Скорость бурения 1 страница

Тип	скорость бурения (м/мин) при коэффициенте крепости
установки	4–6	7–9	10–14	15–18
БУЭ-1; БУЭ-2; НБ-1Э	2,5–1,4	1,0–0,7	_	_
БУ-1; БУР-2; НБ-1П	1,5–1,0	0,8–0,6	0,6–0,3	0,3–0,15

Продолжительность бурения шпуров (ч):

(4.21)

где t_п – подготовительно-заключительные работы (0,5–0,7 ч).

4.5 ЗАРЯЖАНИЕ И ВЗРЫВАНИЕ ШПУРОВ.

Заряжание производится после окончания бурении всех шпуров.

Технология взрывания включает выполнение следующих операций:

- изготовление патронов-боевиков;

- заряжание и забойку шпуров;

- монтаж взрывной сети и проверку ее исправности;

- подсоединение у взрывной сети источника тока и производство взрыва;

- проветривание забоя и осмотр взорванной горной массы;

- ликвидация отказавших зарядов.

В конце бурения шпуров мастер-взрывник или горный мастер проверяют соответствие глубины и расположения шпуров паспорту буровзрывных работ. Шпуры, которые не соответствуют паспорту перебуриваются, а шпуры имеющие глубину меньше паспортной добуриваются. После проверки качества бурения шпуров и очистки их от буровой мелочи из забоя удаляется буровое оборудование, инструмент и шланги. Запрещается заряжание шпуров если ближе 20 м от забоя находится оборудование и неубранная порода, загромождающая выработку больше чем на одну треть ее высоты.

До начала заряжания в забой доставляются в необходимом количестве ВВ и СВ, материал забойки, инертная пыль, смачиватели. При необходимости наращивается став труб вентиляции, обесточивается эл. кабели проверяется надежность расклинивания рам крепи.

В заряжании шпуров взрывнику помогают проходчики имеющие Единую книжку взрывника.

После помещения заряда в шпур свободная часть шпура заполняется инертным материалом - производят забойку шпура. В качестве материала забойки применяют песчанно-глинистые пыжи, водяные ампулы, мокрый песок.

Для механизированного заряжания шпуров гранулированным ВВ применяются зарядчики (РПЗ-0.6, ЗП-2, Курама-7).

Для обеспечения надежности электровзрывания ЭД предварительно проверяют по сопротивлению и в случае необходимости подбирают ЭД по заданной величине сопротивления.

Изготовление патронов-боевиков при электровзрывании может производится различными способами:

- патрон ВВ с торца открывают (разворачивают бумажную оболочку), слегка разминают ВВ, делают углубление и вставляют в него ЭД, сжимают бумажную оболочку выше торца патрона и перевязывают его шпагатом;

- патрон с торца прокалывают медной наколкой диаметром 9-10 мм, вставляют ЭД в образовавшееся гнездо, делают из концевых проводов ЭД петлю вокруг патрона ВВ и затягивают ее.

Патрон-боевик вводят в шпур осторожно, без резких толчков и уплотнения. Забойку шпура осуществляют при прямом инициировании сразу вслед за введением патрона-боевика, а при обратном инициировании - после окончания заряжания шпура, первые порции забойного материала вводятся в шпур без уплотнения.

Все соединения концевых и монтажных проводов выполняют путем скручивания с последующей изоляцией изоляционной лентой или специальными зажимами-контактами. Монтаж взрывной сети начинают только после полного окончания зарядных работ и забойки шпуров. Монтаж производят от зарядов к источнику тока. Концы магистрального провода во время монтажа взрывной сети, а также концевые провода ЭД, должны быть замкнуты накоротко.

При электровзрывании зарядов возможно применение всех известных схем соединения сопротивлений в цепь. Выбор схемы соединения ЭД от числа взрываемых ЭД и однородности их характеристик. При использовании электрических взрывных приборов определяют сопротивление взрывной сети и сравнивают полученный результат с предельным значением сопротивления цепи, указанным в паспорте прибора. При использовании силовых и осветительных линий определяют сопротивление взрывной цепи, затем рассчитывают величину тока, проходящий через отдельный ЭД, и сравнивают эту величину с гарантийным значением тока для безотказного взрыва. Для гарантийный ток принят - для 100 ЭД равным 1.0 А, а при взрывании ЭД в больших группах (до 300 шт) 1.3 А и не менее 2.5 А при взрывании переменным током.

При последовательном соединении концы проводов соседних ЭД соединяют последовательно, а крайние провода первого и последнего ЭД присоединяют к магистральным проводам, идущим к источнику тока.

Общее сопротивление взрывной цепи при последовательном соединении ЭД определяют по формуле:

, Ом (4.22)

где R₁ - сопротивление магистрального провода на участке от взрывного прибора до выводов взрывной цепи в забое выработки, Ом; R₂ - сопротивление дополнительных монтажных поводов, соединяющие концевые провода ЭД между собой и с магистральным проводом, Ом; n₁ - количество последовательно соединенных ЭД, шт; R₃ - сопротивление одного ЭД с концевыми проводами, Ом.

При этом сила тока, протекающего через один ЭД, равна:

, А (4.23)

где U - напряжение источника тока, В.

При последовательно - параллельном соединении все ЭД разбивают на равные группы, внутри которых ЭД соединяют последовательно, а группы между собой - параллельно. Такое соединение применяется в тех случаях, когда необходимо взорвать большое число ЭД от источника тока с напряжением недостаточным для взывания того же количества ЭД, соединенных последовательно.

Общее сопротивление взрывной цепи при последовательно-параллельном соединении ЭД определяют по формуле:

, Ом (4.24)

где: m₁ - количество параллельно соединенных груп ЭД, шт.

При этом сила тока, протекающего через один ЭД, равна:

, А (4.25)

Общее сопротивление взрывной цепи после ее монтажа проверяют измерительными приборами. Продолжительность контакта прибора и проверяемой цепи должна быть не более 4 сек.

Рис. 4.4 Схема соединения электродетонаторов

Продолжительность зарядки шпуров (мин):

(4.26)

где N - число шпуров, шт; t_з - время на заряжание одного шпура, мин. 2.5 - 3); j_з - коэффициент одновременности работ на заряжании (0.7 - 0.8); n_з - число рабочих на заряжании; t_пз - подготовительно-заключительные работы (15 - 20 мин.).

Число помощников взрывника: 1 - число шпуров до 30 или S_пр < 10 м²;

2 - число шпуров 30 - 60 или S_пр = 11 - 20 м²;

3 - число шпуров > 60 или S_пр > 20 м²;

5. ПРОВЕТРИВАНИЕ

5.1 КОЛИЧЕСТВО ВОЗДУХА ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Расчет количества воздуха, необходимого для проветривания выработки производится по ряду факторов, основными из которых являются: количество ядовитых газов, образующихся при взрывных работах; количество выхлопных газов, образующихся при работе ДВС; количество газов выделяющихся из горных пород; по числу одновременно работающих в выработке людей. В основу расчета положены требования ГОСТов и правил безопасности.

Расчет производится по каждому фактору и из полученных результатов принимают наибольшее значение, предварительно проверив его по минимальной допустимой скорости движения воздуха.

Рис. 5.1 Схемы проветривания тупиковых выработок.

а – нагнетательная; б – всасывающая.

1 – вентилятор; 2 – трубопровод.

5.1.1.Проветривание после взрывных работ.

Количество воздуха необходимого для проветривания после взрывных работ для нагнетательного проветривания определяется по формуле:

(5.1)

где Q_н – количество воздуха необходимого для проветривания по нагнетательной схеме, м³ / мин; t - время проветривания, мин (20 - 30 мин, согласно ПБ); А - количество одновременно взрываемого ВВ, кг; S - площадь поперечного сечения выработки (в свету), м²; L - длина проветриваемой выработки, м; I_вв - газовость ВВ, л/кг (при взрывании по породе принимается равным 40 л/кг); k_обв - коэффициент, учитывающий обводненность выработки; k_ут.тр - коэффициент, учитывающий утечки воздуха из трубопровода.

Значение k_обв принимается в зависимости от характера выработки.

Таблица 5.1

Значение коэффициента k_обв

	kобв
Стволы сухие (приток до 1 м^3 / ч) и обводненные глубиной более 200м. Горизонтальные и наклонные выработки проводимые по сухим породам	0.8
Стволы обводненные (приток до 6 м^3 / ч) глубиной более 200 м. Горизонтальные и наклонные выработки частично проводимые по водоносным породам (влажные выработки)	0.6
Стволы обводненные (приток от 6 до 15 м^3 / ч), капеж в виде дождя. Горизонтальные и наклонные выработки на всю длину проводятся по водоносным горизонтам или с применением водяных завес (обводненные выработки)	0.3
Стволы обводненные (приток более 15 м^3 / ч), капеж в виде ливня	0.15

По мере движения газового облака по выработке из призабойного пространства происходит его разжижение за счет турбулентной диффузии и утечек воздуха через неплотности трубопровода. В протяженных выработках за счет этого фактора концентрация газов может снизится до допустимой на расстоянии, меньшем длины выработки - критическая длина. Эта критическая длина выработки определяется по формуле (м):

(5.2)

Где k_т.д - коэффициент турбулентной диффузии, принимается в зависимости от величины L_д / d_тр.

Таблица 5.2

Lд / dтр.п	3.22	3.57	3.93	4.28	5.40	6.35	7.72	9.60	12.10	15.80
kт.д	0.247	0.262	0.266	0.287	0.335	0.395	0.460	0.529	0.600	0.672

где L_д - расстояние от конца трубопровода до забоя, м;

d_тр.п - приведенный диаметр вентиляционного трубопровода, м (при расположении трубопровода в углу выработки равен 2 d_тр, при расположении у стенок, посередине высоты или ширины выработки равен 1.5 d_тр (здесь d_тр - диаметр трубопровода, м).

При L_кр < L в формулу (5.1) вместо L подставляют L_кр.

Количество воздуха, необходимого для проветривания выработки всасывающим способом, можно расчитать по формуле:

(5.3)

где Q_в - количество воздуха необходимого для проветривания при всасывающем способе проветривания, м³ / мин.

5.1.2. Проветривание при работе в выработках автотранспорта.

В соответствии с Инструкцией по безопасному применению самоходного нерельсового оборудования в подземных рудниках расчет необходимого количества воздуха, подаваемого в выработку, в которой работают машины с ДВС, рекомендуется принимать по норме расхода воздуха на 1 Вт суммарной мощности двигателей.

, м³ / мин (5.4)

где q_н - норма расхода свежего воздуха на 1 Вт мощности двигателя (q_н = 0.007 м³ / мин); N_двс - общая мощность работающих в выработке ДВС, Вт.

5.1.3 Потребное количество воздуха по числу людей в выработке и минимальной скорости вентиляционного потока.

По максимальному числу людей, одновременно находящихся в забое выработки, потребное количество воздуха рассчитывается по формуле:

, м³ / мин (5.5)

где q_н - норма воздуха на 1-го человека, м³ / мин (по санитарным нормам количество воздуха на одного человека должно быть не менее 6 м³ / мин); N_л -максимальное число людей одновременно находящихся в выработке, шт.

По минимальной скорости движения воздуха:

, м³ / мин (5.6)

где v_min - минимальная скорость движения воздуха, м/с (принимается равной 0.25 м/с); S - площадь поперечного сечения выработки, м².

5.2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ТРУБОПРОВОДА.

5.2.1 Утечки воздуха.

Степень герметичности вентиляционных труб является решающим фактором эффективности проветривания горных выработок, в особенности протяженных. Если в коротких воздухопроводах иногда можно допустить утечки, доходящие до 50 % от подачи вентилятора, то в трубопроводах длинной несколько сотен метров утечки воздуха могут создать трудности (мягко говоря) при доставке необходимого количества воздуха в забой.

На практике пока еще не удалось (и не удастся в обозримом будущем) добиться абсолютной герметичности трубопровода. Утечки воздуха в трубопроводах оцениваются двумя показателями: коэффициентом утечек воздуха (k_ут.тр) - равным отношению количества воздуха в начале трубопровода или дебита вентилятора к количеству воздуха, поступающему к концу трубопровода, либо обратной ему величиной - коэффициентом доставки.

Утечки воздуха в металлических трубопроводах в основном происходят в основном у стыков труб. Для прорезиненных труб типа М утечки воздуха через соединения труб имеют место при небольшой депрессии. С увеличением депрессии происходит самоуплотнение стыков отдельных труб и величина утечек воздуха снижается, но при дальнейшем повышении статического давления возможно наблюдается просачивание воздуха через ткань трубы.

Значения коэффициентов утечек воздуха для гибких труб типа М и текстовинитовых приведены ниже (на основании опытных данных).

Таблица 5.3

Коэффициент утечек воздуха для труб типа М.

Длина трубопровода	kут.тр	Длина трубопровода	kут.тр	Длина трубопровода	kут.тр	Длина трубопровода	kут.тр
Диаметром 400 - 600 мм при длине звена 20 м	Диаметром 700 - 1000 мм при длине звена 10 м
	1.04		1.35		1.07		2.27
	1.07		1.39		1.13		2.63
	1.11		1.43		1.22		3.23
	1.14		1.54		1.32		4.00
	1.16		1.76		1.41		4.75
	1.19		2.09		1.54		6.25
	1.45		2.63		1.72		7.15
	1.30	-	-		1.96	-	-

Таблица 5.4

Коэффициент утечек воздуха для труб типа М при длине звеньев 5 и 10 м.

Общее число стыков в трубопроводе	kут.тр	Общее число стыков в трубопроводе	kут.тр
До 4	1.04	18 - 20	1.23
	1.05	21 - 25	1.30
6 - 8	1.07	26 - 35	1.33
9 - 11	1.11	36 - 45	1.43
12 - 14	1.15	56 - 55	1.54
15 - 17	1.19	-	-

Таблица 5.5

Коэффициент утечек воздуха для текстовинитовых труб.

Диаметр трубопровода	При длине трубопровода, м
м
0.5	1.019	1.045	1.091	1.145	1.157	1.230	1.330	-	-	-
0.6	1.014	1.036	1.071	1.112	1.330	1.180	1.261	1.330	-	-
0.7	1.010	1.028	1.063	1.080	1.108	1.145	1.188	1.237	1.288	1.345
0.8	1.008	1.022	1.040	1.067	1.090	1.126	1.153	1.195	1.229	1.251

Для металлических трубопроводов значение коэффициента утечки воздуха подсчитываются по формуле:

(5.7)

где: L_тр - длина трубопровода, м;

L_зв - длина звена, м;

R_тр - аэродинамическое сопротивление трубопровода без учета утечек воздуха, Н*с² / м⁸;

d_тр - диаметр трубопровода, м

k_ут.ст - коэффициент удельной стыковой воздухопроницаемости условного трубопровода диаметром 1 м под действием разности давления в 1 даПа, зависящий от качества соединения звеньев.

Таблица 5.6

Значение коэффициента удельной стыковой воздухопроницаемости.

	kут.ст * 10^3
При обычном качестве сборки в подземных условиях	5.0
При хорошем качестве сборки с применением резиновых прокладок	2.2 - 3.0
При тщательном уплотнении стыков	1.0
При применении прокладок из резиновых колец с бандажным соединением	0.034

Утечки воздуха зависят не только от герметичности соединений трубопровода и его размеров, но и от величины напора. С увеличением напора они значительно возростают. Так как предложенные выше коэффициенты утечек и удельной стыковой проницаеммости получены опытным путем при определенном напоре, то они не тражают в полной мере влияние депрессии на утечки воздуха. В связи с изложенным выше замечанием можно предложить формулу, которая более полно учитывает все приведенные выше факторы.

(5.8)

где: n - количество 100-метровых участков на длине трубопровода;

R₁₀₀ - сопротивление 100-метрового плотного трубопровода;

А_ут - эквивалентное отверстие утечек 100-метрового трубопровода.

Для металлического трубопровода А_ут может принимаются от 0.026 до 0.043 в зависимости от качества соединения труб. Для гибких трубопроводов при длине звена 10 м А_ут = 0.0132, при длине звена 20 м А_ут = 0.0123.

эквивалентное отверстие утечек трубопровода определяется условной суммарной площадью неплотностей трубопровода при данном расходе и депрессии, устанавливается опытным путем.

Таблица 5.7

Диаметр трубы,	Металлические	Типа М	Текстовинитовые
м	aтр * 10^3	R100	aтр * 10^3	R100	aтр * 10^3	R100
0.3	3.7	990.0	4.8	1284.0	1.8	481.0
0.4	3.6	228.0	4.8	305.0	1.7	108.0
0.5	3.5	72.8	4.8	100.0	1.6	33.0
0.6	3.0	25.0	4.8	40.1	1.5	12.5
0.7	3.0	11.6	4.7	28.2	1.3	5.0
0.8	2.9	5.8	4.7	9.3	1.3	2.5
0.9	2.7	3.0	4.6	5.1	1.2	1.3
1.0	2.5	1.6	4.6	3.0	1.2	0.8

При эксплуатации вентиляционных трубопроводов необходимо следить, чтобы фактические утечки воздуха не превышали тех величин, которые были приняты при расчете проветривания. В противном случае неизбежны изменение режима работы вентилятора и уменьшение количества воздуха, подаваемого в забой выработки.

5.2.2 Аэродинамическое сопротивление трубопровода.

Напор создаваемый вентилятором при его работе на вентиляционный трубопровод, расходуется на преодоление сопротивление трения и местных сопротивлений, а также на скоростной напор при выходе воздуха из трубопровода или при входе в него, при всасывающем проветривании.

Аэродинамическое сопротивление трения трубопровода без учета утечек воздуха определяется по формуле:

, Н*с² / м⁸ (5.9)

где: a_тр - коэффициент аэродинамического сопротивления, Н*с² / м⁴, для металлических труб изменяется от 0.0037 до 0.0025, матерчатых типа М - от 0.0048 до 0.0045, текстовинитовых - от 0.0018 до 0.0012;

L_тр - длина трубопровода, м;

d_тр - диаметр трубопровода, м.

Кроме того аэродинамическое сопротивление трения трубопровода можно определить через эквивалентное отверстие:

, Н*с² / м⁸ (5.10)

Местные сопротивления вентиляционных трубопроводов создаются обычно коленами, тройниками, ответвлениями и другими фасонными частями труб. Значения местных сопротивлений приведены ниже.

Таблица 5.8

Сопротивление (Н*с² / м⁸) фасонных частей гибких трубопроводов.

Фасонная часть	При диаметре труб, мм
Колено под углом: 90^0 45^0	24.5 12.3	9.8 4.9	4.9 2.45	2.7 1.3	1.6 0.8	1.0 0.5	0.7 0.3
Тройники: при движении воздуха на проход под углом 90^0 при разветвлении струи с поворотом на 90^0 в обе стороны	49.0   73.5	19.6   31.4	9.8   15.7	5.4   8.8	3.2   5.0	2.0   3.2	1.3   2.1
Отводы при движении струи на проход и ответвлении под углом 45^0	19.6	7.4	3.4	1.9	1.1	0.7	0.5

5.3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЕНТИЛЯЦИИ.

Проектирование вентиляции подземных выработок осуществляется в следующей последовательности:

1. Выбирается способ проветривания;

2. Выбирается трубопровод и определяются его аэродинамические характеристики;

3. Производится расчет количества воздуха, необходимого для проветривания выработок;

4. Выбирается вентилятор.

Производительность вентилятора определяется по формуле:

, (6.9)

где: Q_в - производительность вентилятора, м³ / мин;

k_ут.тр - коэффициент утечек воздуха;

Q_з - количество воздуха необходимое для проветривания призабойного пространства, м³ / мин.

При этом должно выполнятся условие Q_в ³ Q_выр (где Q_выр - количество воздуха необходимое для проветривания всей выработки).

Депрессия вентилятора определяется по формуле:

, Па (6.10)

где: Q_в - производительность вентилятора, м³ / с.

На основании полученных значений Q_в и h_в выбирается вентилятор местного проветривания (ВМП) при этом желательно (но необязательно) чтобы ВМП имел резерв производительности и депрессии.

Расход воздуха перед ВМП пи установке его в подземной выработке, проветриваемой сквозной струей, должен быть Q_вс ³ 1.43 Q_в.

5.4 СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ВЕНТИЛЯТОРОВ.

При проветривании подземных сооружений в период их строительства часто приходится использовать несколько вентиляторов, работающих на одну и ту же вентиляционную сеть. Необходимость в этом возникает по разным причинам. В одних случаях выработки большой протяженности и один вентилятор не может преодолеть сопротивление длинного трубопровода, в других - аэродинамическое сопротивление мало, но для проветривания требуется большой объем воздуха, который не в состоянии подать один вентилятор.

Существуют следующие схемы совместной работы вентиляторов: последовательная, совмещенная, комбинированная.

При последовательной работе вентиляторы соединяются между собой таким образом, что количество воздуха, проходящего через них одинаково, т. е. Q₁ = Q₂ =...=Q_n.

Рис 5.2 Последовательная работа вентиляторов.

При этой схеме различают каскадное и рассредоточенное расположение вентиляторов по длине трубопровода. При каскадной схеме - патрубок одного вентилятора соединен с диффузором другого, а при рассредоточенном - вентиляторы рассредоточены по длине трубопровода. При последовательном соединении вентиляторов общая депрессия равна сумме развиваемых индивидуальных депрессий: h = h₁ + h₂ +... + h_n.

При каскадном расположении вентиляторов резко возрастает депрессия в начальном участке воздухопровода, что приводит к значительному увеличению нежелательных утечек воздуха. При рассредоточенном расположении депрессия более равномерно распределяется по всей длине трубопровода, и утечки воздуха сокращаются.

При параллельной работе вентиляторов потоки воздуха от отдельных вентиляторов сливаются вместе в общей точке, при этом депрессии вентиляторов равны, а общее количество воздуха равно сумме индивидуальных дебетов вентиляторов, т. е. h₁ = h₂ =... = h_n, Q_общ = Q₁ + Q₂ +...+ Q_n.

Дата добавления: 2014-11-29