдельных элементов лампы, защиты колбы лампы от механических повреждений, исключения воспламенения и взрывов горючих газа и пыли.

У светильников с люминесцентными лампами светоотдача в 4-5 раз и срок службы в 2-2,5 раза выше, чем у светильников с лампами накаливания.

Светильник в нормальном исполнении состоит из металлического корпуса, стеклянного защитного колпака, защитной металлической сетки, крючка для подвески, питающего кабеля и нажимного винта, обеспечивающего хорошее уплотнение между стеклянным колпаком и корпусом.

Светильники во взрывозащищенном исполнении отличаются конструктивными элементами, отключающими лампы в момент разрушения ее колбы, защитного колпака или при проникновении в светильник воздуха.

Для освещения забоя стволов шахт при проходке применяются проходческие светильники повышенной надежности ППН-500 и светильники в нормальном исполнении ПНН-500.

Индукционные переносные светильники с лампами накаливания удобны тем, что подключаются к сети без разделки осветительного кабеля.

Индивидуальные светильники.

Каждый, кто спускается в шахту, шурф или идет в штольни, должен иметь индивидуальный переносной светильник. Индивидуальные светильники по источнику света подразделяются на электрические аккумуляторные и пламенные – бензиновые и ацетиленовые. На подземных горноразведочных работах применяют преимущественно электрические индивидуальные светильники. По конструктивному исполнению они могут быть головными или ручными. Головной светильник состоит из аккумулятора, подвешиваемого на поясном ремне, и осветительной фарой, размещаемой на шахтерской каске. Фара постоянно соединена с аккумулятором электропроводным кабелем. Лампа фары имеет две нити накала – основную и резервную. Переключатель («основная нить» - «выключено» - «резервная нить») расположен на фаре. Аккумуляторы применяются щелочные или кислотные. Щелочные аккумуляторы менее чувствительнее к сотрясениям и имеют большой срок службы, чем кислотные. Кислотные аккумуляторы отличаются меньшей массой и стоимостью при одинаковой емкости со щелочными.

В ручном аккумуляторном светильнике осветительная фара смонтирована непосредственно на корпусе, где размещается аккумулятор.

Ручные светильники применяются значительно реже, чем головные.

Аккумуляторные светильники обеспечивают горение ламп в течении 10 часов. Зарядка аккумуляторов осуществляется от зарядных станциях, обеспечивающих зарядное напряжение, равное 4,4 – 5,2 В.

На горноразведочных работах благодаря простоте конструкции и яркому пламени в выработках, неопасных по газу или пыли, еще применяются ацетиленовые (карбидные) лампы. Принцип их работы основан на сгорание ацетилена, которая образуется в нижнем бачке лампы вследствие разложения водой карбида кальция. Вода поступает из верхнего бочка каплями по тонкой трубочке. Поступление воды в нижний бочек и, следовательно, количество образующегося ацетилена и световой поток лампы регулируются специальным винтом.

Ламповые.

Ламповая представляет собой помещение в административно-бытовом комбинате, где хранятся индивидуальные светильники, а также самоспасатели и респираторы. В ламповых светильники приводятся в рабочее состояние, выдаются спускающимся в горные выработки и принимаются после выхода из них. Число исправных светильников должно быть на 10% больше списочного состава подземных трудящихся.

Требования Правил безопасности при организации освещения в горных выработках.

Для сетевого освещения в горных выработках в стационарными светильниками с лампами накаливания разрешается применять линейное напряжения 127 В. Линейное напряжение 220 В допускается для стационарного люминесцентного освещения.

Для питания переносных ручных светильников можно применять напряжение не выше 42 В, а при работе в сырых помещениях, где работа связана с прикосновением к токопроводящим поверхностям, - не выше 12 В. Питание светильников напряжение 42 В и ниже необходимо производить от трансформаторов с раздельными обмотками первичного и вторичного напряжений.

Применение автотрансформаторов для этой цели не допускается.

Ламповые являются производственными помещениями, опасными в отношении взрывов и пожаров. Это связано с выделением водорода при зарядке аккумуляторов, ацетилена при нарушении герметичности тары с карбидом кальция и при заправке им светильников, а также с использованием бензина для бензиновых светильников. Взрывоопасными являются объемные концентрации водорода – более 4%, ацетилена – более 2,5%, паров бензина – более 2,6%. В связи с этим в ламповых запрещено пользоваться открытым огнем и курить, а в помещении для аккумуляторных батарей, кроме того, пользоваться электронагревательными приборами и аппаратами, могущими давать искру.

В помещениях ламповых оборудуется приточно-вытяжная вентиляция.

Каждое аккумуляторное помещение обеспечивается соответствующими измерительными приборами, защитными приспособлениями и нейтрализующими растворами.

В ламповой оборудуются аптечки, укомплектованные необходимыми средствами оказания первой помощи. Там же должны находиться средства пожаротушения.

При получении светильника необходимо лично удостовериться в его исправности, а при обнаружении неисправности его следует вернуть и взамен получить другой. Правилами безопасности запрещается передвижение людей по выработкам и производство работ без включенного индивидуального светильника.

7.4. Расчет водоотливных установок

Водоотливом называется комплекс мер по удалению воды, поступающей в горные выработки из водоносных пород, на поверхность. В горных породах вода накапливается вследствие наличия в них естественных пустот (пор, трещин, каверн и т.д.) или искусственных полостей, образовавшихся в процессе ведения горных работ.

Подземные воды подразделяются на напорные и безнапорные (грунтовые). Безнапорными являются воды первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое, имеющие свободные, т.е. находящуюся под атмосферным давлением, поверхность. К напорным относятся подземные воды в водоносных пастах, изолируемых слабопроницаемыми горными породами.

Вода в горных породах накапливается вследствие инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации из поверхностных водоемом или может быть глубинной, т.е. поднимающейся из глубоких частей литосферы.

На небольших глубинах циркулируют обычно пресные или слабоминерализованные подземные воды, а глубокие горные выработки вскрывают высокоминерализованные воды и рассолы. В связи с этим шахтные воды в большинстве случаев являются агрессивными, т.е. способными вызывать, например, коррозию металлических частей горного оборудования.

На степень обводненности месторождения оказывают влияние его географическое положение, климатические условия и форма рельефа земной поверхности, стратиграфия и тектоника района, глубина и условия залегания полезного ископаемого, литологический состав, взаимосвязь водопроницаемых и водоупорных пород и ряд других факторов. Например, с глубиной обводненность горных пород уменьшается, т.к. снижается их пористость и трещинная пустотность.

Водоприток в горные выработки оценивается количеством притекающей в них единицу времени воды (м³ /ч). Водопритоки зависят от степени обводненности месторождения, напора воды, времени года, положения выработки относительно вскрываемых ею водоносных пород (вкрест простирания, по простиранию и т.д.) и дренирующей способности породы на поверхностях горной выработки. Водоприток в отдельные горные выработки может достигать нескольких десятков кубометров в час, а в целом по шахте – сотен и даже тысяч кубометров.

Расчет возможных притоков воды в горные выработки методами, основанными на динамике подземных вод, может дать лишь ориентировочные результаты, поскольку водопритоки зависят от комплекса непостоянных во времени факторов. Более точные данные получают путем проведения опытных откачек из разведочных скважин.

Водоотлив при проходке наклонных и горизонтальных выработок.

Для улавливания воды при проведении наклонных выработок в их почве через каждые 5-10 метров оборудуются поперечные канавки, из которых вода поступает в продольную канавку, а затем в водосборник. Туда же откачивается вода из забоя забойным насосом. С помощью горизонтального стационарного насоса далее вода откачивается непосредственно на поверхность или подается к промежуточному водосборнику.

Забойные насосы устанавливают горизонтально на специальных рамах, оборудованных полозьями или колесами, а также на переносных полках.

По выработкам насоса перемещают на салазках или на колесах по рельсовым путям с помощью канатов и лебедок, устанавливаемых на поверхности или в камере промежуточной насосной станции.

Нагнетательный трубопровод насоса периодически наращивают по мере углубки выработки. С этой целью насос соединяют с напорным трубопроводом гибким рукавом.

При небольших водопритоках в наклонные выработки, также как и при проведении вертикальных выработок, вода может удаляться вместе с породой в вагонетках или скипах.

Водоотлив из горизонтальных выработок осуществляется с помощью водоотливных канавок. Для обеспечения движения воды по канавкам самотеком (а также для улучшения условий транспортирования грузов) почве выработки придается продольный уклон от 0,002 до 0,005. Для стока воды в канавку почва должна иметь также поперечный уклон не менее 0,002.

В общем случае площадь поперечного сечения канавки (м²) определяется по формуле

S=Q/(vk)

где Q – приток воды по всей выработки, м³/сек; v – средняя скорость движения воды в канавке (при уклоне 0,003 v=0,5 м/с); k=0,75 – коэффициент, учитывающий допускаемый уровень воды в канавке.

При площади сечения канавки около 0,05 м² она обеспечивает водоотлив при водопритоке до 60-70 м³/ч.

В процессе проведения штолен и других выработок из них на отметки выше устья штольни вода по канавке вытекает непосредственно на поверхность, а при проведении других выработок она стекает по канавкам горизонтальных выработок к водосборнику шурфа или ствола, откуда откачивается насосами на поверхность.

VII Условия безопасной эксплуатации бурильного оборудования.

Перед бурением шпуров проходчик обязан осмотреть забой и обобрать кровлю, забой и бока выработки от отслоившихся кусков породы, проверить надежность крепления выработки и при необходимости установить временную крепь, а также проверить исправность бурильного оборудования путем опробования. Присоединение шлангов, идущих от воздушной и водяной магистралей к бурильной машине, должно производиться при закрытых вентилях. Отсоединять шланги от машин, не перекрыв подачу воды и воздуха на магистрали, запрещается. Крепление штуцера с накидной гайкой к шлангу должно производиться с помощью хомутов. Запрещается производить бурение без промывки шпуров или применение других надежных средств для пылеподавления и улавливания пыли, обеспечивающих снижение запыленности до предельно допустимых концентраций.

При забуривании и бурении шпуров перфораторами и электросверлами запрещается браться руками за буровую штангу. При забуривании необходимо применять короткий забурник (штангу). Перфораторы должны иметь виброгасящую каретку-рукоятку, которая снижает вибрацию до санитарных норм. Виброгасящую каретку необходимо периодически осматривать и смазывать. Наиболее действенной мерой защиты проходчиков от вибрации является переход на бурение шпуров переносными бурильными установками УПБ-1 или ЛПК-IV вместо перфораторов на пневмоподдержке, а также применение самоходных бурильных установок. При работе на таком оборудовании рабочий полностью защищен от вибрации.

Во время работы бурильных машин, особенно в момент забуривания и продувки шпуров, возникает опасность травмирования глаз бурильщиков отлетающими осколками породы и бурового шлама. Поэтому при выполнении этих операций необходимо одевать защитные очки или предохранительные щитки из плексигласа.

При бурении шпуров бурильной установкой последняя должна быть тщательно раскреплена на рельсах.

Запрещается забуривать в «стаканы» (донные части шпуров после взрыва), а также бурить шпуры в забоях при наличии невзорвавшихся зарядов (отказов), кроме случаев, связанных с ликвидацией этих зарядов. Бурение шпуров для ликвидации невзорвавшихся зарядов должно производиться в соответствии с требованиями «Единых правил безопасности при взрывных работах».

Извлечение из шпуров заклинившихся буровых штанг необходимо производить только с помощью специальных ключей.

При работе на бурильных установках вращательного бурения типа БУЭ-1 необходимо обеспечивать меры электробезопасности. Заземление электрической бурильной машины осуществляется при помощи четвертой жилы гибкого кабеля. Бурильщики должны пользоваться резиновыми перчатками.

Транспортирование породы на поверхность

Горную породу, извлекаемую при проходке выработок на поверхность, необходимо перемещать от устья выработок до отвалов, а полезное ископаемое – до погрузочных бункеров или складов.

При проходке разведочных шурфов с использованием шурфопроходческих кранов породу от устья до отвалов перемещают в бадье при повороте стрелы крана. Если вместимости отвала оказывается недостаточно, то породу из отвала периодически перемещают бульдозером.

При проходке глубоких шурфов и разведочных стволов шахт порода, выгруженная из бадьи по наклонному желобу поступает в кузов автосамосвала или, реже, в вагонетку. Применение автосамосвалов обеспечивает высокую степень маневренности транспорта и хорошие технико-экономические показатели. Возможность использования самосвалов практически не зависит от протяженности и профиля пути. Разгрузка самосвалов производится в отведенную для этой цели балку или овраг, а при ровном рельефе формирование отвала производят с помощью бульдозера, который периодически разравнивает высыпанную из самосвалов породы, образуя горизонтальные слои.

На горных предприятиях для перемещения породы в отвал используют также конвейеры, скреперные установки и канатные транспортные устройства, в том числе подвесные дороги; полезное ископаемое транспортируется в основном с помощью конвейеров.

При проходке разведочных штолен породные отвалы располагают таким образом, чтобы транспортирование по ним горной породы осуществлялось в тех же транспортных средствах, что и по выработке. В связи с этим для разгрузки вагонеток часто применяют не только круговые, но и боковые и иногда лобовые опрокидыватели.

При проходке коротких разведочных штолен со скреперной уборкой породы скрепер перемещает породу непосредственно в отвал, располагаемый у устья штольни.

Требования Правил безопасности при погрузки породы.

Машины для погрузки породы работают в специфических условиях, в связи с чем при их эксплуатации предъявляются повышенные требования к соблюдению правил безопасности.

К управлению погрузочными, погрузочно-транспортными машинами и скреперными установками допускаются только лица, имеющие специальные удостоверения и прошедшие специальный инструктаж по безопасному применению оборудования с дизельными двигателями, если такое оборудование применяется в подземных условиях.

Перед началом работы погрузочной машины необходимо осмотреть крепь выработки и, если требуется, исправить ее. Приступать к работе можно только после приведения забоя в безопасное состояние, т.е. после удаления с боков и кровли выработки нависающих кусков породы. Необходимо проверить состояние рельсового пути и маневровых устройств.

Во время работы машины с пневмоприводом необходимо тщательно следить за креплением воздухоподводящего шланга на машине и магистральном трубопроводе, а на машинах с электроприводом – за состоянием заземления машины. Работающие на машине обязаны следить за тем, чтобы воздухоподводящий шланг или силовой кабель не попал под ходовую часть машины или другого оборудования.

В процессе работы машины не разрешается находиться впереди погрузочной машины в радиусе черпания ковша и стоять вблизи ковша в момент разгрузки, производить прицепку и отцепку вагонеток, ремонт, осмотр или чистку машины, работать под поднятым ковшом или освобождать руками куски породы из-под ковша погрузочной машины или скрепера.

Скреперную лебедку перед началом эксплуатации необходимо расположить под прямым углом к оси выработки и надежно закрепить анкерными болтами. Поддерживающие блоки для хвостового каната располагают через 15-20 метров. Все вращающиеся детали лебедки должны быть ограждены, а на случай обрыва каната перед лебедкой устанавливают предохранительные щитки. Корпус лебедки надежно заземляется.

Скреперование должно вестись при хорошем освещении скреперной дорожки и рабочего места у лебедки.

При работе скреперной установки запрещается производить смазку блоков и лебедки, браться руками за канат и другие подвижные детали установки, выходить на скреперную дорожку.

В время уборки породы пневматическими грейферными грузчиками запрещается:

производить осмотр и ремонт грейфера при наличии сжатого воздуха в пневмокоммуникации грейфера;

стоять вблизи бадьи в момент разгрузки грейфера;

производить уборку породы в местах забоя, где остались невзорвавшиеся шпуровые заряды;

использовать грейфер для выдергивания заклинившихся в шпурах буров или для перемещения бадей по забою ствола.

Во избежание падения кусков породы из бадей при подъеме они должны недогружаться на 100 мм до верхней кромки борта. Запрещается использование бадей, на борту которых отсутствуют предохранительные кулачки (по два с каждой стороны) для поддержания опущенной душки на высоте не менее 40 мм от борта бадьи.

Нельзя оставлять бадью в подвешенном состоянии, ее необходимо выдать на поверхность или оставить в забое.

Требования Правил безопасности при организации освещения в горных выработках.

Для сетевого освещения в горных выработках в стационарными светильниками с лампами накаливания разрешается применять линейное напряжения 127 В. Линейное напряжение 220 В допускается для стационарного люминесцентного освещения.

Для питания переносных ручных светильников можно применять напряжение не выше 42 В, а при работе в сырых помещениях, где работа связана с прикосновением к токопроводящим поверхностям, - не выше 12 В. Питание светильников напряжение 42 В и ниже необходимо производить от трансформаторов с раздельными обмотками первичного и вторичного напряжений.

Применение автотрансформаторов для этой цели не допускается.

Ламповые являются производственными помещениями, опасными в отношении взрывов и пожаров. Это связано с выделением водорода при зарядке аккумуляторов, ацетилена при нарушении герметичности тары с карбидом кальция и при заправке им светильников, а также с использованием бензина для бензиновых светильников. Взрывоопасными являются объемные концентрации водорода – более 4%, ацетилена – более 2,5%, паров бензина – более 2,6%. В связи с этим в ламповых запрещено пользоваться открытым огнем и курить, а в помещении для аккумуляторных батарей, кроме того, пользоваться электронагревательными приборами и аппаратами, могущими давать искру.

В помещениях ламповых оборудуется приточно-вытяжная вентиляция.

Каждое аккумуляторное помещение обеспечивается соответствующими измерительными приборами, защитными приспособлениями и нейтрализующими растворами.

В ламповой оборудуются аптечки, укомплектованные необходимыми средствами оказания первой помощи. Там же должны находиться средства пожаротушения.

При получении светильника необходимо лично удостовериться в его исправности, а при обнаружении неисправности его следует вернуть и взамен получить другой. Правилами безопасности запрещается передвижение людей по выработкам и производство работ без включенного индивидуального светильника.

Основные требования Правил безопасности по водоотливу при проведению горных выработок.

Поступление воды в забой выработки в значительной степени может быть вызвано поверхностными водами. Для предупреждения этого явления вокруг устья выработок устраивают водоотводные канавки.

При проходке разведочных стволов шахт и шурфов применяются обычно 1 или 2 рабочих подвесных насосов. Еще один насос является резервным. Он должен находиться на поверхности вблизи устья выработки. Необходимо, чтобы суммарная производительность рабочих проходческих насосов была в 1,5-2 раза больше ожидаемого максимального водопритока.

Водоотливные установки при проведении выработок должны осматриваться не реже одного раза в сутки специально назначаемыми лицами.

Вода, выдаваемая из горных выработок на поверхность, может использоваться для технических целей. Однако для этого, а также с целью исключения загрязнения окружающей среды ее предварительно подвергают физико-химическому и бактериологическому анализу. Периодичность проверки соответствие ее санитарным требованиям – не реже одного раза в полугодие.

Правила безопасности при обращении с ВВ

Основные правила обращения с ВВ изложены в Единых правилах безопасности при взрывных работах. Применяемые промышленные ВВ должны быть безопасны в обращении и малочувствительны к удару, трению, искрам и т.д., и тем не менее при любых операциях с ВВ необходимо соблюдать максимальную осторожность – не допускать ударов, толчков и трений по ВВ или поверхностям, покрытым ими, запрещается также толкать, бросать, волочить, перекатывать (кантовать) и ударять ящики (тару) с ВМ.

ВВ являются пожароопасными веществами, а поэтому следует уделять особое внимание обеспечению противопожарных мероприятий. При обращении с ВМ запрещается курить, иметь при себе курительные принадлежности, а также применять открытый огонь на расстояние менее чем 100 метров от места расположения ВМ. В присутствии ВВ нельзя производить ремонтные работы. При всех других работах необходимо пользоваться подручным инструментом, не дающим искры. При загорании ВВ для ликвидации очагов возгорания рекомендуется применять распыленную воду, пенные и углекислотные огнетушители. Следует помнить, что тушение больших количеств ВВ сопряжено с опасностями. Поэтому в случае невозможности ликвидировать первоначальный очаг огня необходимо срочно укрыться в надежном месте.

Выполняя операции взрывного комплекса работ, человек неизбежно находится в непосредственном контакте с ВВ. Особенно осторожно следует обращаться с порошкообразными нитроглицериновыми ВВ, которые характеризуются повышенной токсичностью и оказывают вредное воздействие на кожный покров. Все работы с этими ВВ следует выполнять в перчатках. С целью предохранения дыхательных путей необходимо работать в респираторе. Рабочее место должно хорошо проветриваться, и содержание пыли ВВ не должно содержать предельно допустимой концентрации.

Следует иметь в виду, что при погрузочно-разгрузочных работах и в процессе заряжания образующаяся пыль ВВ может являться взрывоопасным. В этих случаях следует применять пылеулавливающие устройства.

Как уже отмечалось, некоторые промышленные ВВ склонны к слеживанию и увлажнению. Запрещается применять на взрывных работах слежавшиеся (не поддающиеся размятию руками) порошкообразные амиачно-селитренные ВВ (за исключением зарядов на открытых работах) и ВВ, увлажненные более установленной нормы. В отдельных случаях слежавшиеся и не поддающиеся размятию порошкообразные амиачно-селитренные ВВ, не содержащие гексогена или жидких нитроэфиров, могут быть измельчены специально проинструктированными рабочими. Такие ВВ могут быть использованы на открытых горных работах или шахтах, не опасных по газу или пыли.

Работа с дымным порохом в местах его хранения должна производиться в обуви, не имеющей металлических гвоздей.

При пневматическом заряжании и пневмотранспортировании гранулированных ВВ в определенных условиях они способны электризоваться, что может стать причиной вспышки пыли ВВ или самого ВВ. Поэтому следует строго соблюдать правила защиты от статического электричества. ВВ, используемые при пневматическом заряжании, следует пропускать через специальные контрольные сетки для улавливания посторонних предметов и слежавшихся комков ВВ.

Транспортировании ВВ должно осуществляться в строгом соответствии с «Инструкцией по транспортированию ВМ».

IX Перечень оборудования материалов необходимых на проведенную выработку:

1. Крепежные рамы

2. Бурильная машина

3. Бур

4. Шпуры

5. ВВ

6. Вентиляторы

7. Погрузочные машины

8. Скреперные лебедки

9. Скрепер

10. Канаты

11.Грейферы

12. Бадьи

13. Грейферный грузчик

14. Перегружатель

15. Электровоз

16. Вагонетки

17. Рельсы

18. Костыли

19. Шпалы

20. Аккумуляторы

21. Брусья

22. Компрессоры

23. Шланги

24. Силовые кабели

25. Арматура

26. Трубы

27. Лампы

28. Светильники

29. Водоотливные установки

ЗАДАНИЕ

На курсовую аттестационную работу студентки

НГРК в 2004 учебном году

Содержание курсового проекта:

I Исходные данные

1.1 Геологические данные (справочник геолога и минералогии и петрографии)

1.2 Геологический разрез

1.3 Назначение выработки, срок ее службы

II Выбор горнопроходческого оборудования и механизмов и определения поперечного сечения выработки в свету.

III Крепление выработки

3.1 Расчет величины горного давления

3.2 Выбор материала крепи и ее расчет

3.3 Определение размера выработки в «черне» и «проходке»

3.4 Определение расхода крепежного материала на один погонный метр выработки и на всю выработку

IV Буровзрывные работы

4.1 Выбор машины для бурения шпуров и инструмента к ней

4.2 Выбор в.в., кол-во шпуров, тип вруба, кол-во в.в.

4.3 Выбор способа взрывания и средств взрывания

4.4 Расчет показателей по ожидаемым результатам взрыва

4.5 Расположение шпуров на пл-ти забоя

V Расчет паспорта вентиляции

5.1 Выбор обоснование схемы проветривания

5.2 Расчет необходимого кол-ва воздуха по скорости течения вентиляционной струи, по расходу в.в. (по газообильности)

5.3 Выбор вентилятора, вентиляционных труб

5.4 Монтаж вентиляционного оборудования

VI Организация работ

6.1 Исходные данные

6.2 Расчет кол-ва человека-смен на горнопроходческий процесс

6.3 Расчет времени на горнопроходческий цикл

6.4 Описание горнопроходческого цикла

VII Вспомогательные работы

7.1 Расчет погрузочных средств электровозной откатки

7.2 Расчет компрессорного хозяйства

7.3 Энергоснабжение

7.4 Расчет водоотливных установок

VIII ПБ при бурении шпуров, креплении г.в., транспортировки, погрузки-транспортировки, вентиляции, освещения

IX Перечень оборудования материалов необходимых для проведения выработки

Х Список используемой литературы