3 Расчет крепления горной выработки

В условиях криолитозоны кровля и борта могут находится в устойчивом состоянии, и только в случае растепления возможны отслоения породы. Во избежание возможного отслоения кровли выработки, которая находится на высоте около 4м и не контролируется визуально, то целесообразно применение анкерного крепления с использованием минеральных смесей. Этим исключается возможность отслоения кровли.

Длина шпура и анкера.

l_шп = h_об + h_ц = 1 + 0,3 = 1,3 м,

где: h_об – высота свода обрушения пород, при средней устойчивости принимаю 1м;

h_ц – высота не разрушаемой части, равна 0,3 м.

l_а = l_шп + l_кр = 1,3 + 0,1 = 1,4 м,

где: l_кр– длина затяжки анкера, равна 0,1 м.

Прочность закрепления анкера Р_ш как минимальную из трех критериев, а именно:

- прочность Р_с арматурного стрежня на взрыв:

Р_с = σ_с·0,25·π·d²_ст = 350 · 0,25 · 3,14 М 0, 0004 = 0,11МН;

- Прочность Р_бет закрепления арматурного стрежня, которая проводится для условий закрепления в бетоне:

Р_бет = π·d_ст·l_шп·τ_cт = 3,14 М 0,02 · 1,3 · 4,2 = 0,34 МН;

- Тоже для прочности Р_шп закрепление бетона с породой в шпуре:

Р_шп = π·d_шп·l_шп·τ_шп = 3,14 · 0,04 · 1,3 · 4,2 = 0,68 МН,

где: σ_с = 350 МПа – предел текучести арматурного стрежня на разрыв;

d_ст= 0,02 м – диаметр арматурного стрежня;

d_шп = 0,04 м – диаметр шпура;

l_шп= 1,3 м – длина шпура;

τ_cт= τ_шп = 4,2 МПа – минимальное удельное сцепление арматурного стержня с бетоном из минеральной смеси и этого бетона со стенками шпура.

В результате оказывается, что минимальная прочность у арматурного стержня на разрыв, её и принимаю в качестве прочности закреплении анкера Р_ш = 011 МН.

По несущей способности отдельного анкера максимально допустимое расстояние l_к между анкерами:

l_к =

где: γ = 0,028 МН/м³ – удельный вес пород в своде обрушения;

к_з = 1,5 – коэффициент запаса.

Так как поверхность кровли неровная и возможна трещиноватость массива, по условию недопущения отслоений между анкерами, окончательно принимаю сетку расположения анкеров 1,0 х 1,0м.

4 Расчет и обоснование параметров бвр

Необходимые данные для производства расчетов:

• сечение выработки в чернее S_ч = 17,4м², которое должно быть после проведения БВР;

• Диаметр шпура d = 0,04 м, получаемый в результате бурения породы в забое инструментом самоходной буровой установкой Boomer T1 D;

• Коэффициент крепости породы f = 15;

• Объемный вес породы γ = 0,028 МН;

• Взрывчатое вещество: Аммонит 6ЖВ в патронах диаметром 32мм и весом 250 г, игданит;

• Средствовзрывания: СИНВ – Ш.

• e – коэффициент работоспособности ВВ – 1,15;

• Плотность ВВ – 1000 кг/м³;

• Плотность заряжания – 1,15.

Определяю длину заходки – l_з то есть, на сколько в глубь должен продвинуться забой после взрыва. Длина заходки определяется в зависимости от организации работ по проходческому циклу, которая выстраивается из месячного планового задания по проходке выработки, числа рабочих дней и смен, количество циклов в смену, исходя из применяемого оборудования. Взорванный объем породы должен быть убран в отдельное циклограммой время, для того, чтобы успеть выполнить за отведенное время последующие операции.

l_з = L_м / (n_д·n_см·n_ц) = 140/(29·2·1) = 2,41м,

где: L_м – месячный план для вырубного комплекса оборудования при вахтовом режиме работы принимаем 140м/мес;

n_д – Количество рабочих дней в месяц: 29;

n_см – Количество смен в сутки: 2;

n_ц– Количество циклов в смену: 1.

Объем взорванной массы за цикл:

V₃ = S_чр·l_з = 17,4 · 2,41 = 42м³,

Длина шпура:

l_шп = l_з / К_ш = 2,41 / 0,9 = 2,68м,

где: К_ш – коэффициент использования шпура, равен 0,9.

При данной характеристике пород целесообразно применить клиновой вид вруба. Из известно принятого расположения шпуров, определяем, что врубовые шпуры на 0,2 – 0,25 м длиннее прямого шпура и имеют сужение в глубину забоя под углом 75-77 градусов.

l_вр = l_шп+ 0,25 = 2,68 + 0,25 = 2,93м,

Оконтуривающие шпуры, расположены по контуру выработки с раскоской приблизительно 85 градусов, длиннее прямых на 0,05 м.

l_ок = l_шп+ 0,05 = 2,68 + 0,05 = 2,73м,

Определяем удельный расход ВВ:

кг/м³,

где: е – коэффициент работоспособности ВВ. Для Аммонита № 6ЖВ и игданита при совместном применение равен 1,05.

Находим массу ВВ:

Q = V_з · q = 42 · 2,45= 102,9кг

Количество шпуров рассчитываем по формуле:

N = Q/q₃,

N = 102,9 / 2,45= 42

где: q₃– среднее количество ВВ заряда в шпуре,

q_{3 =} == 2,36 кг,

где: К₃ – коэффициент заполнения шпура ВВ равен l_з/l_ш, где l_з –длина заряда в шпуре. В данном случае К₃ = 0,7

Количество врубовых шпуров для клинового вруба:

N_вр = 2,5= 2,5= 10,42 = 10

Заряд врубовых шпуров на 0,25 кг больше остальных, поэтому ВВ равное 2,5 кг уйдет на дополнительное заполнение врубовых шпуров. Еще один заряд уйдет на водосточную канаву. Отсюда получаем, что общее количество шпуров:

N = 40.

Количество вспомогательных шпуров:

N_п = N_вр – 2 = 10 – 2 = 8

Количество оконтуривающих шпуров:

N_ок = N - N_п- N_вр = 40 – 10 – 8 = 22

Общая длина шпуров:

N_об = 10·2,93 + 8·2,68 + 22·2,73 +2,68= 113,48м

Рисунок 5 - Схема расположения шпуров в забое

Конструкция заряда врубовых шпуров состоит из двух патронов ВВ, один из которых патрон –боевик и игданита, а остальные шпуры заполнены одни патроном – боевиком (см. рисунок 6). Общее заполнение шпуров ВВ – 70%.

Рисунок 6 – Конструкция заряда при обратном инициировании

Исходя из конструкции заряда и коэффициента заполнения шпура, масса ВВ в шпурах:

Врубовые – 2,61·10 = 26,1кг;

Вспомогательные и оконтуривающие – 2,36·31 = 73,16кг

На взрыв забоя потребуется ВМ:

• Аммонит 6ЖВ: 12кг

• Игданит: 90,9 кг

• СИНВ-Ш – 9 серий замедления подобранных согласно очередности взрывания шпуров в забое (таблица 2);

• ДШ – 10м, ЭД -1шт.

Таблица 1 – Распределение шпуров по ступеням замедления

Номера комплектов шпуров	Количество шпуров	Время замедления СИНВ – Ш, мс
1,2	2	2,5
3,4	2	40
5,6	2	80
7,8	2	100
9,10	2	200
11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18	8	300
19, 20, 21, 22, 23, 24, 25	6	400
26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33	8	500
34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41	7	600

Для изготовления патронов–боевиков используют УВТ длиной 5м. После заряжания шпуров в забой, собираем концы УВТ в пучки, которые обвязываем ДШ, а к ДШ подсоединяем ЭД. В качестве использования источника тока для подачи во взрывную сеть используем взрывную машинку КПМ – 1У.

Таким образом, для составления паспорта БВР, есть все необходимые расчеты и определен порядок производства взрыва в забое.