Проект буровзрывных работ на проведение первого западного откаточного штрека

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДонНТУ 

ИНСТИТУТ  ГОРНОГО ДЕЛА И ГЕОЛОГИИ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ 
 

УДК 622.235:550.8 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по дисциплине «Разрушение горных пород» 
 

Тема: Проект буровзрывных работ на проведение первого западного откаточного штрека 
 
 
 

                      

                       ПК 02.11.85.15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исполнитель

Студент гр. БС-08

Консультант

Нормоконтролер 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Донецк-2010

РЕФЕРАТ

Записка 24 с., 2 табл., 2 ссылки. 

     Составлен проект буровзрывных работ в первом западном откаточном штреке.

     В качестве ВВ применяем Аммонит 6ЖВ, взрывание зарядов электрическое, с помощью электродетонаторов. Бурение  шпуров производится вращательным способом, с помощью ручного электросверла. Выработка прямоугольно-сводчатой формы. Заряжание зарядов и взрывание производит мастер-взрывник.

     Выполнен  паспорт БВР на проходку откаточного штрека.

     Рассчитаны  и описаны организационные мероприятия  по ведению БВР. Приведен порядок  выдачи ВВ с расходных складов. Выполнен бланк наряд - путевки на выполнение БВР.

     Указаны места постов оцепления, место укрытия  взрывника и расстояние от забоя  до укрытия.

     Описаны порядок подачи звуковых сигналов, порядок выхода взрывника из укрытия  и подход до места взрыва, обязанности взрывника при осмотре забоя после взрыва, порядок работ при ликвидации отказавших патронов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВЗРЫВЧАТОЕ  ВЕЩЕСТВО, ЭЛЕКТРОДЕТОНАТОР, ЭЛЕКТРОСВЕРЛО, БУРОВАЯ ШТАНГА 
 
 
 
 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

1.Введение………………………………………………………………………..4

2. Выбор взрывчатых веществ………………………………………...……...5

3.Выбор бурильных машин и бурового инструмента……………………6

4.Выбор глубины шпуров и подсчет взрываемой породы……………….7

4.1 Выбор глубины шпуров………………………………………………7

4.2 Подсчёт объёма взрываемой породы………………………….…….7

5. Расчёт расхода взрывчатых веществ……………………………………..8

6. Расчёт количества шпуров. Конструирование вруба…………………..10
7. Конструкция зарядов…………………………………………………...…12
8. Описание и расчет взрывной сети……………14

9. Организация работ……………………………………………..………..…17

10.Составление паспорта буровзрывных работ……………………………..20

  Список  использованной литературы………...………………………..21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ВВЕДЕНИЕ

      Целью работы является проектирование буровзрывных работ на проведение откаточного штрека.

Работы  проводятся под землёй. Выработка  не опасная по газу и пыли. Обводнённость выработки отсутствует, составляющие породы – аргиллиты, с коэффициентом крепости по Протодьяконову -3.

Форма сечения – прямоугольно-сводчатая

Площадь сечения – 2,7 м .

Размеры выработки :

Высота  – 1,89 м;

Ширина по почве -1,66 м;

Ширина  по кровле – R=0,82м, r=0,34м;

Способ  взрывания – Электрический;

Тип взрывчатки – Аммонит 6ЖВ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ВЫБОР ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

 

     Взрывчатые  вещества и средства инициирования  выбираем в соответствии с естественными  геологическими и горно – техническими условиями. Из предложенных в методических указаниях ВВ  выберем Аммонит 6ЖВ. Выработка не опасна по выбросу газа и пыли, приток воды отсутсвует, коэффициент крепости пород по Протодьяконову  – 3.  Техническая характеристика этого ВВ приведена в табл.№1: 

      Табл.№1 Техническая характеристика ВВ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. ВЫБОР БУРОВЫХ МАШИН И БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА

     3.1 Выбор способа бурения шпуров.

     Выбираем  способ бурения шпуров по физико –  механическим свойствам пород. Так  как коэффициент крепости равен 3, то применяем вращательный способ бурения при помощи ручного электросверла СЭР-19. При данном f целесообразно применять сухое бурение. 

     3.2 Выбор бурильных машин.

     Табл.№2 Техническая характеристика ручного электросверла СЭР-19 : 

 
 

2.3 Выбор  бурового инструмента.

     Для бурения шпуров выбираем штангу длиной 2500 мм, диаметром 32 мм. Резцы изготавливаются  из конструкционной или инструментальной стали, поддаются термической обработке и армируются пластинками твердого сплава. Для мягких и средних по мягкости пород без промывки будем использовать резцы РУ43,диаметром 43 мм, массой 0.12 кг, с узкими и длинными перьями. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. ВЫБОР ГЛУБИНЫ ШПУРОВ И ПОДСЧЕТ ВЗРЫВАЕМОЙ ПОРОДЫ

      4.1 Выбор глубины шпуров.

     Глубину шпуров определяем по СНИП-III-б для  пород в коэффициентом крепости по Протодьяконову 3. Разбиваем на равные части отрезок с начальным  значением f=1,5 и конечным значением f=3. Под ним размещаем отрезок с начальным значением =3 и конечным – =2:

                        1,5                        2,0                      2,5                    3,0 

                 3,0                         2,75                  2,25                    2,0                
 

     Из  рисунка видно, что длина оконтуривающих шпуров составляет

     l_ш = 2 м.

     Глубину врубовых шпуров должна превышать остальные на 10-40 см с соответствующим увеличением массы заряда. Таким образом, глубина врубового шпура равна.

     l_вр.ш=2,30 м.

     Определим длину заходки, которая понадобиться для последующих расчетов

      _{зах   =} * ,

     Где - коэффициент использования шпура (КИШ)(по таблице =0.7 )

      _{зах   =} 2,0*0,7=1,4 м.

4.2 Подсчет объема взрываемой породы

Объем породы подсчитывается по формуле:

                             , м³                                                                (4.2)

где V_зax - объем породы, взрываемой за одну заходку, м³;

S - площадь сечения выработки вчерне, м ;

_зах - длина заходки, м;

V=2,7*1,4=3,78 м  
 
 
 

5. РАСЧЕТ РАСХОДА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

      Расчет  расхода взрывчатых веществ осуществляется по, так называемой, объемной формуле:

                                                                                                 (5.1)

Q_зах – расход ВВ на заходку, кг;

q – удельный расход ВВ на 1 м³ взрываемой горной массы в целике (уточненный по СУСН),кг/м³;

                                                                               (5.2)

q – удельный расход ВВ, кг/м³;

q₁ – нормативно удельный расход ВВ, зависящий от крепости породы, кг/м³;

k_T – коэффициент текстуры породы;

k_заж – коэффициент зажима взорванной породы;

e – величина, обратная коэффициенту работоспособности ВВ;

                                                                                                     (5.3)

                                                                                                          (5.4)

     где P – работоспособность применяемого ВВ, см³;

     работоспособность Аммонит 6ЖВ составляет 380 см²

=3,96 кг/м³;

q₁ = 0,3 кг/м³;

k_T =1,3; 

                            

,кг/м³

, кг 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ШПУРОВ. КОНСТРУИРОВАНИЕ ВРУБА

      6.1 Расчет количества шпуров.

Согласно  СНиП Ш-II-77 количество шпуров для всех видов выработок следует определять по формуле:

                                                                                 (6.1)

где N – число шпуров, шт;

d – диаметр патрона ВВ, м;

∆ - плотность  ВВ в патронах, кг/м³;

k_зап – коэффициент заполнения шпуров взрывчатым веществом;

k_зап = 0, 5 кг/м³;

∆ = 1,2 г/см³;

Принимаем количество шпуров равное 7шт.

6.2 Выбор типа вруба.

      Тип вруба влияет на эффективность взрывных работ, так как коэффициент использования  шпуров будет выше, если в забое  имеется вторая дополнительная обнаженная поверхность, которую создают взрывным врубом, или механическим способом.

      Так как выработка горизонтальная S– 2,7 м², будем применять прямой вруб с перпендикулярными шпурами.

5.3 Выбор  схемы расположения шпуров в  забое.

      Принимаем схему  расположения шпуров, вычерчиваем в масштабе 1:50 сечение выработки в трех проекциях, затем в центре выработки размешаем врубовые шпуры в соответствии с выбранным врубом и нумеруем их.

Рассчитываем  расстояние между оконтуривающими  шпурами     (5.2)

 

Найдем  число оконтуривающих шпуров:

     по  почве:

                                                                                                    (6.3)

                            

Примем  количество шпуров равное 3 шт.

     N_п – количество шпуров по почве;

l_П – ширина выработки по почве;

а_ср – расстояние между шпурами;

по  контуру выработки:

        (6.4)  

                              

где  Р_к – длина линии контура поперечного разреза выработки, м

Принимаем  количество шпуров равное 9 шт.

     N_к – количество шпуров по контуру;

а –  расстояние между шпурами. 
 
 
 
 

7. КОНСТРУКЦИЯ ШПУРОВЫХ ЗАРЯДОВ

      6.1 Подсчет средней массы шпурового  заряда.

      Подсчитываем  среднюю массу шпурового заряда.

     где α угол наклона шпура к плоскости забоя

                                                                            (7.1)

                             , кг

                                                                            (7.2)

                             , кг 

l_ш – глубина шпуров;

l_вр – глубина врубового шпура; 

     7.2 Определить количество патронов на один шпур. 

     Если  ВВ патронирование выбранной массой патрона ВВ определяется необходимое  усредненное количество патронов на один шпур:

                      (7.3)

                   (7.4)

n_вр – усредненное количество патронов на один врубовый шпур;

Принимаем равное 6.

       n_ок – усредненное количество патронов на один оконтуривающий шпур;

Принимаем равное 5.

 – масса одного патрона,  кг.

      Заряжаем  8 оконтуривающих шпуров по 5 патронов, потом заряжаем 3 врубовых шпуров по 6 патронов. Общее число патронов во всех шпурах n′=58.

      7.3 Подсчет уточненного расхода ВВ.

      Подсчитаем уточненный расход ВВ с учетом скорректированного количества ВВ в каждом шпуре и сравнивается с расходом ВВ на заходку Q_зах:

                            Q′_зах=n′*q_n                                                                         (7.5)

                            Q′_зах=58*0,2=11,6 кг;

Q′_зах - уточненный расход ВВ;

n′ - общее количество патронов во всех шпурах;

                                                                                                     (6.7)

                             кг

      - усредненное количество ВВ  в один шпур.

N- общее количество шпуров; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. ОПИСАНИЕ И РАСЧЕТ ВЗРЫВНОЙ СЕТИ

      8.1 Обоснование необходимости взрывания шпуровых зарядов в определении последовательности.

      Врубовые  шпуры взрываются первыми, облегчая работу остальным, т.к. они создают  дополнительную поверхность обнажения. Дальше взрываются вспомогательные, следующими взрываются оконтуривающие, служащие для придания выработке проектного поперечного сечения.

     При этом замедление должно быть подобрано  так, чтобы заряды следующей серии  взрывались после того, как закончится разрушительное действие упругих волн, взрываемых первым взрывом, а движение пород в глубину массива находилось лишь в самом начале, когда газы взрыва еще не прорвались наружу. При таком взрывании значительно уменьшается сейсмический эффект, что благоприятно отражается на сохранности строений, улучшает дробление породы, уменьшает разброс породы.

8.2 Обоснование очередности взрыва.

      При прямоугольно-сводчатом сечении  штрека очередность взрывания следующая: первыми взрываются заряды во врубовых шпурах, затем во вспомогательных, а потом оконтуривающие кроме угловых, и последними взрываются заряды в угловых шпурах.

 После  расчета производится подбор  конкретных средств инициирования  по степени замедления с учетом  того, что интервал замедления  между сериями врубовых шпуров  в шахтах не опасных по взрыву  газа или пыли принимается  не менее 30 мс, между врубовыми и отбойными 50 или 75 мс, между отбойными и оконтуривающими 15, 25, 30 мс, в зависимости от крепости пород. Меньшее значение берется для более крепких пород. В качестве средств инициирования для врубовых шпуров используем ЭДКЗ – 1, для оконтуривающих ЭДКЗ – 3, а для угловых шпуров используем ЭДКЗ – 4. Замедление между взрывами создается за счет  замедляющей смеси в ЭД, относительно врубовых шпуров. Это делается после заряжания шпуров: мастер-взрывник  проверяет электрическую цепь, а также соединения  ЭД к магистральным проводам.

     Т.к. шахта не опасна по взрыву газа и  пыли, то применяем обратное инициирование. Патрон-боевик располагается у дна шпура, в глубине. Он часто располагается вторым от забоя, реже – первым. Донышко ЭД располагается в сторону основного заряда, поэтому газы взрыва распространяются в глубине шпура и полностью разрушают породу. Выводные провода соединяются последовательно и подключаются к магистральным проводам из укрытия.

     Инициирование производиться из места укрытия  мастера-взрывника взрывной машинкой ВМК-500, которая предназначена для не опасных по взрыву газа и пыли шахт. Она  снабжена специальными пультами пробниками, позволяющими быстро убедиться, что напряжение и емкость конденсатора-накопителя равны или больше номинальных значений.

  По  окончании заряжания шпуров выводные провода, выходящие из шпуров, соединяют  в группы и монтируют электровзрывную  сеть.  Выбираем последовательное соединение электродетонаторов, так как она наиболее широко применяется при взрывных работах из-за простоты и удобства монтажа сети, возможности проверки ее исправности приборами. В качестве прибора для измерения сопротивления электродетонаторов от 1 до 50 Ом, а так же группы электродетонаров при последовательном соединении от 10 до 500 Ом.

  При последовательном соединении сила тока определяется по формуле:

   , где

  U-электрическое напряжение во взрывной сети (на клеммах машинки ВМК-500 напряжение конденсатора-накопителя-3000 В),

   -сопротивление магистральной линии (для проводов марки ВП 1 на 1 км=37 Ом, а в нашем случае-150 м=5,5 Ом),

   - сопротивление электродетонатора  (для эд с жестким креплением  мостика накаливания и стальными  проводами длиной 2.7 м  определяем  =7Ом ),

  n- число электродетонаторов в группе( в нашей выработке 11 )

  

  Взрывание будет безотказным, так как величина тока, проходящего через отдельный  электродетонатор больше, чем величина гарантийного тока (для последовательного  соединения гарантийный ток равен 1 А).

  

  

  Так же расчет цепи можно проводить по сопротивлению

   , где

   -общее сопротивление цепи,

   -предельно допустимое сопротивление (для машинки ВМК-500 =2100 Ом).

   =

   =5,5+7*11=423,5

  423,5 2100

  На  практике чаще всего проверка ведется  по гарантийному току.

  Магистральные провода прокладываются от зарядов к источнику тока, от которого производиться взрывание.

    Целесообразно использовать одножильный  провод ВП 1. Соединяемые концы проводов мастером-взрывником очищаются от изоляции на длину 20-25 мм, плотно скручиваются и изолируются изоляционной лентой или помещаются в специальные зажимы (соединительные гильзы), которые предохраняют их от искрения при пропускании тока, изолируют взрывную сеть от блуждающих токов, а так же сокращают время сращивание проводов.

  После окончания монтажа цепи в забое к ней присоединяются магистральные проводники, которые прокладывают по направлению от забоя к источнику тока, причем свободные концы магистральных проводников должны быть замкнуты.

  У источника тока взрывник размыкает  цепь и проверяет ее проводимость или измеряет сопротивление, которое должно иметь разницу с расчетным не более чем на 10%. Если фактическое сопротивление значительно отличается от расчетного, то необходимо отсоединить измерительный прибор, накоротко замкнуть магистральные провода, осмотреть сеть, найти и устранить неполадки и только после этого производить взрыв. При исправности цепи взрывник подключает  цепь к источнику тока, после этого дает сигнал, включает ток и производит взрывание. 
 

9.ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ

      9.1 Организация работ

К руководству  взрывными работами допускаются  только инженерно-технологические  работники, имеющие “Единую книгу  взрывника”, которая выдается только после сдачи экзаменов комиссии.

     Предприятия получают ВМ на базисных складах, откуда они перевозятся в ведение предприятия, ведущего БВР.

     Хранилища складов могут быть поверхностные, полууглубленные и углубленные. Они имеют лаборатории и полигоны для испытания ВМ. Хранилища расположены  так, чтобы при возможной детонации  ВМ на одном из них не произошла передача детонации на другие.

     Доставленные  на склад ВМ, немедленно помещаются в хранилища. Выдача и возврат  ВМ производится с составления соответствующих  записей в книге учета прихода  и расхода ВМ. Для отпуска ВМ с одного склада на другой составляется наряд-накладная . Доставка выполняется вручную.

     Доставка  ВМ к месту работы разрешается  без охраны. От расходного склада до места взрыва взрывник переносит  совместно со средствами  инициирования 12 кг ВВ, но в отдельных сумках.

     Электродетонаторы разрешается переносить только взрывникам в сумках с жесткими ячейками.

     На  выдачу ВВ составляется наряд –  путевка.

     Спуск ВМ в шахту разрешается в клетях и бадьях. ВВ спускается отдельно от СВ. Скорость спуска не более 1 м/сек.

     Перед началом заряжания мастер подает предупредительный сигнал – один продолжительный гудок. После него все рабочие должны удалиться в заранее оговоренное место (на расстоянии 170 м от места взрыва, на 10 м за постами охраны, на 20 м за местером-взрывником).

     Перед взрыванием он подает боевой сигнал в виде двух продолжительных гудков. Сигнал отбоя (3 коротких гудка) подается мастером после осмотра забоя и ликвидации возможных отказов.

9.2 Технология  работ

Боевые  патроны изготавливаются непосредственно  в местах производства работ, установленных руководителем предприятия в количестве, необходимом для взрывания зарядов за 1 прием.

  При проходке стволов боевые патроны  разрешается готовить на поверхности  в зарядных будках, расположенных  не менее 50 м от ствола шахты и  спускать в ствол отдельно от ВВ.

  Патроны-боевики  мастер-взрывник изготавливает самостоятельно непосредственно перед заряжанием каждого шпура или комплекта  шпуров.

  Патрон-боевик из рассыпного ВВ изготавливается в  следующей последовательности. В  одном торце патрона ВВ при  помощи наколки из дерева или цветного металла(не дающего искры) делается углубление, в которое вводиться электродетонатор на всю длину его гильзы.

  Заряжание шпуров производиться вручную мастером-взрывником. Ему не требуется помощник, т.к. выработка небольшого сечения и мастер-взрыник самостоятельно может доставить ВВ в допустимом количестве к месту проведения взрывных работ.

     Перед заряжанием устраняется загромождение  выработки. На расстояние 20 м от места  взрывания не должно быть неубранной отбитой горной массы, а также вагонеток и других предметов, загромождающих выработку более чем на одну треть её поперечного сечения.

     Необходимо  следить, чтобы отставание крепления  от забоя соответствовало паспорту проведения горной выработки. В случае несоответствия состояния крепления паспорту ведения взрывных работ не разрешается.

  Затем проверяется глубина и направление, шпуры очищаются от шлама. Посылка  патронов в шпур проводится при помощи деревянного стержня – забойника, длина которого больше глубины шпуров на 0,25 – 0,3 м.

  Заряд (патрон – боевик) досылается в шпур осторожно, без больших усилий и толчков. Запрещается проталкивать патрон-боевик, если он застрянет в шпуре, не дойдя до предыдущих патронов. При введении боевика в шпур одной рукой придерживается выводные провода, чтобы не вырвать их из электродетонатора.

     Плотность заряжания должна быть, в большинстве  случаев, максимально допустимой. При  посылке патрона в шпуры и  надавливании на него шестом – забойником патрон раздаётся, тем самым, увеличивая плотность заряжания.

     После окончания заряжания шпура производится забойка его забоечным материалом. Для горизонтальных и восходящих шпуров чаще всего применяется пыжи длиной 120-150 мм, диаметром, несколько меньше диаметра шпура. Пыжи изготавливаются из смеси глины и песка, лучше крупнозернистого, в соотношении 1:3. При выполнении забойки первый пыж или первые порции глино – песчаного забоечного материала досылаются до заряда ВВ без уплотнения, а последующие уплотняются легким нажатием шеста – забойника.

  После заряжания, монтажа сети  взрывник удаляется в укрытие на расстояние 150м от места взрыва, дает сигнал и производит взрывание.

     После взрыва забой необходимо проветрить. Для этого устанавливается вентилятор местного проветривания и монтируется  вентиляционный трубопровод. Время  проветривания  забоя 30мин.

  Затем взрывник выходит из укрытия, идет осматривать  забой. Он проверяет наличие отказов, свисание горной породы, габариты кусков, целостность крепи. Если были обнаружены отказавшие заряды, то их надо ликвидировать. При данном способе взрывания целесообразно применить следующий способ: из шпура вынимается забойка (0,2м), туда ставится шест-забойник, который укажет направление шпура. На расстоянии не ближе 0,3м. бурится шпур, параллельный данному. Шпур заряжается и взрывается, ликвидируя отказавший заряд.

 

10.СОСТАВЛЕНИЕ ПАСПОРТА БВР

     Для составление паспорта БВР подсчитываются и выбираются основные показатели БВР  в расчете на 1 м³ горной массы и на 1 м проходки.

     Удельный  расход шпура на 1 м³ горной массы определяется по формуле:

                            q⁰_ш= ,

     где S l_шм – суммарная длина всех шпуров, м:

                            S l_шм=l^вр_ш+l^ок_ш+1^всп_ш.

     где l^врш,l^окш,l^всш- соответственно суммарная длина врубовых, оконтуривающих и вспомогательных шпуров, м:

      ,м

     Тогда

      , м

     Удельный  расход шпура на 1 м проходки:

                            q^м_ш= ,

      , м

     Удельный  расход ВВ на 1 м проходки и на 1 м³ горной массы берем как отношение уточненной массы шпурового заряда к длине заходки или объему породы, взрываемой за одну заходку:

                            q= ,

   , кг/м

 

   ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. В.И.Пилипец. Разрушение горной породы.- Донецк: ДонГТУ, 2001.
2. Методические указания по курсовому проекту по дисциплине «Разрушение горных пород»