ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Забайкальский государственный университет

(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)

ГОРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра подземной разработки месторождений полезных ископаемых

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по дисциплине «Основы горного дела»

(Подземная геотехнология)

«ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ»

для студентов специальности 130404.65

«Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Чита – 2012

Курсовая работа должна включать пояснительную записку, выполнен-

ную на стандартных листах формата А4, и графическое приложение на фор-

мате А-1.

Пояснительная записка содержит титульный лист, бланк задания с па-

раметрами, соответствующими выбранному варианту, реферат, содержание,

введение, основные разделы, заключение и список использованных литера-

турных источников.

Содержание разделов:

1-и раздел – выбор типа крепи и формы поперечного сечения выработ-

ки, расчет прочных размеров крепи и построение двух проекций выработки:

фронтальной проекции и проекции на вертикальную плоскость по простира-

нию выработки.

2-й раздел – расчет параметров буровзрывных работ, разработку пас-

порта БВР и определение показателей БВР.

3-й раздел – расчет и построение графика организации работ.

4-й раздел – должен включать подсчет запасов месторождения, выбор

системы разработки, способа и схемы вскрытия месторождения.

На листе формата А1 с угловыми штампами установленного образца

должны быть отражены:

элементы паспорта крепления выработки в двух проекциях

(М 1:25);

паспорт БВР, включающий схему расположения шпуров в трех

проекциях (М 1:25), схему взрывной цепи, конструкцию шпуро-

вых зарядов и таблицу показателей БВР;

график организации работ;

систему разработки в двух проекциях;

Схему вскрытия месторождения, выполненную на формате А3, необ-

ходимо разместить в пояснительной завписке.

Записка должна быть оформлена по возможности в компьютерном на-

боре (редактор Word) 14-м шрифтом через 1,5 интервала с параметрами

страницы: левый и правый отступ соответственно 3,0 и 1,5 см; верхний и

нижний отступы – 2,0 см.

Формулы должны иметь нумерацию в пределах раздела, например,

третья по порядку формула второго раздела должна иметь нумерацию в

скобках – (2.3).

Расстановку номеров страниц следует выполнять в правом верхнем уг-

лу, начиная с листа «ВВЕДЕНИЕ».

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Забайкальский государственный университет

(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)

ГОРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра подземной разработки месторождений полезных ископаемых

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине «Основы горного дела»

тема: «ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ»

специальность 130404.65 «Подземная разработка

месторождений полезных ископаемых»

Выполнил:

студент гр. ГД-____

Дата защиты работы

Оценка

Руководитель:

доцент кафедры ПРМПИ

(роспись)

(Фамилия, инициалы)

«____»_______20___г.

(Подопригора В.Е.)

Чита – 2012

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Забайкальский государственный университет

(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)

ГОРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра подземной разработки месторождений полезных ископаемых

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

«Основы горного дела»

ГД –

, вариант

,

по дисциплине

студенту гр.

(фамилия, инициалы)

Тема курсового проекта:

горных работ».

«Выбор рациональной технологии подземных

Исходные данные:

I-я часть работы

Глубина работ, Нр

Плотность пород в массиве, ρ

Предел прочности пород на сжатие, σсж

Расстояние между трещинами lтр

Месячная скорость проходки выработки Vмес

Марка ВВ

Способ инициирования шпуровых зарядов

Марка электровоза

Колея

II-я часть работы

Расчетная схема (вариант №

)

Ед.

изм.

м

кг/м3

МПа

м

м/мес.

―

―

―

мм

Значения

Графическая часть:

а) на листах масштабной бумаги формата А3;

б) лист формата А1.

»

20

г.

»

20

г.

Дата выдачи задания: «

Дата представления готовой работы руководителю: «

Руководитель курсового

проектирования:

(доцент Подопригора В.Е.)

РАЗМЕРОВ

Все расчеты по курсовой работе производятся в соответствии с Прави-

лами безопасности

1.1 Расчет горного давления. Выбор типа крепи и формы попереч-

ного сечения выработки

В качестве основных расчетных данных для определения устойчивости

пород, нагрузок на крепь и параметров крепи принимаются: глубина заложе-

ния выработки и расчетное сопротивление пород сжатию.

Rс = σс ∙ Кс, Па,

где

σс

Кс

- предел прочности пород при сжатии, Па;

- коэффициент, учитывающий структурные ослабления

массива (расстояние между трещинами), определяется

по табл. 1.1).

Таблица 1.1 Значения коэффициента структурного ослабления (Кс)

Расстояние между трещинами, м

Более 1,5

1,0 – 1,5

0,5 – 1,0

0,1 – 0,5

≤ 0,10

Значения Кс

0,9

0,8

0,6

0,4

0,2

(1.1)

Оценку устойчивости пород в горизонтальных и наклонных выработ-

ках и выбор крепи производим по показателю устойчивости Кк

Кк = γ ∙ Нр / Rс

где

γ

- плотность пород, Н / м3.

(1.2)

Нр

- глубина заложения выработки.

Определив значение Кк, по таблице 1.2 определяем вид крепи.

Таблица 1.2 Рекомендуемые типы крепи

Значения показателя устойчивости (Кк)

≤ 0,10

0,1 … 0,24

≥ 0,24

Рекомендуемый тип крепи

Крепь не требуется (в местах на-

рушений – анкерная крепь)

Неполная крепежная рама

(набрызгбетонная крепь)

Анкер-набрызгбетонная крепь

1.2 Определение прочных размеров крепи и вычерчивание проек-

ций выработки

1.2.1 Неполная крепежная рама (материал крепи – дерево), форма сече-

ния выработки – трапециевидная.

Учитывая тот факт, что в качестве стандартного обычно принимают

диаметр руд.стойки в пределах 0,18…0,20 м, рекомендуется расстояние меж-

ду крепежными рамами (Lр) принимать по выражению

Lр = m tgυ Rи / (2a3ρ n),м,

где

m

- коэффициент условий работы крепи, m = 0,85;

tgυ = (f – 1)/(f + 1),

f

- коэффициент крепости пород по шкале проф.

М.М. Протодьяконова;

Rи

а

- предел прочности материала круглого сечения

(сосна) на изгиб, Rи = 16 × 106 Па;

- полупролет выработки по кровле, м;

tgυ - коэффициент внутреннего трения пород,

(1.3)

n

- плотность пород в массиве, кг / м3;

- коэффициент запаса прочности крепи, = 1,2.

Построение поперечного сечения выработки производим в соответст-

вии с требованиями Правил безопасности [1]. Пример построения графиче-

ского приложения к паспорту крепления выработки трапециевидной формы с

деревянной крепью конструкции «Неполная крепежная рама» (Н.К.Р.) приве-

ден на рис.1.5.

1.2.2 Расчет набрызгбетонной, анкерной и комбинированной анкер-

набрызгбетонной крепей

Вначале определяют высоту свода естественного равновесия, искусст-

венного свода, нагрузки на единицу длины выработки и интенсивности дав-

ления.

В случае, если кровля выработки неустойчива, а борта устойчивы, то

крепь будет нести нагрузку со стороны свода естественного равновесия. По

гипотезе проф. М.М.Протодьяконова высота свода (b) равна

b = a / tgυ

где

a

tgυ

– полупролет выработки по кровле, м;

– коэффициент внутреннего трения пород,

tgυ = (f – 1) / (f + 1), где f – коэффициент крепости пород

по шкале проф. М.М.Протодьяконова (f ≈ σсж / 10).

Интенсивность горного давления

qн = (b – h0)γ,

1.2.2.1 Методика расчета набрызгбетонной крепи

Толщину набрызгбетонного покрытия (δк) находим по выражению

δк = 0,35 [qн nп / (mδ σр)]0,5, м,

(1.6)

(1.5)

(1.4)

nп

mδ

σр

– коэффициент запаса прочности крепи, nп = 1,2;

– коэффициент условий работы крепи, для неармиро-

ванного набрызгбетона mδ = 0,85;

– предел прочности бетона при растяжении, равный при

стандартной марке бетона М400 σр = 1,2 МПа.

1.2.2.2 Методика расчета анкерной крепи

Принимаем железобетонный анкер.

Расчет несущей способности анкера производят из условия прочности

его стержня, выполненного из стали периодического профиля, на разрыв (Rc)

и сцепления бетона со стенками шпура (Rз)

Rc = π r 2 Rр m, Па

где

r

Rр

m

– радиус стержня (из условия r ≥ 0,008 м);

– предел прочности стержня на разрыв, для стали периоди-

ческого профиля Rр = 270,0 МПа;

– коэффициент условий работы крепи (из условия

m = 0,9…1,0) принимаем равным 0,95.

Rз = π ∙ dшп ∙ τ ∙ lз ∙ m, Па,

где

dшп

τ

– диаметр шпура, м;

– сила сцепления заполнителя с породой. При водо-

цементном соотношении (В/Ц), равном 0,5 и марке бетона

М400 τ изменяется в пределах 1,0…1,4.

lз

– глубина заделки стержня за пределы границ свода

естественного равновесия, принимаем lз равной 0,3 м;

Несущую способность анкера (Rа) принимаем по наименьшему из по-

лученных значений (Rc и Rз).

Плотность установки анкеров на 1 м2 выработки (S) составит

(1.8)

(1.7)

Расстояние между анкерами в ряду и между рядами анкеров (а)

а = (1 / S ) 0,5

Длину анкера определяют по выражению

la = b + lз + l1

где

l1

l1 принимаем равной 0,15 м.

(1.9)

(1.10)

(1.11)

– длина выступающей из шпура части стержня анкера,

1.2.3 Построение контуров выработки прямоугольно-сводчатой формы

Графическое приложение к паспорту крепления выработки должно

включать две проекции – фронтальную проекцию и проекцию на вертикаль-

ную плоскость по простиранию выработки с указанием всех реальных разме-

ров элементов паспорта в миллиметрах. Графическая иллюстрация к по-

строению фронтальной проекции выработки отражена на рис.1.1 и 1.2.

Независимо от конструкции крепи построение элементов паспорта

крепления выработки начинают с изображения ее фронтальной проекции на

листе масштабной бумаги формата А3, либо с применением одного из из-

вестных графических редакторов. Проекции выполняют в масштабе 1:25.

Вначале вычерчивают верхнее строение пути, включающее балластный

слой, рельсы и шпалы (см. Приложение 1).

1.2.3.1 Вычерчивание верхнего строения пути

В левой части листа проводят вертикальную штрих-пунктирную линию

оси рельсового пути, после чего симметрично линии наносят две короткие

вертикальные засечки, расстояние между которыми определяется заданной

колеей рельсового пути (т.е. расстоянием между внутренними сторонами го-

ловок рельс). Затем к засечкам пристраивают масштабные изображения рель-

рельс (Р24 или Р33). Крепежную арматуру не изображают.

В соответствии с требованиями правил безопасности шпала должна

быть погружена в балластный слой на 2/3 ее толщины. На этом уровне (при-

близительно) проводят горизонтальную линию – поверхность балластного

слоя и линию почвы выработки, исходя из условия: толщина балластного

слоя под основанием шпалы должна быть не менее 90 мм (принимаем 100

мм). После этого приступают к вычерчиванию габаритов подвижного соста-

ва.

1.2.3.2 Вычерчивание габаритов подвижного состава

Поперечные размеры выработки определяют исходя из габаритов под-

вижного состава. Большинство шахтных электровозов (за редким исключе-

нием) имеют наибольшие габариты в подвижном составе. Поэтому при опре-

делении размеров выработки по горизонтали необходимо ориентироваться на

габариты электровоза (см. Приложение 1).

В соответствии с заданной маркой шахтного электровоза симметрично

оси рельсового пути от уровня головки рельс (УГР) на высоте, равной в мас-

штабе высоте электровоза, вычерчивают скобку, отражающую его габариты.

Если электровоз контактный, то на оси рельсового пути, от УГР на высоте

равной в масштабе 2000 мм, наносят точку, означающую место подвески

контактного провода. Если электровоз аккумуляторный, то высоту выработ-

ки от УГР (или расстояние от УГР до элементов крепи) принимают не менее

2200 мм.). По завершении этого приступают к определению местоположения

стенок (бортов) выработки (если выработку проводят без крепления или с

анкерной крепью), либо внутренних поверхностей ее крепи по бортам.

1.2.3.3 Вычерчивание бортов выработки

Правилами безопасности регламентируется, что передвижение людей

на магистральных участках откаточных выработок должно производиться

ступающими частями подвижного состава и стенками выработки (или ком-

муникациями) должны составлять:

- не менее 700 мм со стороны свободного прохода для людей;

- не менее 250 мм со стороны, противоположной свободному проходу.

В курсовой работе рекомендуется указанные зазоры принимать равны-

ми соответственно 1000 мм и 500 мм.

Вначале вычерчивают правый борт выработки со стороны свободного

прохода для людей. Для этого (в соответствии с Правилами безопасности) от

поверхности балластного слоя отмеряют вертикальный отрезок, равный в

масштабе 1800 мм. После этого через его верхнюю точку от правого габарита

электровоза отмеряют вправо горизонтальный отрезок длиной 1000 мм (в

масштабе). Правый конец отрезка укажет место расположения правой пяты

будущего свода. Правую пяту симметрично переносят на левый борт выра-

ботки и фиксируют место расположения левой пяты свода (рис.1.1).

1.2.3.4 Вычерчивание сводчатой части фронтальной проекции выра-

ботки (трѐхцентрового свода)

Перед вычерчиванием искусственного свода необходимо определить

его высоту (h0) по выражению 1.5 (рис.1.2). Местоположение замка свода на

вертикальной оси выработки определяют следующим образом.

От пяты свода вверх откладывают отрезок, равный в масштабе величи-

не (h0), через верхний конец которого проводят горизонталь до ее пересече-

ния с вертикальной осью выработки. Точка пересечения даст место располо-

жения замка свода.

Вычерчиванию свода предшествует определение большого (R) и мало-

го (r) его радиусов по табл. 1.3.

От замка свода вниз по оси выработки отмеряют отрезок, равный в

масштабе величине (R) и фиксируют точку. Полученная точка (на рисунке

1.2 изображена крестом) будет являться центром дуги, которую необходимо

свода вправо и от правой пяты свода влево отмеряют два горизонтальных от-

резка, равных в масштабе величине (r). Отмеченные концы отрезков будут

являться центрами дуг, которые (при условии правильности расчетов R и r)

при вычерчивании дадут плавные соединения с дугой радиуса R.

На рис.1.3 показана законченная фронтальная проекция выработки (ва-

риант с комбинированной анкер-набрызгбетонной крепью), на рис.1.4 – объ-

единенные фронтальная проекция и проекция на вертикальную плоскость по

выработки

(вариант

с

комбинированной

анкер-

набрызгбетонной крепью.

На этом вычерчивание контура выработки на ее фронтальной проекции

завершают.

Рис.1.3 Фронтальная проекция выработки прямоугольно-

сводчатой формы с комбинированной анкер-набрызгбетонной

крепью.

а - фронтальная проекция; б - проекция на вертикальную плоскость по простиранию выработки.

Поперечное сечение: в черне Sч = 10,4 м2, в свету Sсв = 7,3 м2.