Организация проходки подготовительных и нарезных выработок

Задача 2. Рассчитать и построить график организации работ при проведении горноподготовительных выработок буровзрывным способом.

Опережающие по сравнению с очистной выемкой темпы проведения подготовительных выработок служат одним из важных условий ритмичной и интенсивной работы по добыче полезных ископаемых. Их проведение связано со значительными трудо­выми и материальными затратами.

От скорости проведения выработок зави­сят: создание необходимого фронта очистных работ, своевре­менная подготовка новых горизонтов, применение прогрессив­ных систем разработки, а также сроки реконструкции действую­щих горных предприятий.

В зависимости от принятой технологии добычи в горнодобывающей промышленности разработаны нормативные месячные скорости проведения подготовительных выработок, ниже которых плано­вые месячные скорости по каждому виду подготовительных вы­работок устанавливать не разрешается. Важным условием является максимальное совмещение основных и вспомогательных процессов, использование наибо­лее эффективных средств и методов ведения взрывных работ, совершенствование организации труда и производства, повыше­ние квалификации проходчиков и овладение ими смежных про­фессий.

Проведение подготовительных выработок различного назначе­ния представляет собой комплекс рабочих процессов и операций, выполняемых в определенной последовательности.

Под циклом в подготовительном забое понимают совокупность рабочих процессов и операций, выполняемых в определенной технологической последовательности и непрерывно по­вторяющихся при проведении выработки на заданную паспор­том величину подвигания забоя.

Принято считать, что подвигание за один цикл при проведении подготовительных выработок буровзрывным способом принимается равным глубине шпуров с учетом коэффициента их использования. Подвигание забоя за один цикл и число циклов в смену (или сутки) являются исходными данными для разработки проекта проведения подготовительной выработки. К основным рабочим процессам проходческого цикла относят: бурение шпуров, заря­жание и взрывание зарядов, проветривание забоя; погрузку горной массы; крепление выработок (постановка временной и постоянной крепи).

Методика расчета графика организации подготовительных работ при буровзрывном способе.

1. Расчет комплексной нормы выработки.

Расчет графика организации начинается с расчета комплексной нормы выработки по формуле:

где - объем работ отражающий конечную цель производственного процесса. Для проходческих работ - это метры выработки. В задаче рекомендуется производить расчет на 1 м выработки.

- объемы работ по простым процессам, соответственно, уборка, ; бурение под крепление, ; крепление - рамы (штанги); бурение - шпурометры, заряжание – 10 м шпура. Все объемы работ по процессам должны соответствовать L; - нормы выработки, соответственно, на уборку, крепление, бурение и бурение под крепление; - норма времени на заряжание шпуров; - длительность смены.

Размерность объемов должна соответствовать размерности норм выработки.

Перед расчетами необходимо осуществить выбор оборудования для выполнения работ. Упрощенные варианты такого набора оборудования приведены в табл.

Нормы выработки приведены в ЕНВ на шестичасовую смену. Для определения нормы выработки на семичасовую смену, её надо умножить на .

Объем работ по уборке горной массы определяется расчетным путем:

, м³

где - сечение выработки, м²; 1,05 – коэффициент учитывающий неровность стенок.

Объем работ по креплению деревянной крепью

, рам

где - количество рам, установленных на 1м выработки. Для расчета можно принимать 2-3 рамы на 1 м выработки.

При креплении металлическими штангами:

, штанг

где – количество штанг, устанавливаемых на м² свода выработки шт/м², в расчетах можно принимать n равной 1 – 1,5.

Объем работ по бурению шпуров определяется по паспорту буровзрывных работ или с помощью данных приведенных в табл.

где - среднее количество шпуров на забой. Данные можно взять из табл., составленной на основании ЕНВ; - коэффициент использования шпуров. В расчетах можно принимать равным 0,9.

Объем работ по бурению шпуров для крепления кровли:

исходя из того, что глубина штанг принята равной 1,8

Поскольку норма времени на заряжание шпуров приведена на 10 шпурометров :

2. Определение даты начала проходческих работ.

Полученная комплексная норма выработки используется для предварительного определения длительности выполнения общего объема работ (t):

;

, сутки

где - время, необходимое для проходки выработки в пределах (плановый фонд времени), рабочие дни; - коэффициент перевыполнения нормы выработки, на этой стадии расчетов принимаем 1,05 – 1,1; - состав бригады. Для всех вариантов заданий – 6 человек из расчета по 2 человека в смену, при 3 сменах в сутки.

3. Расчет графика организации работ.

Наиболее распространенным и удобным с точки зрения организации работ является выполнение всего комплекса проходческих работ (цикла) – уборки горной массы, бурения под крепление, крепления, бурения, заряжания и взрывания в течении одной смены. Время выполнения этих работ называют временем цикла . Исходя из предпосылки, что определяют глубину шпуров:

где - плановый фонд рабочего времени, рабочие дни; - количество смен в сутки (3 для всех вариантов); - длительность смены, час.; - длительность цикла, час. (на этом этапе )

Полученный результат округляют в ближайшую сторону до величины кратной 0,05.

Если будет меньше 1 м, следует длительность цикла увеличить до 2 , при больше чем 2,1 м длительность цикла следует уменьшить в 2 раза.

Для новой длительности цикла определяется глубина шпуров. Величина определяет продвижение забоя за цикл.

Для каждого вида работ определяется объем работ на цикл:

Для каждого вида работ определяются трудозатраты по норме :

Исходя из суммарных трудозатрат на цикл, продолжительности цикла и принятого состава звена, ( = 2 чел.) определяют коэффициент перевыполнения норм выработки:

Если оказывается больше 1,2 – 1,25, должен быть увеличен плановый фонд рабочего времени и соответственно, уменьшена глубина шпуров. Расчет следует начинать заново с определения .

Полученный используется для определения сроков выполнения отдельных работ в течении цикла .

Если используется норма выработки:

Если используется норма времени:

Для контроля правильности расчетов проверяют продолжительность цикла:

Результаты расчета оформляются в виде графика организации работ (графика цикличности).

Пример Рассчитаем график организации работ для следующих условий – сечение выработки м²; длина выработки 40 м; коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова 16; среднее количество шпуров на забой = 33; продолжительность смены = 7 часов; оборудование используемое в забое: бурение шпуров для заряжания и взрывания – ручные перфораторы ПР-30Л; бурение шпуров для крепления кровли штанговой крепью – телескопные перфораторы ПТ-45; уборка горной массы из забоя – скреперные лебедки 17-ЛС-2; крепление – одиночными металлическими штангами, заряжание и взрывание – вручную.

Комплексная нормы выработки рассчитывается:

= м/см,

где м³; 9,36 шпм; 5,2 шт; 36,67 шпм; 3,67 шпм - объемы работ по простым процессам, соответственно, уборка горной массы, бурение шпуров под крепление, крепление штанговой крепью, бурение шпуров для заряжания и взрывания, заряжание и взрывание (на 10 м шпура). Все объемы работ по процессам должны соответствовать L; (27,9·1,167=32,56 м³); 51,7·1,167=60,33штанг (на двух исполнителей - 120,66 штанг); =0,673·1,167·33=25,92 шпм (на двух исполнителей – 51,84 шпм); =25,13·1,167=29,33шпм (на двух исполнителей – 58,66 шпм) - нормы выработки, соответственно, на уборку, крепление, бурение и бурение под крепление /15/; =0,479:1,167=0,411 шп - норма времени на заряжание шпуров; =7 час - длительность смены.

Полученная комплексная норма выработки используется для предварительного определения длительности выполнения общего объема работ. Проходка выработки не является самоцелью, а выполняется для подготовки блока к очистной выемке. По этой причине первичным является дата окончания проходки выработки, по которой и определяется дата начала проходческих работ.

суток

Исходя из предпосылки, что определяем глубину шпуров:

м

Для каждого вида работ определяется объем работ, на цикл исходя из м:

20,26м³

=8,36 шт

=58,95 шпм

=5,89 шпм

=15,52 шпм

Для каждого вида работ определяются трудозатраты по норме :

Исходя из суммарных трудозатрат на цикл, продолжительности цикла и принятого состава звена, ( = 2 чел.) определяем коэффициент перевыполнения норм выработки:

Полученный используем для определения сроков выполнения отдельных работ в течении цикла .

Если используется норма выработки:

Для контроля правильности расчетов проверяем продолжительность цикла:

=1,85+0,78+0,21+3,41+0,72=6,97 ч - в пределах допустимой погрешности

Результаты расчета оформляем в виде графика организации работ (графика цикличности).

Варианты заданий см. в ПРИЛОЖЕНИИ 2

Организация производства в очистных забоях при подземной разработке пластовых месторождений полезных ископаемых

Задача 3. Разработать проект организации производства в комплексно-механизированной лаве для очистного комплекса КМ 87. Размещение оборудования и геометрические размеры лавы приведены на рис.3. Исходные данные, характеризующие производственные

условия, следующие: угол падения пласта =10°, мощность пласта =1,5 м, коэффициент использования полезной мощности пласта = 0,87, средняя плотность угля в массиве =1,58 т/м³, длина лавы =200 м. Для поддержания сопряжения лавы с вентиляционной выработкой устанавливают деревянные костры, а для поддержания сопряжения ее с транспортным штреком крепь сопряжения КСУ, один ряд органной крепи и два ряда костров, возводимых в выработанном простран­стве со стороны лавы, усиливающую переносную органную крепь и гидравли­ческие стойки, устанавливаемые в контуре выработки. Нижняя ниша не подготавливается, длина верхней ниши = 7 м. Подготовка ниши ведется буро­взрывным способом. Уголь в ней грузят вручную (70%), а также силой взрыва и статическими лемешками, которыми оборудован конвейер лавы по всей длине. Секции механизированной крепи размещают по всей длине лавы, включая концевые участки. Выемку угля осуществляют по челноковой схеме; ширина захвата = 0,63 м, коэффициент использования захвата = 0,95. Для вы­емки очередной полосы угля комбайн перемещается способом «косых заез­дов». При выемке комбайном уголь грузится на конвейер только шнеками исполнительного органа; прицепных погрузочных устройств на комбайне нет. Оставшийся после прохода комбайна уголь по лаве самопогружается на за­бойный конвейер при его передвижке за счет статических лемешков. В соот­ветствии с / / скорость подачи комбайна при выемке угля = 3,6 м/мин, при зачистке угля комбайном (для выполнения «косого заезда») = 4,9 м/мин, производительность комбайна = 4,46 т/мин, сменный коэффициент машинного времени без учета продолжительности «косых заездов» =0,398. Норма отдыха = 30 %. Скорость передвижки секций крепи = 2,5 м/мин, скорость зачистки оснований сек­ций крепи = 2 м/мин. = 5 мин – резерв времени, в течение которого по проектируемой технологии можно выполнять смежные процессы в комбайновой части лавы. =5 м и = 15 м – длина концевых участков лавы, где передвижку секций крепи с зачисткой их оснований целесообразно поручать рабочим, занятым на концевых операциях, соответственно на сопряжениях с транспортной и вентиляционной выработками. = 120 мин - минимальное время устойчивости нижних слоев породы в кровле лавы. = 0,15 – коэффициент устойчивости кровли. Принят четырехсменный режим работы лавы с продолжительностью смены по 6 ч; три смены добычных и одна ремонтно-подготовительная.

Суточная нагрузка на очистной забой определяется по производи­тельности комбайна:

4,46 · 0,398 ·360 · 3 = 1911 т

Добычу угля из очистного забоя при снятии комбайном одной полосы угля рассчитывается по формуле:

= =

=(200-7)·1,5·0,87·0,63·0,95·1,58·1 = 239 т.

Число циклов:

в сутки = 1911:239 = 8;

в смену = 8:3 = 2,67

Добыча угля из ниш:

за цикл = =

=7·1,5·0,87·0,63·0,95 ·1,58·1= 8,6 т.

за сутки = 8,6·8 = 69 т.

Проектируемая среднесуточная нагрузка на очистной забой

= = 1911 + 69= 1980 т

На основе проектируемой схемы работы комбайна по нормативам рас­считывается:

= =0,008+0,008=0,016мин/м – продолжительность выполнения вспомогательных работ, затраты времени соответственно на регулирование исполнительного органа комбайна по высоте (мощности пласта) и уборку угля и породы, упавших на комбайн ; = 0 мин/м – затраты времени на обмен партии вагонеток; = 0 мин/м – затраты времени на зачистку лавы при односторонней схеме работы комбайна; = 0,055 мин/м – затраты времени на заряжание, взрывание и проветривание при образовании ниш (затраты времени на заряжание, взрывание и проветривание для решения задачи по всем вариантам определяются по методическим указаниям - (Приложение 2 стр.536 / /, поправочный коэффициент к – не рассчитывать).; = 0 мин/м – затраты времени на выемку породных прослойков при селективной выемке; = 0 мин/м – затраты времени на работы, прерывающие выемку угля из-за сложных горно-геологических условий (извлечение твердых включений с помощью БВР, доставка лесных материалов и выкладка костров над крепью и т.д.); = 0,065 мин/м – затраты времени на передвижку конвейера; = 0,077 мин/м - затраты времени на подготовку комбайна к выемке следующей полосы угля (осмотр комбайна, замена зубков и доливка масла); = 20 + 12 = 32 мин. – время проведения подготовительно-заключительных операций.

Продолжительность выполнения отдельных рабочих процессов и опера­ций:

непосредственно выемка угля комбайном

на цикл : = 193:3,6 = 53,7 мин;

на смену = 53,7·2,67 = 143,4 мин;

вспомогательные операции, прерывающие работу комбайна,

на цикл · = 0,016·193 = 3,1мин;

смену = 3,1·2,67 = 8,3 мин;

заряжание, взрывание и проветривание верхней ниши

на смену = 0,055·200·2,67 = 29,5 мин;

подготовка комбайна к выемке следующей полосы угля: осмотр комбайна, замена зубков и доливка масла

на цикл · = 0,077·193 = 14,9 мин;

на смену = 14,9·2,67 = 39,7 мин;

передвижка конвейера

на цикл · = 0,065·200 = 13 мин,

на смену = 13·2,67 = 34,4 мин;

перегон комбайна для осуществления «косого заезда»

на цикл : = 15:4,9 = 3 мин;

на смену = 3·2,67 = 8 мин;

самозарубка комбайна в пласт «косым заездом»

на цикл : = 15:3,6 = 4,2 мин;

на смену = 4,2·2,67 = 11,2 мин.

Продолжительность цикла работы определяем:

=

=53,7+3,1+14,9+13+3+4,2 = 91,9 мин;

Техническая надежность оборудования и технологическая надежность сменных звеньев определяется с учетом затрат времени на выполнение в течение смены подготовительно-заключительных операций, заряжания, взрывания и проветривания забоя:

мин.

Организация работ должна проектироваться так, чтобы время простоев комбайна (перерывов) в течение смены было не более разницы между временем цикла, рассчитанным с учетом технической надежности оборудования и технологической надежности сменных звеньев и временем цикла по проекту.

Если время простоев комбайна превышает время, предусмот­ренное на отдых, то рабочим, обслуживающим комбайн, необходимо поручать выполнение других процессов в очистном забое во время перерывов в работе комбайна. Величина времени на отдых определяется в соответствии с нормативами времени на отдых при выполнении основных и вспомогательных операций выемки угля комбайном. Если время простоев комбайна меньше времени, предусмот­ренного на отдых, то к процессу комбайновой вы­емки привлекают горнорабочих, занятых на других процессах в комплексно-механизированных лавах.

Продолжительность перерывов составляет:

= (112 — 91,9) ·2,67 = 53,9 мин.

Время на отдых

= 0,3·(143,4+8,3) = 45,2 мин.

Следовательно

Принимаемый график выполнения цикла работ приведен на рис. 4, а планограмма работ в лаве - на рис.5.

Рабочий процесс	Продолжительность (без учета непредвиденных остановок), мин	Последовательность совмещение) выполнения рабочих процессов во времени
		0	15	30	45	60	75	90
Выемка угля комбайном и выполнение вспомогательных операций, не перекрываемых работой комбайна, в машинной части лавы	53,7 +3,1
Перегон комбайна для «косого заезда»	3
Осмотр комбайна, замена зубков и доливка	14,9
Передвижка головки конвейера и секций конвейера длиной 15 м	10
Самозарубка комбайна в пласт «косым заездом»	4,2
Передвижка конвейера по всей длине лавы	13
Зачистка основания и передвижка секций крепи по лаве	7 8,9

Рис.4 График выполнения цикла работ

Средняя скорость выполнения смежных рабочих процессов в комбайновой части лавы одним исполнителем:

м/мин;

Скорость выполнения смежных рабочих процессов, которая обеспечивает безостановочную работу комбайна по выемке угля:

м/мин

Отсюда, необходимая численность исполнителей для выполнения смежных процессов

Так как =3, проектируется «паевая» схема организации работ при вы­полнении смежных с выемкой угля рабочих процессов в машинной части лавы.

Длина пая

м

Проверка длины пая удовлетворяет условиям последовательной зачистки оснований и передвижки секций крепи. Окончательно принимают длину пая равной 60 м, число паев - 3, численность рабочих, занятых на участке, 1 чел.

Выбор организации выполнения рабочих процессов на пае (параллельная или раздельная передвижка секций крепи и зачистка их оснований) осуществляется в зависимости от выполнения неравенств:

параллельная схема

неравенство не выполняется

последовательная схема

неравенство выполняется, следовательно, при выполнении смежных процессов должна применяться последовательная схема.

Расчет численности рабочих, занятых на выполнении концевых операций в нижнем сопряжении лавы, показал, что по нормативной трудоемкости по­требуется 1 человек в смену. На подготовке ниши и выполнении концевых опе­раций в верхнем сопряжении лавы должны быть заняты 3 чел в смену.

Варианты заданий см. в ПРИЛОЖЕНИИ 3

Дополнительная информация:

1. Для поддержания сопряжения лавы с вентиляционной выработкой устанавливают деревянные костры, а для поддержания сопряжения с транспортным штреком – крепь сопряжения КСУ, один ряд органной крепи и два ряда костров, возводимых в выработанном пространстве со стороны лавы, усиливающую переносную органную крепь и гидравлические стойки, устанавливаемые в контуре выработки.

2. Нижняя ниша не подготавливается. Подготовка верхней ниши ведется буровзрывным способом. Уголь в ней грузят вручную (70%), а также силой взрыва. Затраты времени на заряжание, взрывание и проветривание Т_взр (Т_зв) определяются по методическим указаниям (Приложение 2 стр.536 /16/, поправочный коэффициент К – не рассчитывать). БВР выполняются одним исполнителем

3. Рабочую скорость подачи комбайна v_п, взятую по ЕНВ, для расчетов увеличить в 2 раза.

4. Маневровую скорость подачи комбайна определять исходя из соотношения – v_з = 1,4 v_п.

5. Выемку угля осуществляют по челноковой схеме.

6. Скорость зачистки оснований секций крепи v_з.с.= 2,0 м/мин.

7. Способ транспортировки угля по шахте – магистральный конвейер.

8. Породные включения в пласте угля отсутствуют.

9. Коэффициент устойчивости для всех вариантов принимать к_уст = 0,16

Режим работы лавы четырехсменный с продолжительностью смены по 6 часов три смены добычные и одна смена ремонтно-подготовительная.

Организация производства в очистном забое (блоке) при подземной разработке рудных месторождений

Задача 4. Разработать календарный план подготовки и отработки блока системой подэтажного принудительного обрушения с торцевым выпуском руды рис.6

для следующих условий: средняя мощность залежи 60 м, угол падения 80°, коэффициент крепости руды и вмещающих пород 10, плотность руды 3,6 т/м³, высота этажа 90 м, длина блока 105 м, высота подэтажа 15 м, ширина па­нели 15 м, расстояние между подэтажными ортами 10 м, толщина отбивае­мого слоя руды 3 м. Потери руды при очистной выемке 10 %, разубоживание 25 %. Добыча руды по, шахте 5 млн. т/год. Режим работы шахты: 305 рабочих дней в году, 3 смены по 6 ч в сутки.

1. Определяем объем подготовительных и нарезных работ и распределяем балансовые запасы по стадиям работ в блоке. Расчетные данные приведены в табл.1.

2. Рассчитываем объемы первоочередных работ по подготовке и нарезке блока (табл.2). Откаточный штрек проводят во время общей подготовки этажа и поэтому в дальнейших расчетах он не учитывается

Проходческое оборудование, нормы выработки и численность рабочих в смену приведены в табл.3.

Рассчитаем трудоемкость работ, время выполнения рабочих процессов и численность исполнителей табл. 4.

3. Расчет показателей очистной выемки. Суммарная длина скважин в отбиваемом слое 370 м; масса руды, добытой из слоя 1377т; удельный расход ВВ 0,5 кг/т.

Продолжительность бурения скважин в слое

= =2,6 смены

где =140 - сменная норма выработки бурового станка «Симба-22», м; - количество станков.

Трудоемкость бурения скважин на 1000 т добытой руды:

= 3,78 чел.- смены

где - численность исполнителей.

Продолжительность заряжания скважин в слое

= = 0,3 смены,

где =2400 – сменная норма выра­ботки на зарядную машину, кг.

Трудоемкость заряжания на 1000 т добытой руды:

= 0,435 чел.-смены

где - численность исполнителей.

Продолжительность уборки отбитой руды из слоя

= =2,75 смены

где = 500 - норма выработки на уборку руды из забоя, т.

Трудоемкость доставки 1000 т добытой руды

= 2 чел.-смены

где - численность исполнителей.

6. Организация работ в очистном забое. Одновременно отбивают два слоя - =2. График организации работ в забое приведен на рис.6. Продолжитель­ность очистной выемки секции со­ставляет 4 суток.

Среднесуточная производитель­ность панели в период очистной выемки

= 688,5 т.

Для обеспечения годовой добычи руды по шахте 5 млн. т, необходимо, чтобы работы велись одновременно в следующем количестве панелей:

панелей

где - доля добычи рудной массы в блоке при очистной выемке; - коэффициент резерва; = 305 – число рабочих дней в году.

Наибольшее число секций находящихся в блоке в одновременной очистной выемке =7. Продолжительность очистной выемки блока:

сут.

где - балансовые запасы блока, отрабатываемые очистными работами, т; - коэффициент извлечения руды; - коэффициент разубоживания руды.

Среднесуточная производительность блока из очистных работ составит:

= = =4818,2 т

Число блоков, в которых одновременно ведется очистная выемка для обеспечения заданной годовой добычи шахты:

Исходные данные для построения календарного плана подготовки и отработки блока представлены в таблице 5.

Трудоемкость очистной выемки, чел.-смен:

Бурение скважин

Заряжание и взрывание скважин

Доставка руды

Суммарная трудоемкость очистной выемки, чел.-смен

Производительность труда, т/чел.-смену, при выполнении работ по очистной выемке:

Бурение скважин

Заряжание и взрывание скважин

Доставка руды

Средняя производительность труда на очистных работах:

=161 т/чел.-смену

7. Технико-экономические показатели по блоку. Среднесуточная производительность блока из очистных работ 4818,2 т. Продолжительность работ по первоочередной подготовке и нарезке блока – 82 суток, при очистной выемке – 472 суток. Производительность труда на очистных работах, т/чел.-смену: при бурении скважин - 264,4; при доставке руды – 500, рабочего очистного забоя – 161. Потери руды при очистной выемке – 10%, разубоживание – 25%. Календарный план подготовки и отработки блока приведен на рис.8.

Варианты заданий см. в ПРИЛОЖЕНИИ 4