Введение

В нынешнее время в условиях сложившейся экономики одним из основных условий научно-технического прогресса является высокий уровень горнодобывающей промышленности, от которой зависит развитие металлургии, энергетики, химии, строительной индустрии.

Горнодобывающая промышленность, кроме угольной, включает горнорудную промышленность. Обеспечивающую добычу и переработку руд черных, цветных, редких и благородных металлов и горно-химического сырья.

Подземным способом добывают около 35% руд, однако на подземных работах занято значительно больше число трудящихся, чем на открытых работах. Это объясняется тем, что подземным способом разрабатывают менее мощные или глубокозалегающие месторождения, чем открытым способом.

Открытый способ разработки позволяет использовать высокопроизводительное оборудование большой мощности, которое обеспечивает более дешевую стоимость добычи руды, однако с увеличением глубины разработки открытый способ при определенных горнотехнических условиях становится менее выгодным. При открытом способе разработки нарушается земная поверхность, и значительные площади занимают отвалы пустой породы. Для охраны окружающей среды приходится затрачивать большие средства на рекультивацию нарушенных земель.

На рудных шахтах и карьерах применяют современное оборудование, обеспечивающее комплексную механизацию добычных и подготовительных работ, улучшение условий труда. Одним из наиболее важных звеньев в комплексной механизации добычи руд является транспорт, на долю которого приходится около 50 % всех затрат по добыче.

На рудных шахтах за последнее время произведено конкретное перевооружение средств механизации, используемых для доставки руды, осуществлен переход от переносного оборудования к самоходному с автономным дизельный приводом. Осуществляется переход от оборудования одноцелевое назначения к многоцелевому. Создают новые транспортные машины на базе агрегатирования, стандартизации и унификации, т.е. набор агрегатов и различных узлов позволяет комплектовать транспортные машины из однотипных частей, что и повышает их надежность и снижает трудоемкость изготовления и ремонта.

Большие работы приведены по автоматизации средств рудничного транспорта, внедряется дистанционное управление транспортными машинами, начаты работы по их программному управлению.

На выпуске и доставке руды расширяется применение комплексов транспортных машин непрерывного действия, вибрационных питателей и конвейеров, позволяющих перейти на прочную технологию подземных горных работ, снизить себестоимость добычи руды и увеличить более чем в 2 раза производительность труда рабочего по блоку.

Начато внедрение различных конструкций конвейеров, обеспечивающих доставку крупнокусковой породы без предварительного дробления. Широко используется конвейеризация на шахтах по добыче марганцевых и калийных руд. Для снижения потерь руды, ее разубоживания, рационального использования недр и разработки залежей в условиях повышенного горного давления, с обеспечением безопасности ведения горных работ, расширяется применение систем разработки с закладкой выработанного пространства. Внедрение систем разработки с закладкой особенно актуально в связи с охраной окружающей среды и развитием безотходного производства за счет использования породы и хвостов обогащения в качестве компонентов закладочных материалов. Использование твердеющей закладки в сочетании с самоходным транспортным оборудованием дает сократить потери в 2-3 раза и почти полностью извлекать руду.

С поверхности шахты в выработанное пространство закладочные материалы доставляют трубопроводным самотечно-пневматическим или гидравлическим транспортом.

На рудных шахтах, разрабатывающих мощные месторождения, основным видом транспорта по магистральным горизонтальным выработкам является электровозная откатка. Она обеспечивает высокую производительность и обладает резервами ее увеличения. Развитие средств электровозной откатки осуществляется за счет повышения сцепного веса электровозов, грузоподъемности вагонеток, внедрение вагонеток с донной разгрузкой, бункер поездов и развитие автоматизации, обеспечивающей большую пропускную способность и безопасность вождения поездов.

Важная роль в повышении производительности и облегчение труда горняков возложена на механизацию вспомогательных и трудоемких процессов, в том числе доставку различных вспомогательных грузов, оборудования и людей. Для этих целей начато широкое применение средств напочвенного и подвесного транспорта: специальных платформ и вагонеток, самоходного на базе специальных тягачей и полуприцепов, монорельсовых и канатных дорог.

Основными направлениями на подземных горных выработках по добычи является дальнейшее внедрение высокопроизводительного оборудования, в том числе самоходных буровых машин и самоходного оборудования, применяемого в других операциях проходческого цикла.

Применение самоходного оборудования позволяет повысить производительность труда и существенно снизить себестоимость добычи. Особенно эффективно использование самоходных машин при разработке мощных месторождений крепких руд в сочетании с высокопроизводительными системами разработки: камерной с обрушением руды и вмещающих пород и др.

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1 Наименование горной выработки: двухпутевой квершлаг

2 Применённое оборудование: 14КР, ВГ-4,5

3 Коэффициент крепости пород f: 11

4 Длина горной выработки L, м: 250

5 Угол наклона горной выработки α, градус: 1

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПЕРЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ И ПЛОЩАДИ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

Форма поперечного сечения горной выработки зависит от срока службы горной выработки и длительности воздействия горного давления, соответственно различают прямоугольные, трапециевидные, прямоугольно-сводчатые, подковообразные, круглого сечения. Для случая (коэффициент крепости-11) наиболее приемлемыми являются трапециевидная и прямоугольно-сводчатая форма, но так как срок службы выработки у меня большой по условиям противодействия горного давления, выбираем прямоугольно-сводчатую форму, наиболее применимую на шахтах Урала. Для этой формы наиболее применимы «гладкие» крепи: монолитно-бетонное, набрызг-бетонное, анкерное и комбинированное.

Поперечные размеры выработки выбираются из применяемого в этой выработке оборудования и соответствующих зазоров при эксплуатации данного оборудования.

Ширина выработки в свету определяется по формуле:

В=2A+m+n+P (1)

где A-ширина эксплуатационного оборудования;

m-ширина свободного прохода;

n- монтажный проход.

Высота складывается от высоты вертикальной стенки и высоты свода. Высота вертикальной стенки берется равной h=1800 мм (высота человека) и высота трапа или тротуара, где ходит человек (h_т=100 мм):

h_в=1800+h_т (2)

Высота свода зависит:

h_c=B/3, (3)

т.к. коробчатый свод, высоту свода определяют по формуле:

H_в= h_в+ h_c (4)

т.к. применяется анкерная крепь, то ширина в свету равна ширине вчерне.

B=B₁ (5)

Принимаем прямоугольно-сводчатую форму сечения горной выработки.

R=0.692*В

r=0.292*В

М 1:50

Рисунок 1- Сечение горной выработки

3 ВЫБОР И РАСЧЕТ БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

По определению площади поперечного сечения определяют тип бурильной установки. Выбор бурильной машины для бурения в проходческом блоке необходимо осуществлять, руководствуясь следующими положениями:

1. Тип бурильной машины должен соответствовать крепости пород в обуреваевом забое.

2. Размеры зоны бурения должны быть больше или равны ширине и высоте забоя.

3. Максимальная глубина шпуров, указанная в технической характеристике бурильной машины, должна быть сверена с максимальной глубиной шпуров приведенных в их паспорте.

4. Ширина бурильной установки не должна быть больше транспортных средств (вагонеток, электровозов, погрузочно-транспортных машин).

Тип бурильной установки определяется по определенной площади поперечного сечения, в основу которой положены размеры зоны бурения. Число бурильных машин определяем от площади сечения выработки. Величина зоны бурения одной машины составляет 10-15м²,

По исходным данным и полученным значениям, выбираем следующие типы бурильных установок, из которых и будем выбирать более подходящие нам.

Для системы подходят следующие бурильные установки типа:

1. УБШ-207 тип бурильной головки ПК-60

2. БУ тип бурильной установки с одной БГА

Таблица 1- Параметры бурильных установок

Параметры	УБШ-207	БУ
Высота зоны обуривания	3	3,7
Ширина зоны обуривания	3,5	4,4
Глубина бурения	2,5	2,75
Число бурильных машин	2	1
Тип бурильной головки	ПК-60	БГА

Характеристика бурильной головки ПК-60:

энергия удара-90(Дж);

частота ударов в секунду-45(Гц);

усилие подачи -8(кН);

крутящийся момент-160(Н*м);

расход воздуха-9,1(м³/мин).

Характеристика бурильной головки БГА:

энергия удара-85(Дж);

частота ударов в секунду-43(Гц);

крутящийся момент-216(Н*м);

расход воздуха-0,47(м³/мин).

Данные две бурильные установки можно применять в выработках с площадью поперечного сечения (S_ч)=10-15 м².

Для отрыва породы на заданную глубину в забое выработки бурят комплект шпуров, состоящий из врубовых, вспомогательных, отбойных и оконтуривающих шпуров, с целью размещения в них зарядов ВВ. Для эффективного дробления породы в пределах проектного контура выработки необходимо соблюдение следующих условий: число шпуров должно соответствовать размерам выработки и крепости породы; схема расположения шпуров должна соответствовать форме выработки и физко-механическим свойствам породы; взрывание шпуров должно вестись в определенной последовательности, зависящей от принятой схемы их расположений.

Определяем число шпуров:

N=K* (6)

где -коэффициент крепости пород, =11;

S_ч-площадь поперечного сечения вчерне.

Длина шпуров при проходке выработок всех видов определяется в зависимости от крепости и взрываемости пород, площади поперечного сечения выработки, мощности применяемого взрывчатого вещества и характера расположения шпуров во врубе.

Определяем длину шпура:

L=0.7*B, (7)

где В-ширина выработки вчерне, при =11 выбираем 0,7.

Чтобы получить выработку с площадью поперечного сечения=10-15 м², при крепости пород=11, понадобится пробурить 28 шпуров длинной 3м.

Произведем расчет технической производительности этих бурильных установок и по наибольшей производительности выберем одну, наиболее выгодную для данных условий.

Максимальная производительность бурильных установок достигается при расчетных режимных параметров.

Начальную скорость бурения V_нач определяется по формуле (м/сек):

, (8)

=А_n*Z* (9)

где А_n-энергия удара на поршне;

Z-частота удара;

-КПД перфоратора ( =0,7-0,8);

0.5 -предел прочности породы при сколе, Па;

=10⁷ *f , (10)

d-диаметр шпура, м, принимаем равным 40мм=0,04м;

--коэффициент трения стали о породу, ориентировочно =0,3;

-угол заострения лезвия, =90⁰ ;

–коэффициент затупления лезвия, ÷1,05-1,15.

Величина средней скорости бурения перфораторами определится по формуле:

= *(1-е^-аL)/aL (11)

Таблица 2-Средняя скорость бурения (относительная)

0al	L-aL	1-e-aL
0,1	0,909	0,095	0,950
0,2	0,819	0,181	0,905
0,3	0,741	0,259	0,863
0,4	0,670	0,330	0,825
0,5	0,607	0,393	0,786
0,6	0,549	0,451	0,750
0,8	0,449	0,551	0,650
1	0,368	0,632	0,632

где –начальная скорость бурения;

a-декремент затухания энергии ударного импульса

L-длина шпура.

Определив начальную и среднюю скорость, определяем техническую производительность установки:

= , (12)

где -число бурильных машин;

-коэффициент одновременности работы 0,8 при

=2, -коэффициент готовности установки (0,9);

N-количество шпуров;

-длительность перегона установки (5мин);

-средняя скорость бурения, м/мин;

-скорость обратного хода бурильной машины (20м/мин);

-длительность замены коронки (2мин);

f-стойкость коронки на одну заточку, берется в зависимости от крепости породы. При f=5В-100м; при f=15В=50м

Тн- длительность наведения бурильной машины с одного шпура на другой (1мин);

-длительность забуривания (1мин);

L-длина шпура.

Определяем длительность бурения (мин)

= (13)

где L–длина шпура, м;

N-количество шпуров;

-экономическая производительность установки, м/мин.

Из сравниваемых бурильных установок, производительность выше у бурильной установки _____, ту и выбираем.