7. Горно-технологические параметры (твердость, абразивность, трещиноватость, угол естественного откоса, коэффициент крепости , водопроницаемость, устойчивость пород).

Горно-технологические параметры. Их устанавливают эмпирическим путем. Они характеризуют поведение пород при воздействии на них инструментом, рабочим органом горных машин или технологией ведения горных работ:

твердость – способность горной породы оказывать сопротивление проникновению в нее другого, более твердого тела ( местное приложение нагрузки). Твердость влияет на механическую скорость бурения скважин и шпуров;

абразивность – способность горной породы изнашивать контактирующие с ней поверхности горных машин или оборудования;

трещиноватость – нарушение монолитности породного массива. Твердость тесно связана с прочностью породы. Эта связь устанавливается коэффициентом структурного ослабления (отношение прочности пород в массиве к прочности пород в куске);

угол естественного откоса – угол между горизонтальной плоскостью и образующей конуса сыпучей породы в естественном состоянии. Среднее значение для сыпучих пород .

крепость – способность горной породы сопротивляться разрушению от действия внешних сил. Крепость характеризуется коэффициентом крепости , (выделен проф. М.М. Протодьяконовым) и представляет собой показатель, приближенно характеризующий относительную сопротивляемость породы разрушению .

коэффициент и угол внутреннего трения ( и , табл.3) – в отличие от внешнего трения, под которым понимают сопротивление взаимному перемещению контактирующих тел, внутреннее трение - это сопротивление, возникающее при относительном перемещении отдельных частей тела при его деформировании. По аналогии с внешним трением, под коэффициентом внутреннего трения понимают отношение силы трения к величине нормальной нагрузки . ( ; ).

Водопроницаемость - способность породы пропускать сквозь себя воду.

В рыхлых породах вода фильтруется в горную выработку, в более плотных – попадает в нее через открытые соединенные между собой поры и трещины. Количество воды, поступающее в выработку, характеризуется также водообильностью пород. Иногда этот показатель формулируется как обводненность пород, определяющий степень влияния воды на условия ведения работ.

Группы пород по водообильности

Группа пород	Дебит скважин , м3/ч
1 - сильноводообильные	Более 35
2 -водообильные	3,5 - 35
3 - слабоводообильные	0,35 – 3,5
4 – водоносные	0,04 – 0,35
5 - водоупорные	Практически сухие
6 - водонепроницаемые	Безводные

Устойчивость пород характеризует способность их не обрушаться (сохранять равновесие без образования вывалов) при обнажении снизу или с боков, и зависит от прочностных показателей, трещиноватости и в некоторых случаях – водообильности породного массива.

При этом для горизонтальных и наклонных выработок устойчивость обнаженной кровли определяется величиной пролета (шириной выработки по кровле), а устойчивость обнажения боков – высотой вертикальной стенки. Обобщенные количественные характеристики устойчивости пород показаны в табл.6.

Таблица 6

Классификации пород по устойчивости

Группа	Характеристика устойчивости
1 – весьма неустойчивые	Плывуны, сыпучие и рыхлые породы, не допускающие даже незначительных обнажений и требующие незамедлительного или опережающего возведения крепи
2 – неустойчивые	Допускающие на короткое время небольшое обнажение кровли (до 10 м2) и требующие прочного крепления вслед за выемкой
3 – средней устойчивости	Допускающие на непродолжительное время обнажение кровли на значительной площади (до 200 м2) и требующие прочного крепления при длительном обнажении
4 - устойчивые	Допускающие на сравнительно продолжительное время обнажение кровли на значительной площади (до 500 м2) и требующие лишь частичного крепления (в местах разломов, трещин)
5 – весьма устойчивые	Допускающие обнажение кровли на значительной площади (до 1000 м2) и длительное время могут стоять без поддержки

8. Обычные и специальные способы проведения выработок. Характеристики породного массива, влияющие на эффективность проходки выработки. Способы отбойки горного массива в зависимости от крепости пород.

Каждая порода характеризуется группой основных свойств:

-плотностные свойства;

-физико-механические;

-горно-технологические параметры;

На технологию проведения и разработку выработки важное значение имеет:

-трещиноватость характеризуется количеством трещин и их размерами;

-водообильность характеризуется количеством воды, которая поступает в выработку;

-устойчивость – свойство пород не обрушаться при обнажении пород снизу или с боков;

В общем случае в зависимости от устойчивости и обводненности различают обычные и специальные формы проведения выработок. Обычные способы применяют в устойчивых породах при малом притоке воды и устойчивости 2-5 группы(БВР, ручная отбойка, гидроотбойка, проходческий комбайн). Специальные способы применяют в неустойчивых сыпучих породах, которые не допускают обнажения пород(водопонижение, замораживание, тампонирование, использование специальной крепи). Если коэффициент крепости больше 5, то применяют БВР, если меньше – ручную отбойку, гидроотбойку и проходческие комбайны.

9. Основные принципы организации технологического процесса и выбора технологической схемы проведения горизонтальных горно-разведочных выработок.

Выбор технологической схемы проведения горной выработки базирпуется на нескольких принципах :

1.Выбор способа проведения – зависит от горно-геологических условий;

2.выбор способа разрушения пород – зависит от физико-механических св-в горных пород;

3.Выбор оборудования и основные показатели работ – зависят от производственно-технологических услови

10. Поточная и циклическая схемы организации работ по проведению выработок.

Поточная – непрерывное извлечение горной массы из забоя, так как совмещаются все производственные процессы(комбайновый способ проходки). Циклическая – процесс разрушения породы осуществляется с перерывами. Циклическая работа организуется по заранее разработанному графику. В графике установлен порядок производственных процессов и продолжительности во времени

11. Понятие проходческого цикла.

Проходческий цикл – совокупность основных и вспомогательных операций, которые выполняются в определенной последовательности в заданный промежуток времени для продвижения забоя на определенную величину. Число циклов в сутки принимают в зависимости от организации работ, количества выработок, свойств пород и т.д.

12. Основные и вспомогательные процессы проходческого цикла.

Основной – обеспечивает продвижение забоя выработки. К основному относятся: отбойка породы, уборка породы, поддержка выработки от обрушения. Вспомогательный – обеспечивает нормальное протекание основных технологических процессов. К нему относятся: проветривание, настилка рельсового пути, водоотлив, доставка оборудования и материалов, монтаж коммуникаций. Основные проходческие операции определяются по очереди или одновременно, совпадая при этом частично или полностью.

13. Формы и размеры поперечного сечения горно-разведочных выработок.

Опытом и нормативами установлены 2 форы поперечного сечения: трапецеевидная, прямоугольно-сводчатая. Выбор формы зависит от устойчивости пересекающих пород, материала крепи и конструкции. Наиболее распространены деревянные крепи. ПС используют в устойчивых и весьма крепких породах(больше 12-16). Для выбора формы и размера крепи используют таблицу типовых сечений ГОСТ 22940-85.

Если базовое оборудование не совпадает с комплектами приведенными в таблице, в этом случае размеры сечений определяются расчетным методом. Расчет сечения начинается с определения сечения в свету, потом вчерне.

1. Выбор оборудования;

2. Выбор формы;

3. По размерам оборудования определяются наибольшие размеры( с проставлением всех зазоров, которые необходимы по правилам техники безопасности).

14. Расчетные зависимости для определения размеров сечения выработки трапециевидной и прямоугольно-сводчатой форм.

У словные обозначения и наименования параметров сечений выработок, приведенных на рис.1. следующие: h - высота электровоза (вагонетки) от головки рельсов; h_a - высота от балластного слоя до головки рельсов; h_б - высота балластного слоя; h_в - высота от почвы выработки до головки рельсов(320мм); h₁ - высота выработки от головки рельсов до верхняка; h₂ - высота выработки от балласта до верхняка; h₃- высота выработки от почвы до верхняка; h₄- проектная высота выработки в проходке (высота вчерне), h_кп- высота подвески контактного провода от головки рельсов; А- ширина электровоза (вагонетки); n′- размер прохода на уровне подвижного состава; n - размер прохода на высоте 1800 мм от уровня балластного слоя; m - размер зазора на уровне подвижного состава; B - ширина однопутной выработки в свету на уровне подвижного состава; L₁ - ширина выработки в свету по кровле; L₂ - ширина выработки в свету по балластному слою; L₃ - проектная ширина выработки по кровле в проходке (ширина вчерне по кровле); L₄ - проектная ширина выработки по почве в проходке (ширина вчерне по почве).

Ширина однопутевой выработки в свету на уровне вахней кромки подвижного состава:

B=m + A + n’

n’=n+(1800-(h- )) ctg

Ширина выработки в свету по трапу:

= B+2(h- ) ctg

Ширина выработки в свету по кровле:

= B-2( -h) ctg

Определим высоту выработки от почвы до верхняка

Найдем проектную ширину выработки по почве в проходке

Найдем ширину по кровле в проходке

Используя полученные в результате расчетов данные, найдём площадь сечения выработки вчерне и в свету:

15. Выбор бурового оборудования для бурения шпуров.

При выборе оборудования учитываем : - крепость пород, - площадь сечения, - искривленность выработки, - наличие энергоресурсов, - возможность приобретения, аренды оборудования.

В крепких породах используют перфораторы типа ПР-30, если сечение вчерне больше 9м², используют несколько перфораторов. Расчет выполняют 1 перфоратор = 2,5-2,8 м². Вместо перфораторов стали широко применять электросверла. Преимущество электросверла: КПД в 5раз выше, скорость бурения в 4р. Выше, стоимость эл.энергии в 6р. дешевле сжатого воздуха, уменьшается запыленность воздуха.

16. Выбор взрывчатых веществ.

В качестве ВВ рекомендуется применять Аммонит №6 ЖВ . параметры БВР : - удельный расход ВВ, - длина шпура, - диаметр шпура, - число шпуров, - расстояние между шпурами, - масса заряда в шпуре, - расход ВВ на 1 цикл.

17. Расчет оптимальных параметров буровзрывных работ: удельный расход ВВ по формуле В.М. Рогинского, глубина шпуров (формула Г.Г. Мухтарова, формула М.М. Протодъяконова), определение числа шпуров (формула В.М. Рогинского).

где e – работоспособность ВВ (e = 1, для аммонита №6ЖВ); k₁ - коэффициент влияния глубины шпуров; k₂ - коэффициент влияния площади сечения выработки. Значения коэффициентов k₁ и k₂ рекомендуется вычислять по следующим формулам:

k₁ = 0,73∙l³ - 3,8∙l² + 6,77∙l - 2,08

k₂ = 0,025∙S² - 0,432∙S + 2,67

Определяется глубина шпура по формуле:

, м,

где S – площадь сечения выработки вчерне, м².

Количество шпуров рекомендуется вычислять по формуле:

где К_тр – коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости массива пород. Рекомендуется определять значение К_тр по следующей формуле:

К_тр = -0,177∙b² + 0,56∙b +0,57,

где b – средний размер структурного блока, м; если b > 1,3, то К_тр = 1.

18. Виды врубов. Все врубы делятся на 3 группы : - наклонные, - прямые, - комбинированные. Из наклонных врубов используют горизонтальный или вертикальный клиновой, или пирамидальный. Из прямых – призматический вруб со скважиной или шпуром. Из комбинированных – спиральный шагающий вруб и крестовые.

19. Формула расчета общего расхода ВВ на цикл проходки.

А = S∙l∙q, кг

S – площадь сечения выработки вчерне, м².

l - глубина шпура, м

q- Удельный расход ВВ

20.Схемы проветривания тупиковых горно-разведочных выработок. Распечатка лекция № 4, стр.1

Местное проветривание тупиковых выработок производится нагнетательным, всасывающим и комбинированным способами.

СХЕМА	ХАР-КА
НАГНЕТАТЕЛЬНЫЙ СПОСОБ	вентилятор 3 устанавливается на свежей струе выработки 1 на расстоянии не менее 10 м от устья проветриваемой выработки 2. Свежий воздух поступает в призабойное пространство по вентиляционным трубам 4, а загрязненный удаляется от забоя по выработке. Достоинства способа: быстрое освобождение призабойного пространства от ядовитых газов после взрывных работ; возможность применения легких, эластичных труб из прорезиненной ткани. Расстояние установки труб до забоя устанавливается в пределах . Недостатком нагнетательного способа проветривания состоит в том, что удаление вредных газов и пыли происходит через всю выработку с небольшой скоростью, что при значительной длине выработки увеличивает время проветривания. Такой способ рекомендуется для проветривания выработок длиной до 300 м.
ВСАСЫВАЮЩИЙ СПОСОБ	вентилятор 3 устанавливается со стороны исходящей струи воздуха на расстоянии не менее 10 м от устья проветриваемой выработки 2 и отсасывает воздух по трубам 4 из призабойного пространства. Для эффективного проветривания максимальное отставание конца труб от забоя должно быть . Достоинство этого способа: наличие свежего воздуха на всей длине выработки, за исключением глухого забоя, что позволяет на части длины выработки начинать некоторые работы до полного удаления из забоя газов. Недостаток этого способа – необходимость близкого подвода конца трубопровода к забою, что вызывает частые поломки при взрывных работах; невозможность применения труб из прорезиненного материала. Частично последний из недостатков устраняется при размещении вентилятора 3 (если имеется возможность) выработке с использованием в призабойной части трубопровода металлических труб 5 (рис.39,б).
вентилятор всасывающий; 2 – вентилятор нагнетательный; 3, 4 – нагнетательный и всасывающий трубопроводы; 5 – перемычка	выработки проветриваются вентиляторами, из которых один работает на всасывание, а другой, установленный вблизи забоя, - на нагнетание. Вентилятор 1, отсасывающий воздух из забоя, является основным, а нагнетательный 2 – вспомогательным, который используется для более интенсивного перемешивания свежего воздуха с загрязненным и удаления газов и пыли из забоя. Для устранения подсоса загрязненного воздуха нагнетающим вентилятором его производительность принимается на 10-20% ниже производительности всасывающего вентилятора – при сооружении перемычки 5 на расстоянии 30 – 60 м от забоя, и на 30% ниже при отсутствии перемычки.