7. Методические указания и пособие для выполнения курсового проекта

Общие требования. Курсовое проектирование ведется на базе теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Процессы подземной разработки рудных и пластовых месторождений», и практических знаний, приобретенных на горном производ-стве. Выполнение курсового проекта обучает пользованию справочной литературой, типовыми проектами, нормами выработки и правилами безопасного ведения подземных горных работ.

Исходные данные на курсовой проект по теме «Разработать паспорт буровзрывных работ» принимаются по таблице 2. Режим проходческих работ: продолжительность рабочего времени в течение смены – Т_см = 6 ч; количество рабочих смен в сутки – Т_сут = 3; продолжительность рабочих дней в месяц – Т_мес = 21.

Курсовой проект выполняется студентами самостоятельно при необходимой консуль-тации преподавателей кафедры и представляется на проверку и защиту строго в период согласно учебному графику.

Курсовой проект должен состоять из расчетно-пояснительной записки на формате А4 и графического материала, выполненных согласно действующим ГОСТам с применением современных технических средств.

Таблица 2

Исходные данные для курсового проектирования*

Последняя цифра лич-ного шифра/Коэффици-ент крепости пород f	Структура пород	Предпоследняя цифра лич-ного шифра/Площадь сече-ния выработки Sвч, м2
0 / 8	С меняющейся крепостью и напластованием	0 / 15,3
1 / 9	Вязкие	1 / 14,2
2 / 10	Пористые	2 / 12,3
3 / 11	Хрупкие	3 / 9,5
4 / 12	Мелкослоистые	4 / 13,4
5 / 13	Упругие и пористые	5 / 16,2
6 / 14	Мелкотрещиноватые	6 / 8,5
7 / 15	Упругие	7 / 8,1
8 / 16	Мелкотрещиноватые	8 / 11,2
9 / 17	Вязкие, упругие	9 / 10,2

*Среднемесячная норма проходки горизонтальной выработки составляет 100-150 пог. м; модель современного бурового оборудования принимается согласно крепости пород; диаметр и длина шпуров принимаются согласно технической характеристики бурового оборудования.

Расчетно-пояснительная записка начинается с титульного листа, на котором указы-ваются: наименования учебного заведения, кафедры, темы курсового проекта по данной дисциплине, в правом нижнем углу – фамилия и.о. исполнителя, его шифр, курс обучения, фамилия и.о. проверяющего преподавателя, в центре нижней части – город и год исполнения курсового проекта. На второй странице приводится содержание разделов курсового проекта с указанием страниц, при этом все страницы расчетно-пояснительной записки должны иметь сквозную нумерацию. Текст должен сопровождаться пронумеро-ванными рисунками и формулами. При проведении расчетов сначала пишется формула, даются пояснения и цифровые обозначения букв, входящих в формулу, после этого цифры подставляются в данную формулу и приводится результат расчета. При аналогичных расчетах результаты сводятся в пронумерованные таблицы.

В конце расчетно-пояснительной записки приводятся заключение и перечень исполь-зованной литературы (учебников, справочников, брошюр, рекламных проспектов и других новейших научно-технических источников).

Графические материалы представляются на отдельных листах в формате А2–А4, на которых с размерностями изображается проектируемая технологическая схема, отдельные элементы и узлы, обеспечивающие в стандартных масштабах не менее 75% занятости листов.

Содержание расчетно-пояснительной записки. Для проведения подземных горных выработок в породах с коэффициентом крепости f ≥ 5-6 по шкале проф. Протодьяконова, допускающих обнажения, как минимум, в течение нескольких часов, обычно применяется буровзрывной способ, при котором для бурения шпуров используются перфораторы с пневмоподдержкой, бурильные машины или самоходные бурильные установки.

В качестве взрывчатого вещества (ВВ) на практике наиболее широкое применение получил гранулит АС-8Б, коэффициент работоспособности которого относительно аммо-нита № 6 ЖВ при плотности 1 г/см³ составляет k_раб = 1,1. Это водоустойчивое гранулированное взрывчатое вещество имеет хорошую сыпучесть, низкую слеживаемость и чувствительность к механическим воздействиям, позволяющую безопасно использовать механизированное заряжение шпуров.

Для прямого инициирования заряда ВВ применяется патрон – боевик аммонит 6ЖВ соответствующего диаметра: Ø 31-32 мм - масса m₁ = 200-250 г; Ø 36-37 мм – масса m₂= 300 г.

Диаметр шпуров D_шп изменяется от 32 до 50 мм. Современные бурильные установки обеспечивают в автоматическом режиме скоростное бурение шпуров глубиной до 5 м и более. В забое с неустойчивыми породами глубина шпуров не должна превышать 50-90 % ширины выработки.

Удельный расход ВВ принимается по данным практики или ориентировочно по формуле

q_вв = q_ст k_раб k_пл k_вз k_стр k_заж, кг/м³, (1)

где q_ст – ориентировочный расход стандартного ВВ (патронированного аммонита 6ЖВ при плотности заряжания γ_ст = 1 г/см³) принимается равным 0,1f, кг/м³;

k_пл – коэффициент повышения плотности используемого ВВ в шпуре при механизированном заряжании составляет 1,1-1,2;

k_стр – коэффициент структуры пород: для вязких, упругих и пористых – 2,0; для дислоцированных с неправильным залеганием и мелкой трещиноватостью – 1,4; для сланцевых с меняющейся крепостью и напластованием, перпендикулярным к направлению шпура – 1,3; для массивных хрупких – 1,1; для мелкослоистых – 0,8);

k_заж – коэффициент зажима, учитывающий глубину шпуров L_шп и площадь забоя выработки вчерне S_вч: при одной обнаженной поверхности - k_заж = 3 L_шп /√ S_вч; при двух обнаженных поверхностях - k_заж = 1,2-1,5.

Среднесуточная норма проходки выработки составит

L_сут = L / Т_мес , м. (2)

Следовательно, за один цикл проходческих работ норматив уходки составит

L_ух = L_сут / N_ц, м. (3)

При этом средняя длина шпуров должна быть

L_шп = L_ух /η_шп, м, (4)

где η_шп – коэффициент использования шпуров η_шп = 0,85-0,97.

Количество шпуров в забое проводимой выработки вычисляется по формуле

N = 1,27 q_вв S_вч / k_зап k_пл D_з², (5)

где k_зап – коэффициент заполнения шпуров взрывчатым веществом по его длине составляет 0,5-0,8;

D_з – диаметр зарядов равный диаметру шпуров D_шп, м.

Количество врубовых N_вр и оконтуривающих N_ок шпуров определяется по известной формуле Рогинского

N_вр = S_вч / (0,203 + 0,085 S_вч), (6)

N_ок = S_вч / (0,285 + 0,025 S_вч). (7)

Тогда количество вспомогательных шпуров составит

N_всп = N – N_вр - N_ок. (8)

Дополнительно принимается 1 шпур для водоотливной канавки длиной равной оконтуривающим. Отсюда общее количество шпуров в забое определится как

N_общ = N + 1. (9)

В целях поддержания проектного сечения горной выработки оконтуривающие шпуры бурятся под углом α = 85-95^о к поверхности забоя, вследствие чего их длина рассчитывается по формуле

L_ок = L_шп / sin α, м. (10)

Длина врубовых шпуров на r = 0,2-0,3 м больше оконтуривающих и составит

L_вр = L_ок + r , м. (11)

Согласно количеству и глубине врубовых шпуров определяется тип вруба, графически изображаемый в 3-х проекциях в паспорте БВР.

Тогда общая длина всех шпуров определяется по формуле

L_общ= L_врN_вр+ L_ок(N_ок+ 1) + L_шпN_ок, м. (12)

Схема расположения шпуров в забое выбирается в зависимости от крепости пород и площади поперечного сечения выработки, числа обнаженных поверхностей и применяемого бурового оборудования с последующим уточнением на практике путем опытного взрывания.

Аналогично врубовым в 3-х проекциях изображаются все шпуры в забое выработки, при этом шпуры нумеруются и определяется порядок их взрывания.

Объем горных пород, отбиваемый за один цикл, составит

V_ц = S_вч L_ух , м³. (13)

Исходя из объема отбиваемой породы, общий расход ВВ на цикл проходческих работ вычисляется по формуле

Q = q_ввV_ц, кг. (14)

Величина средней массы заряда в шпуре составит

q_ср = Q / N_общ , кг/шпур. (15)

Масса заряда в отдельных шпурах уточняется с учетом их назначения и длины. Так, для врубовых шпуров её принимают на 15-20% больше средней величины зарядов, т.е. q_вр = (1,15÷1,2) q_ср, а для вспомогательных - q_всп = (1,1÷1,15) q_ср.

Отсюда общий расход взрывчатого вещества на цикл определяется по формуле

Q_об = N_врq_вр + (N_ок+ 1)q_ср + N_вспq_всп, кг, (16)

а общая масса патронов-боевиков из аммонита 6ЖВ по формуле

Q_пб = N_общm_i , кг, (17)

где m_i – масса i-го патрона-боевика, кг.

_{Уточненный удельный расход взрывчатых веществ на 1 м3 отбитых за цикл горных пород составит}

_{Qут = (Qоб + Qпб) / Vц, кг/м3. (18)}

_{Удельный расход буровых работ рассчитывается по формуле}

_{Lуд = Lобщ / Vц, шп.м/м3. (19)}

Вместимость одного погонного метра шпура взрывчатым веществом определяется по формуле

ρ_ш = 250 π γ_вв D_з², кг/пог.м, (20)

где γ_вв – плотность ВВ при механизированном заряжании шпуров

γ_вв = γ_ст k_пл , г/см³. (21)

_{Тогда длина зарядов ВВ в шпурах составляет:}

_{- во врубовых Lзар.вр. = qвр /ρш, м; (22)}

_{- во вспомогательных Lзар.вр.= qвсп /ρш, м. (23)}

- в оконтуривающих L_зар.ок. = q_ср /ρ_ш, м; (24)

_{При этом их длина должна быть меньше длины соответствующих шпуров, т.е.}

_{Lзарi ≤ Li.}

Расстояние между вышеуказанными группами шпуров, характеризующееся линией наименьшего сопротивления, рассчитывается по формуле

W = (ρ_ш/Q_ут)^1/2 , м. (25)

_{На основе исходных и расчетных показателей составляется основная таблица Паспорта БВР.}

_{Буровзрывные работы ведутся согласно Паспорту БВР, который утверждается главным инженером рудника (шахты). Все рабочие и ИТР, занятые проходкой выработки,} знакомятся с проектом организации работ под роспись.

Перед началом БВР в горной выработке проходчик обязан обезопасить своё рабочее место (обобрать от заколов кровлю и борта выработки). Оборка заколов производится вручную (лом, пика длиной 1,5-2,5 м) или с применением механизированных средств (кровлеоборочные машины). Перед бурением все имеющие остатки шпуров («стаканы») проверяются на наличие в них остатков ВВ, грудь забоя омывается водой, а «стаканы» закрываются деревянными пробками.

При обнаружении отказавшего заряда («отказа»), работа в забое прекращается, вывешивается аншлаг «Отказ», выработка закрещивается, об отказе сообщается лицу горного надзора. Работы по ликвидации отказавших зарядов производятся под руководством лица горного надзора. Ликвидацию отказавших зарядов разрешается произ-водить взрывами зарядов во вспомогательных шпурах, пробуренных параллельно отказавшим на расстоянии не менее 0,3 м.

При взрывании шпуров без наличия забойки отказавшие заряды разрешается взрывать введением в шпур дополнительного патрона-боевика. После приведения выработки в безопасное состояние проходчик приступает к выполнению технологических операций.

Разметка забоя для буровых работ осуществляется проходчиком под руководством горного мастера в соответствии с маркшейдерским направлением. При необходимости разметка шпуров по забою производится краской с непосредственным участием горного мастера смены. Продолжительность времени бурения шпуров зависит от модели и производительности бурового оборудования и определяется по формуле

Т_бур = Н_бур L_общ, ч, (26)

где Н_бур – норма времени на бурения 1 м шпура, устанавливаемая как обратная величина скорости бурения в породах заданной крепости, ч/шп.м.

После выполнения работ по бурению шпуров в забое, забой выработки готовится к взрывным работам, после чего бурятся подбурки для оснастки горной выработки, согласно паспорту крепления.

Взрывные работы проводятся взрывниками специализированного участка в соот-ветствии с утверждённым в установленном порядке Паспортом БВР, схемой выставления постов охраны при взрывных работах и Правилами безопасности при взрывных работах. Готовность забоя к заряжанию определяет горный мастер проходческого участка, он подаёт заявку на ведение взрывных работ на специализированный участок и выписывает наряд-путёвку на получение необходимого количества ВМ с расходного склада рудника. Наряд-путёвка на получение ВМ должна быть подписана начальником участка или его заместителем. После подтверждения готовности забоя к взрывным работам горным мастером взрывник специализированного участка получает на расходном складе ВМ в соответствии с наряд–путёвкой и далее на специально оборудованной доставочной машине доставляет ВМ к месту заряжания. До начала заряжания вывешиваются предупредительные аншлаги установленного образца, согласно «Схеме выставления постов охраны при ВР» и при необходимости выставляются посты охраны. Предупредительные аншлаги снимаются после полного проветривания забоя и получения положительного анализа проб рудничной атмосферы.

После проверки соответствия забоя паспорту БВР и обеспечения безопасности ведения работ, взрывник приступает к заряжанию забоя. Заряжание забоя производится механизированным способом с применением самоходных или переносных пневмо-зарядчиков в соответствии с паспортом БВР. Шпуры прочищаются или продуваются сжатым воздухом. Продолжительность времени чистки и заряжания шпуров может рассчитываться по формуле

Т_зар = 0,27 + 0,26L_общ, ч. (27)

С целью снижения сейсмического воздействия взрывов на законтурное пространство выработки в паспортах БВР предусмотрено контурное взрывание, т.е. заряжание контурных шпуров производится рассредоточенными зарядами (с использованием фальшпатронов). При проходке восстающих выработок используются патронированные ВВ.

В качестве средств инициирования зарядов ВВ применяются неэлектрические системы инициирования Искра-Ш, Коршун, Эделин. Взрывные работы ведутся в междусменный перерыв в строгом соответствии с «Графиком ведения взрывных работ», утверждённым главным инженером рудника (шахты).