Рационализация схемы проведения и крепления горной выработки

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Геология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева»

КАФЕДРА РМПИ ПС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту по дисциплине

«Основы горного дела»

Рационализация схемы проведения и крепления горной выработки

Выполнил:

студент группы ГП-112

Хардина Т.Н.

Руководитель:

Дмитриева Е.В.

Кемерово 2013

Содержание

Введение

1. Выбор формы поперечного сечения и типа крепи горной выработки

2. Определение площади поперечного сечения выработки

3. Расчёт арочной крепи

4. Технология проведения горной выработки

5. Расчёт проветривания выработки

6. Разработка графика организации работ

7. Определение стоимости проходки 1 м выработки

Заключение

Список рекомендуемой литературы

сечение арочная крепь горная выработка

Введение

Горнодобывающая промышленность поставляет народному хозяйству топливо, руды металлов, удобрения и другие необходимые минералы и горные породы, и ее развитие имеет первостепенное значение для экономики страны.

Подземная разработка полезного ископаемого требует проведения сети выработок, при этом большое значение имеет расположение выработок, обеспечивающих доступ к полезному ископаемому, и определенный порядок отработки запасов.

С проникновением на более глубокие горизонты усложняются способы разработки угольных месторождений: возрастают температура и газообильность, увеличивается опасность внезапных выбросов угля и газов, горных ударов. Наряду с эти требуется постоянное улучшение условий труда, техники безопасности, повышение производительности труда, снижение ее себестоимости. Решить эту проблему возможно только путем комплексного обоснования вопросов вскрытия, подготовки, систем разработки и механизации производственных процессов. В этом заключается главная задача курса.

Современная угольная шахта — это комплексно-механизированное и автоматизированное горнодобывающее предприятие большой мощности с высоким уровнем концентрации и интенсификации производства, имеющее поточный характер основных технологических процессов.

Курсовой проект выполняется с целью формирования навыков самостоятельного решения задач конструирования, проектирования и организации горных работ. Поэтому задачами курсового проекта являются: выбор рациональной схемы проведения и крепления горной выработки и расчет некоторых ее параметров.

1. Выбор формы поперечного сечения и типа крепи горной выработки

Так как выработка бремсберг имеет срок службы — 14 лет, то рекомендуется проводить выработку арочной формы сечения, крепить рамной арочной крепью и железобетонной затяжкой.

2. Определение площади поперечного сечения выработки

Площадь поперечного сечения определяется на основании:

? расчета по минимально допустимым зазорам;

— расчет по максимально допустимой скорости движения воздуха;

— сопоставление расчетных данных с требованиями правил безопасности (ПБ) о минимальной площади сечения.

Определим ширину выработки в свету:

Вр=т+А1+P2+n=0,4+1,63+0,4+1,4+0,7=4,53 м,

где т — зазор между крепью и монорельсом; A1 -ширина конвейера; A2 - ширина монорельса; P - зазор между конвейером и монорельсом, n- ширина прохода людей.

Рис. 1. Расчетная схема для определения ширины выработки по транспорту

По результатам расчета округляем значение Вр до ближайшего большего значения в таблице, Вр=4680 мм. Принимаем Sсв. тр в проходке 19,2 м2, в свету 14,5 м2 (после осадки), 16,2 м2 (до осадки).

Определим площадь поперечного сечения в свету по воздуху.

Sсв. в = Q/ V· 60=1900/8·60=3,95 м2,

где S — площадь поперечного сечения выработки, м2; Q — количество воздуха, проходящего при эксплуатации выработки (исходные данные), м3/мин;

V — максимально допустимая по ПБ скорость воздуха в выработке, м3/мин.

Sсв. тр=14,5 м2 (по таблице 6 из лабораторной работы «Определение площади поперечного сечения горной выработки»)

Sсв. мин=6 м2 (по таблице 8 из лабораторной работы «Определение площади поперечного сечения горной выработки»)

Sсв. в=3,95 м2

м2

Принимаем площадь поперечного сечения в свету Scв=14,5 м2

Принимаем арочную подковообразную крепь СВП-27

M 1: 50

Рис. 2. Изображение горной выработки в масштабе 1: 50

3. Расчёт арочной крепи

3. 1 Определение средневзвешенного сопротивления сжатию слоев пород

Средневзвешенное значение сопротивления пород сжатию Rскр определяют с учетом вмещающих выработку слоев, залегающих на расстояниях от контура сечения выработки в кровле 1,5b. Если в кровле выработки залегает слой однородных пород мощностью 2 м и более, то расчет производят не для всей высоты 1,5b, а только до этого слоя включительно.

Рис. 3. Расчетная схема для бремсберга

где R — значение сопротивления пород одноосному сжатию в образце (R = 10f), МПа; kc — коэффициент, учитывающий нарушенность массива пород.

;

кПа

3. 2 Определение смещений пород на контуре выработки

Для точки C:

Uр кр =Uт кр kб kш kв=70·1·0,822·1,37=78,8 кПа;

Для точки D:

Uр кр =Uт кр kб kш kв=130·1·0,822·1,37=146,4 кПа,

где Uт кр — типовое смещения пород, определяемое по графикам в зависимости значения Rc пород кровли и глубины расположения выработки Н в точке C и D (184 и 305 м соответственно); kб — коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки относительно напластования пород (по таблице 2); kш — коэффициент влияния ширины выработки; kв — коэффициент воздействия других выработок.

Коэффициент влияния ширины выработки kш определяется по формуле:

kш=0,2 (b-1)=0,2·(5,11−1)=0,822

где kш — коэффициент влияния ширины выработки; b — ширина в проходке, м.

Коэффициент воздействия других выработок kв определяют по формуле

где kв — коэффициент воздействия других выработок; kl — определяется из табл. 3; bп — ширина в проходке параллельной выработки, м (принимается bп = b); l — расстояние до параллельно проводимой выработки, м.

3. 3 Определение расчетной нагрузки на крепь

В точке С:

кПа

В точке D:

кПа

где — нормативная удельная нагрузка, кПа (по таблице 4); - коэффициент влияния способа проведения выработок (при комбайновом способе принимается равным 0,8); b — ширина выработки в проходке, м.

3. 4 Расчет шага установки крепи

Для точки С:

;

Для точки D:

;

где q — расстояние между арками металлической податливой крепи; N — сопротивления одной рамы крепи (табл. 5); Р — на расчетную нагрузку.

Принимаем ближайшее меньшее значение из типового ряда, и окончательно устанавливаем, что шаг установки крепи в данной выработке в точке С будет равен 1 м, а в точке D — 0,7 м.

4. Технология проведения горной выработки

4. 1 Принципиальный выбор технологии проведения

Под способом проведения горной выработки понимают систему действий, применяемую при проведении горной выработки. В зависимости от физических свойств горных пород, назначения, срока службы и площади поперечного сечения выработок различают обычные и специальные способы их проведения. Исходя из горно-геологических и производственно-технических условий, выбираем комбайновый способ проведения бремсберга.

4.2 Определение основных и вспомогательных производственных процессов, входящих в состав проходческого цикла

Основные процессы:

1. Выемка угля комбайном

2. Крепление выработки

Вспомогательные процессы:

3. Наращивание конвейера

4. Наращивание монорельса

5. Проведение водоотливной канавки

6. Навеска вентиляционной трубы

4.3 Определение величины подвигания забоя за цикл

Одним из главных технологических параметров проведения выработки является величина подвигания забоя за цикл lц. Для более простой организации работ величину подвигания за цикл следует принимать равной или кратной шагу установки крепи. Следовательно, в зависимости от глубины проведения работ, подвигание забоя за цикл будет равно 1 м.

4. 4 Выбор проходческого оборудования

Для проведения бремсберга выбираем проходческий комбайн ГПКС. Проходческий комбайн ГПКС обеспечивает одновременную выемку угля и погрузку отбитой массы на ленточный конвейер КЛК-1200. Для доставки материалов и оборудования применяем монорельс М-1400.

Технические характеристики проходческого комбайна ГПКС

Производительность, не менее:

— по углю, м3/мин-1,42;

— по породе, м3/мин.- 0,23;

Мощность электродвигателей установленных:

на комбайне, суммарная, кВт.- 110

Мощность электродвигателя исполнительного органа, кВт

-длительном часовом режиме-55/75

Размеры комбайна, мм:

— длина (без перегружателя) -10 500

— ширина- 1600

— высота (транспортная) 2100

Масса комбайна, т.- 25

Масса перегружателя, т. -2,45

Конвейер ленточный катучий модели «КЛК — 1200? позволяет транспортировать сыпучие и кусковые материалы. Направление движения может быть реверсивным.

Расположение привода может быть правым и левым, а конвейер в зависимости от длины может комплектоваться 1−3 приводами.

Таблица 1 Технические характеристики КЛК-1200

Ширина ленты, мм

1200

Скорость движения ленты, м/сек

1,25−3,15

Производительность, м3/час

550−1390

Габариты:

ширина, мм

высота

1630

1170

Таблица 2 Технические характеристики монорельса М 1400

Ширина, мм

1400

Тяговое усилие /кН/, не менее

27,02

Масса перевозимого груза

(при длине дороги 2000м), кг,

не более при угле наклона: 6 град.

9 град.

12 град.

15 град.

18 град.

20 град.

8000

6000

5300

4700

4000

Тип привода

эл. мех. с

ассинхр. дв

Мощность привода, кВт

55

Количество посадочных мест, не более

32

4. 5 Конструирование технологической схемы проведения

Процессы, который нельзя совмещать с другими — выемка угля комбайном и установка крепи. Остальные процессы можно совмещать друг с другом. Для сокращения продолжительности проходческого цикла вынесем в ремонтную смену проведение водоотливной канавки, наращивание монорельса и проведение воздуховода. Через 370 метров спаренная с бремсбергом выработка соединяется сбойкой.

Все члены бригады принимают и сдают смену на рабочих местах, проверяют состояние машин и механизмов, энергопитания, связи, оросительных, противопо-жарных и других устройств, направление выработки, прочность установленной крепи и наличие запаса ее элементов и других материалов, машинист комбайна и его помощник при необходимости заменяют в начале смены зубки на режущей головке, заливают масло в гидросистему комбайна; проходчики к началу работы комбайна занимают свои рабочие места и по сигналу машиниста приступают к работе; машинист включает комбайн и производит выемку угля по спиральной схеме (рис. 3) на расстояние, достаточное для установки одной рамы крепи, помощник машиниста следит за погрузкой угля, положением электрокабеля и направлением забоя; остальные члены бригады зачищают почву по бокам выработки, подготавливают лунки для установки крепи, подготавливают элементы крепи, обеспечивают непрерывность транспортирования угля из забоя и доставку крепежных материалов; при остановке комбайна проходчики возводят крепь с затяжкой в первую очередь кровли выработки, а машинист и его помощник используют это время для профилактики комбайна или помогают возводить крепь.

Рис. 4. Схема выемки заходки комбайном

5. Расчёт проветривания выработки

Для проветривания полевого конвейерного штрека в момент проходки будем использовать нагнетательный способ проветривания с механическим побудителем тяги, который подаёт свежий воздух из сквозной выработки в тупиковую по вентиляционным трубам. В месте установки ВМП имеется резервный вентилятор такого же типа с резервным питанием. Для контроля за количеством воздуха, поступающего в забой, устанавливается аппаратура АПТВ, которая сблокирована с общим пускателем. Для контроля концентрации метана в забое и на исходящей струе тупиковой выработки контроля ДМТ-3, которые также блокированы с групповым пускателем. При обнаружении недостаточного проветривания, при скоплении метана 2% и более необходимо снять напряжение в забое, вывести людей на свежую струю воздуха, восстановить посты сообщить начальнику смены.

Расчет проветривания тупиковой выработки включает в себя следующие этапы:

1. Определение расхода воздуха по выделению метана или по газам, образующимся при взрывных работах.

2. Определение расхода воздуха по числу людей.

3. Определение расхода воздуха по минимальной скорости воздуха в выработке.

4. Определение требуемой производительности и давления ВМП, выбор ВМП.

5. Определение расхода воздуха в месте установки ВМП

При проведении пластовых выработок проходческим комбайном расход воздуха по метановыделению определится по формуле:

где Qзп — расход воздуха по метановыделению, м3/мин; Iп — метанообильность подготовительной выработки, м3/мин; С — допустимая концентрация СН4 в исходящей вентиляционной струе, %; Со — допустимая концентрация СН4 в поступающей в забой струе, %.

По минимальной скорости движения воздуха расход воздуха определится по формуле

Qзп с=60VminScв=60·0,25·14,5=217,5 м3/мин;

где Vmin - минимально допустимая по ПБ скорость воздуха в выработке, м/с2.

По числу одновременно находящихся в выработке людей расход воздуха определится по формуле

Qзп л=6n=6·11=66 м3/мин;

где n — число одновременно работающих в выработке людей (норма 6 м3/мин на одного человека).

Из полученных расчётов Qзп выбираем большее значение, на основе которого определяем требуемую производительность ВМП:

Qв= kут ·Qзп=1,12·217,5 =243,6 м3/мин.

Для определения типа ВМП найдем значение депрессии:

hв= Qв2·Rтр· (0,59/ kут. тр+0,41)= 4,062·1,63(0,59/1,12+0,41)= 25,17 даПа,

где hв — давление вентилятора, даПа; Qв — производительность ВМП, м3/с; Rтр. г — аэродинамическое сопротивление гибкого вентиляционного трубопровода без утечек воздуха, к? (?- Мюрг); kут. тр — коэффициент утечек воздуха в вентиляционном трубопроводе (согласно табл. 7. 19 «Руководства по проектированию вентиляции угольных шахт»).

Аэродинамическое сопротивление гибкого вентиляционного трубопровода без утечек воздуха определяется по формуле

где dтр — диаметр трубопровода; rтр — удельное аэродинамическое сопротивление гибкого вентиляционного без утечек воздуха, для диаметра 1 метр = 0,0051 кМ/м; n1 и n2 — число поворотов трубопровода на 90о и 45о, соответственно.

;

По значениям производительности ВМП (Qв=4,5 м3/с) и депрессии (hв=27, 8 даПа), выбираем вентилятор ВМ-5.

Таблица 2 Технические характеристики вентилятора ВМ-5

Номинальный диаметр, мм

600

Давление сжатого воздуха, МПа

0. 5

Максимальный полный КПД

0. 33

Полное давление, Па

200

Производительность, м3

5. 2

Вес, кг:

340

6. Разработка графика организации работ

6.1 График выходов рабочих

На шахте приняты четыре шестичасовые смены. При этом первая смена ремонтно-подготовительная, а остальные по проведению выработки.

График организации работ при проведении горной выработки составляется, как правило, на сутки и содержит:

-планограмму организации работ;

-график выходов рабочих;

-таблицу технико-экономических показателей (ТЭП).

Разработка графика организации работ выполняется на основе норм на выполнение процессов, входящих в состав проходческого цикла.

Грамотно составленный график организации должен обеспечивать минимальную продолжительность проходческого цикла. Это достигается путем совмещения некоторых процессов проходческого цикла и выполнением вспомогательных процессов, по мере возможности, в ремонтно-подготовительную смену.

Для составления графика организации работ необходимо определить продолжительность каждого рабочего процесса проходческого цикла. На основе этих расчетов затем определяют продолжительность проходческого цикла и скорость проведения выработки. Принимаем существующий на шахте режим работы при проходке выработки и продолжительность рабочей смены. Продолжительность рабочей смены 6 часов. Рабочих смен в сутки 4.

Состав проходческого звена можно определить расчетным путем на основе трудоемкости проходческого цикла. Опыт работы подготовительных участков на шахтах Кузбасса показывает, что наиболее оптимальное число проходчиков составляет:

— при проведении выработки комбайном и креплении анкерной крепью 3 человека;

— при проведении выработки комбайном и креплении арочной крепью 4 человека;

— при буровзрывном способе проведения и креплении арочной крепью 4−6 человек.

Таблица 1

6. 2 Определение продолжительности проходческого цикла и построение планограммы работ

Таблица 2

Наименование

процесса

Единицы

измерения

Объем на цикл

Норма выработки

Продолжитель-ность процесса, мин

по сборнику

поправоч-ный коэффи-циент

установ-ленная

Проведение выработки

м

1

6,95

0,9

6,25

28

Крепление выработки

рама

1

1,1

0,9

0,99

10

Навеска вентиляционных труб

м

1

148

-

140

2,3

Наращивание ленточного конвейера

м

1

8,39

-

8,39

21

Устройство водоотливной канавки

м

1

5,4

1,5

8,1

22

Наращивание монорельса

м

1

19

-

19

9,4

Продолжительность процесса определяется по формуле:

ti = tсм Vi / Nпр Hyi,

где tсм — продолжительность смены, мин;

Nпр — число проходчиков, выполняющих отдельный процесс;

Количество проходчиков Nпр для выполнения процессов, нормы для которых составлены на одного человека, принимается по нормам, ПБ.

На основе расчетных значений ti строят планограмму организации работ.

Число циклов в смену определяют исходя из продолжительности одного цикла tц:

nц = tсм / tц ,

nц = 360 / 59 = 6,18

Число циклов в сутки nс = nц *3?18.

Скорость проведения выработки можно определить по формуле:

V= n lц nц ncм,

V = 25*1*6*3 =450 м/мес;

где V — месячная скорость подвигания забоя м/мес;

n— число рабочих дней в месяце;

lц — подвигание забоя за цикл, м;

nц — число циклов в смену;

ncм — число смен по проведению выработки в сутки.

Расчётная производительность труда на выход, м/вых. :

м/вых.

где

nя— явочный состав бригады.

nc-количество смен в сутки

nд-число рабочих дней в месяце

V — месячная скорость подвигания забоя м/мес;

Таблица ТЭП содержит основные показатели проведения выработки (таблица 4).

Таблица 4 Технико-экономические показатели

Показатель

Ед.

изм.

Значение

Площадь сечения выработки в свету

м2

14,5

Тип крепи

СВП-27

Вид транспорта

основного

вспомогательного

КЛК-1200

М 1400

Продолжительность проходческого цикла

мин

59

Подвигание забоя за цикл

м

1

Число циклов в сутки

шт.

18

Число проходчиков в звене

чел.

4

Производительность труда проходчика

м/вых.

0,18

Скорость проведения выработки

м/мес.

450

Стоимость проведения 1 м выработки

р.

8109

7. Определение себестоимости проведения 1 м выработки

Расчет себестоимости проведения горной выработки, как и других сложных технологических процессов на современном горном предприятии, является довольно трудоемким и выполняется специалистами с соответствующей подготовкой. Однако существуют затраты, которые составляют основу себестоимости. Для определения себестоимости проведения 1 м выработки можно использовать формулу:

С= (См + Сз + Са + Сэ) / lсут,

где С — себестоимость проведения 1 м выработки, р. ;

См — затраты на материалы, р. ;

Сз — затраты на заработную плату, р. ;

Са — суточные амортизационные отчисления, р;

Сэ — затраты на электроэнергию, р. ;

lсут — подвигание забоя за сутки, м.

Таблица 5 Затраты на материалы См

Наименование материала

Единицы измерения

Расход на сутки

Стоимость единицы, руб.

Сумма затрат на сутки, руб.

1. СВП 27

шт

18

4500

94 500

3. ППС ф 100

м

18

190

3420

4. Лент. конвейер

м

18

600

10 800

5. Вент. труба

м

18

150

2700

Элементы монорельсовой дороги

-ветлюг

-захват для анк. крепи

шт

18

18

506

460

9108

8280

Итого

128 808

Таблица 6 Расчет суточного фонда заработной платы Сз

Профессии

Разряд

Кол-во выходов в сутки

Тарифная ставка, руб.

Районный коэффициент

Заработная плата

МГВМ

VI

4

311

93,3

1212,9

Проходчик

V

16

268

80,4

1045,2

Горнорабочий

V

5

268

80,4

1045,2

Эл-слесарь

III

6

208

6,4

811,2

Итого

4114,5

Таблица 7 Затраты на амортизацию Са

Наименование

оборудования

Количество

Стоим.

Единицы, р.

Общая

стоимость, р.

Норма амортизации, %

Амортизационные

отчисления, р.

за год

за сутки

ГПКС

1

2 500 000

-

20

500 000

1369,8

ВМП-6

1

225 000

-

20

45 000

123,2

Монорельс

1

3 439 103

-

18

619 038,5

1695,9

КЛК-1200

1

5 144 832

-

17

874 621

2396,2

Итого

2 038 659,5

5585,2

Таблица 8 Затраты на электроэнергию Сэ

Наименование

потребителей

Количество

Общая мощность, кВт

Продолжительность

работы, ч.

Расход,

кВ/ч

Стоимость

1 кВт/ч, р.

Сумма

затрат, р.

ГПКС

1

110

0,6

66

1,35

89,1

ВМП-6

1

50

24

1200

1,35

1620

Монорельс

1

110

6

660

1,35

891

КЛК-1200

1

200

18

3600

1,35

4860

Итого

7460,1

Стоимость 1 м выработки составит:

C = (128 808+ 4114,5+5585,2+ 7460,1) / 18 = 8109 р.

Заключение

В результате проделанной работы, была решена задача по проведению бремсберга, при метанообильности выработки 2,1 мі/мин. т. е. было принято соответствующее оборудование для осуществления проекта. Были определены форма сечения выработки и размеры поперечного сечения выработки, а также был определен график организации работ. Скорость проведения выработки составила: в день 18 м; в месяц 450 метров. Себестоимость 1 погонного метра выработки составила Cобщ =8109 руб.

Список литературы

1. Гелескул. М. Н. Справочник по креплению капитальных и подготовительных горных выработок / М. Н. Гелескул, В. Н. Каретников. — М. Недра, 1982. — 479 с.

2. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05−618−03). Сер. 05 Вып. 11/ колл. авт. -М. :Гос. унитар. предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003. — 296 с.

3. Подземный транспорт шахт и рудников: справочник /Л.И. Айзеншток [и др. ]; под ред. Г. Я. Пейсаховича, И. П. Ремизова. — М. Недра, 1985. — 432 с.

4. Проходчик горных выработок: справ. изд. / под ред. А. И. Петрова. — М. Недра, 1991. — 646 с.

5. Егоров П. В. Проектирование шахт. Шахтные стволы, околоствольные дворы и поверхность шахт. Ч. З / П. В. Егоров, А. И. Набоков, К. А. Филимонов. — Кемерово, 2003. — 116 с.

6. Основы горного дела. Практикум для студентов / А. П. Андрианов [и др.] Кемерово, 2002. — 116 с.

7. Технологические схемы проведения подготовительных выработок проходческими комбайнами на угольных шахтах Кузбасса / М-во угольной промышленности СССР; Всесоюз. науч. -исслед. и проект. -конструкт. угольный институт; КузНИУИ /сост.: Н. Я. Макаров [и др.]. — Прокопьевск, 1990. — 125 с.

8. Паспорта подготовительных и очистных работ для шахт производственного объединения «Беловоуголь». Кемерово, 1992. — 102 с.

9. Основы горного дела / П. В. Егоров [и др.]. — М. :МГГИ, 2002 — 405с.

10. Рудничная вентиляция: справочник / под ред. К. З. Ушакова. — М. Недра, 1988. — 440 с.

11. Краткий справочник горного инженера угольной шахты. — М. Недра, 1982. — 454 с.

12. Единые нормы выработки (времени) для шахт Кузнецкого бассейна /Минуглепром СССР. — М., 1981. -556 с.

13. Скукин В. А. Экономика и менеджмент при проектировании угольных шахт: учеб. пособие / В. А. Скукин, А. Н. Супруненко. — Кемерово, 2004. — 198 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой