Курсовая работа: Разработка паспорта проведения и крепления подземных горных выработок

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

“ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НПИ) имени М.И. Платова”

ФАКУЛЬТЕТ: Геологии, горного и нефтегазового дела

КАФЕДРА: Горное дело

СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ: Маркшейдерское дело

Курсовой проект

По курсу: «Проведение подземных горных выработок»

На тему: «Разработка паспорта проведения и крепления подземных горных выработок»

Выполнил студент 4 курса, группы 210504-МДа-о17 Секов Владислав Романович

Принял доц. каф. ГД Белодедов А.А.

Новочеркасск 2020

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова»

«УТВЕРЖДАЮ»

Зав. Кафедрой

А.А. Белодедов

Факультет Геологии, горного и нефтегазового дела

Кафедра Горное дело

Специальность Горное дело

Специализация Маркшейдерское дело

Задание

на курсовой проект по дисциплине: «Проведение подземных горных выработок»

Студенту Секову Владиславу Романовичу, 4 курса группы 210504-МДа-о17

1. Тема проекта (работы):

Разработка паспорта проведения и крепления подземных горных выработок

2. Исходные данные и основные требования:

2.1. Назначение выработки (оборудование): однопутевая + ленточный конвейер.

2.2. Глубина заложения выработки: 500 м.

2.3. Протяжённость выработки: 1600 м.

2.4. Ориентация проводимой выработки: по простиранию.

2.5. Срок службы выработки, лет: 15.

2.6. Способ проведения выработки: пластовый.

2.7. Мощность угольного пласта: 1,7 м.

2.8. Удельный вес угольного пласта: 1,6.

2.9. Коэффициент крепости угля: 2,0.

2.10. Вид крепи - рамная.

2.11. Форма поперечного сечения: трапециевидная.

2.12. Мощность пород непосредственной кровли: 4.

2.13. Коэффициент крепости непосредственной кровли: 4.

2.14. Мощность пород основной кровли: 9.

2.15. Коэффициент крепости основной кровли: 7.

2.16. Угол заложения: от

3. Объем проекта (работы):

Расчётно-пояснительная записка - 20 … 35 страниц формата А4, графика - один лист чертежей формата А1

4. Срок проектирования

5. Защита проекта (работы):

Руководитель проекта (работы): к.н.т., доц. каф. ГД, Белодедов А. А

Задание к выполнению принял студент: Секов В.Р.

• Содержание
• Задание
• Введение
• 1. Выбор оборудования
• 2. Определение основных параметров горной выработки
• 2.1 Определение размеров поперечного сечения выработки
• 2.2 Расчет ожидаемых смещений пород в кровле, боках и почве выработки
• 2.3 Определение расчетной нагрузки на крепь

3. Выбор проходческого комбайна

4. Вентиляция

• 5. Общая организация работ

6. Техника безопасности

6.1 Техника безопасности при возведении крепи

6.2 Проветривания тупикового забоя

• Заключение
• Используемая литература

Введение

Цель курсового проекта - закрепить знания, полученные при изучении курса «Проведение подземных горных выработок».

Горнодобывающая промышленность является одной из отраслей экономики России, на основе которой развиваются металлургия, химическая промышленность, машиностроение и другие отрасли. Основными особенностями горнорудной и угольной промышленности являются не стационарный характер производства работ и основных горных процессов (вскрытие, подготовка к выемке и добыча полезного ископаемого), связанный с постоянной отработкой запасов, а большая изменчивость горно-геологических условий по площади отработки месторождений или их участков.

При этом ставится задача свести к минимуму негативные тенденции, вызванные переходом на отработку месторождения с более сложными условиями залегания и худшим качеством полезного ископаемого.

Задачей курсовой работы является проект проведения откаточного штрека, а его прохождение способствует вскрытию новых угольных пластов.

1. Выбор оборудования

В штреке планируется к применению следующее оборудование: шахтный электровоз К-10; шахтные вагонетки ВГ типа для угольных шахт, ленточный конвейер 1Л1000А - 01. Основные технические характеристики применяемого оборудования представлены ниже.

Таблица 1. Технические характеристики электровоза шахтного К-10.

Таблица 2. Ленточный конвейер 1Л1000А - 01.

Таблица 3. Шахтная вагонетка ВГ.

2. Определение основных параметров горной выработки

2.1 Определение размеров поперечного сечения выработки

Размеры поперечного сечения выработки определяем согласно, схеме применяемого оборудования и безопасного расстояния между ними (по Правилам Безопасности), представленной на рисунке 1.

Рисунок 1. Параметры поперечного сечения выработки.

В выработке для отвода воды планируется применение водоотливной канавки глубиной 250 мм.

Исходя из габаритных размеров оборудования и безопасных расстояний между ними, а также с учетом того, что планируется проход для людей с одной стороны выработки (рис. 1) ширина выработки на высоте 1,8 м составит

250+1400+400+1600+700 = 4350 мм.

С учётом трапециевидной формы выработки ширина по нижнему и верхнему основанию в свету составит 5310 и 4000 мм соответственно.

Высота конвейера составляет 0,6 м, шахтного электровоза 1,55 м, высота рельс 0,15 м. В верхней части выработки располагается вентиляционный став диаметром 0,4 м, при этом общая высота подвески 0,1 м.

Высота выработки с учетом габаритных размеров и безопасных расстояний (с учетом вентиляционного става) составит:

- для ленточного конвейера: 600+400+100=1100 мм;

- для шахтного электровоза: 1550+150+400+100=2200 мм;

- для шахтной вагонетки: 1300+150+400+100=1950 мм;

- для прохода людей: 1800+400+100=2300 мм.

Исходя из полученных расчетов принимаем максимальную высоту выработки, которая составляет 2300 мм.

Отсюда площадь поперечного сечения выработки в свету и вчерне составит

S_вс= 11,41 м2 Sвч=12,89 м2

Выбранное сечение проверяется на скорость движения воздуха аналитическим способом с учётом газообильности шахты по формуле

,

,

где V - расчётная скорость движения воздуха, м/с; k=1,45 - коэффициент утечки воздуха и неравномерности добычи угля; q- выделение метана на 1 т суточной добычи, м³; А - суточное количество угля, транспортируемого по выработке, т; S_св - площадь поперечного сечения выработки в свету, м²; d - допускаемое содержание метана в исходящей струе воздуха выработки, %.

Согласно ПБ, максимальная скорость движения воздушной струи не должна превышать в квершлагах, откаточных и вентиляционных штреках, капитальных и панельных уклонах и бремсбергах - 8 м/с, а в остальных - 6 м/с. Минимальная средняя скорость движения воздуха должна быть не менее 0,25 м/с. Наше значение скорости движения воздуха находится в пределах

,

Таким образом, выбранное сечение выработки и его размеры удовлетворяют ПБ.

2.2 Расчет ожидаемых смещений пород в кровле, боках и почве выработки

Расчетное сопротивление сжатию слоев пород в массиве определяют с учетом нарушенности массива по формуле

R_с = Rk_c

где R - среднее значение сопротивления пород одноосному сжатию (при определении прочности пород с помощью коэффициента крепости по М.М. Протодьяконову f пересчет в МПа производят по формуле R = 10f); k_с - коэффициент, учитывающий нарушенность массива пород (k_с - принимаем 0,9).

R₁=2*10=20 МПа;

R₂=4*10=40 МПа;

R₃=9*10=90 МПа;

R_с1=20*0,9=18 МПа;

R_с2=40*0,9=36 МПа;

R_с3=90*0,9=81 МПа.

Рисунок 2. Схема к определению расчётного сопротивления слоёв пород сжатию.

H = 1,5b = 1,5·5310 = 7965 мм.

Усредненное значение расчетного сопротивления пород сжатию определяют по формуле:

,

где R_с1…R_cx- расчетное сопротивление слоев пород сжатию, МПа; m₁…m_x-мощность слоев пород, м.

,

Смещение пород определится по формуле

U_с= U_т·k_б·k_и·k_s·k_в·k_t

где U_т - смещение пород, мм, принятое за типовое, определяемое по графикам рис. 3, , согласно графика U_т принимаем 100 мм (совместив по графику линию Rср= 52,99 МПа с горизонтальной осью на отметке 500 м, получили точку пересечения на вертикальной оси значений смещения пород в районе 100 мм);

Рисунок 3. График смещения пород.

k_б - коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки относительно напластования пород, определяемый по табл. 4; k_и - коэффициент направления смещения пород: при определении смещений со стороны кровли или почвы (в вертикальном направлении) k_и=1, при определении боковых смещений пород (в горизонтальном направлении) k_и определяется по табл. 4.

Таблица 4.

k_s - коэффициент влияния размера выработки, определяемый для кровли; k_t - коэффициент влияния времени возведения крепи. Для выработок, срок службы которых t менее 15 лет и H/R_с.ср = 20 - 60 k_t определяется по графикам рис. 4, при t более 15 лет и других значениях H/R_с.ср, k_t равен 1.

Рисунок 4. График для определения k_t.

,

k_s - коэффициент влияния ширины выработки, определяемый:

- для кровли по формуле

,

,

- для боков по формуле

,

.

где b, h - соответственно ширина и высота выработки в проходке, м.

,

.

2.3 Определение расчетной нагрузки на крепь

Расчетную нагрузку на 1 м выработки со стороны кровли и почвы определяют по формулам

P=53,1*1*0,6*5,31=169,18 кПа;

?? = 26,5 * 1 *0,6 * 2,45 = 38,96 МПа

где P^н - нормативная удельная нагрузка, определяемая по табл. 5 в зависимости от смещений пород и ширины выработки в проходке; k_п - коэффициент, который характеризует перегрузку и степень надежности, принимается для подготавливающих - равным 1; k_пр - коэффициент влияния способа проведения выработок, при комбайновом способе принимается по табл. 6; b - ширина выработки в проходке, м; h - высота выработки, м.