Разрушение горных пород взрывом

PAGE 2

Министерство образования и науки Украины

Донбасский Государственный Технический Университет

Кафедра СГ и ГС

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу: «Разрушение горных пород взрывом»

Вариант № 1

Выполнил:

ст. гр. ГИ-10-1

Войченко Г.О.

Проверил:

Коробкин С.Г.

Алчевск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………………3

Выбор метода ведения взрывных работ………………………………………...4
Выбор буровых машин и бурового инструмента………………………………5
Выбор длины заходки……………………………………………………………6
Определение расхода ВВ………………………………………………………...7
Определение количества шпуров, выбор вруба………………………………...8
Расчёт параметров зарядов………………………………………………………9
Выбор материала и конструкции забойки, расчёт её длины. Конструкция заряда……………………………………………………………………………..9
Выбор водораспылительной завесы…………………………………………....10
Расчет параметров электровзрывной сети. Выбор контрольно-измерительных и взрывных приборов…………………………………………………………...12
Организация работ по подготовке, заряжанию и взрыванию зарядов……….13
Стоимость работ буровзрывного комплекса по прямым нормируемым затратам………………………………………………………………………….16

Список использованных источников…………………………………………………18

ВВЕДЕНИЕ

При ведении горных работ буровзрывной способ является основным способом разрушения горных пород при отделении их от массива. С помощью буровзрывных работ добывается 70% объёма полезных ископаемых, проводится основная масса выработок на угольных и горнорудных предприятиях.

Целью курсового проекта является закрепление знаний, полученных при изучении курса «Разрушение горных пород взрывом». В процессе выполнения проекта студент приобретает опыт работы над дипломным проектом и в будущем, инженерной деятельности. В процессе выполнения курсового проекта студент выбирает и обосновывает принятые технические решения, применять современные методы расчета и средств вычислительной техники.

Характеристика выработки и условия её проведения:

Наименование - квершлаг.
Форма сечения выработки – трапециевидная.
Расчетное сечение выработки вчерне – 11,6 м2.
Угол падения пород – 25 град.
Коэффициент крепости пород - 12.
Опасность шахты по газу – I кат.

Исходя из горно-геологических условий и коэффициента крепости пород кровли – 7 и почве – 4 принимается проведение квершлага буровзрывным способом.

1. ВЫБОР МЕТОДА ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

Выбор взрывчатых материалов производят согласно Единым правилам безопасности при взрывных работах, поперечно рекомендуемых ВМ и журнальным постановлениям Госнадзоохрантруда с учетом пылегазового режима шахты, крепости и водообильности пород.

В горизонтальных выработках, опасных по газу или пыли, нашли применение углениты Э-6, 12ЦБ, аммониты АП-5ЖВ, ПЖВ-20 и Т-19.

Контурное взрывание - технологический прием, так как ведётся с целью получения фактического сечения выработки, а также уменьшения образования трещин за контурной частью массива.

Учитывая горно-геологические условия проведения выработки и её назначение, принимаем обычный метод выполнения взрывных работ способом электрического взрывания с применением детонаторов мгновенного действия ЭДКЗ-ОП во врубовых шпурах и короткозамедленного ЭДКЗ-ПМ с интервалами замедления 30, 60 и 75 мс - в отбойных и периферийных шпурах. Короткозамедленное электрическое взрывание в настоящее время применяется широко благодаря следующим преимуществам:

- уменьшение сейсмического действия на горные породы, в следствии чего повышается их устойчивость;

- более мелкое дробление массива горных пород;

- уменьшение развала горных пород;

- уменьшение удельного расхода ВВ на 15%.

Поскольку шахта не опасна по внезапным выбросам применение сотрясательного режима взрывания не целесообразно.

Взрывание производится в один прием, так как шахта І категории по газу метану и только одна плоскость обнажения.

Для ведения взрывных работ принимается взрывчатое вещество - аммонит АП-5ЖВ.

	Характеристика принятого ВВ	Аммонит АП-5ЖВ
1	Плотность, г/см3	1,1 - 1,2
2	Работоспособность, см3	270 - 290
3	Скорость детонации, км/с	3,6 - 4,3
4	Диаметр, мм	36
5	Длина, мм	250 - 300
6	Масса, гр	250 - 300

2. ВЫБОР БУРОВЫХ МАШИН И БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА

Учитывая крепость пересекаемых шурфом пород, площадь поперечного сечения выработки, организационные и технические факторы, в соответствии с рекомендациями СНиП 3.02.03-87 для бурения шпуров применяется буровая установка СБКН-2М с использованием коронок диаметром 43 мм и буровых штанг длиной 2,2 м.

Техническая характеристика пневматической буровой установки СБКН – 2М:

Масса, кг 5700
Частота ударов в минуту 3500
Число бур/машин 2
Размер забоя: высота, м 4,5

ширина, м 5,5

5. Усилие подачи, кН 10 – 18

6. Коэффициент крепости 8 - 20

7. Габаритные размеры: длина, м 6,0

ширина, м 1,3

высота, м 1,5

3. ВЫБОР ДЛИНЫ ЗАХОДКИ

По технологическим соображениям длина заходки должна быть равна 1,7 м. При этом скорость проведения выработки может быть определена по формуле:

, м/мес; (3.1)

где lзах - длина заходки, м;

nдн - количество рабочих дней проходческой бригады в месяц;

Тсут - количество часов работы проходческой бригады в сутках при проходке горной выработки;

Тц - продолжительность проходческого цикла при проведении выработки буровзрывным способом, ч.

м/мес.

Значение коэффициента использования шпуров принимают в зависимости от коэффициента крепости породы по шкале проф. М.М. Протодьяконова и площади поперечного сечения выработки вчерне. Для условий проведения квершлага в забое с одной открытой поверхностью КИШ принимается равным по породе h = 0,8 - 0,85;

Глубину шпуров определяем по формуле:

м. (3.2)

м.

Объем взрываемой горной массы определяется по формуле:

, м3 (3.3)

где - сечение выработки вчерне, берется из условия.

м2

Размеры квершлага берутся из справочника по исходным данным:

- ширина по кровле: 3,74 м;

- ширина по почве: 4,76 м;

- высота: 2,72 м.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВВ

Расчетный расход ВВ на заходку Qрасч определяем по формуле:

, кг; (4.1)

где q - удельный расход ВВ, кг/м.

Удельный расход ВВ (количество ВВ на 1 м3 взрываемой горной массы) определяют по формулам проф. М. М. Протодьяконова и Н. М. Покровского:

а) по формуле проф. М.М. Протодьяконова:

, кг/м3; (4.2)

где е-1 - коэффициент, учитывающий работоспособность принятого ВВ;

; (4.3)

Рвв - работоспособность принятого ВВ, см3;

К - коэффициент увеличения расхода ВВ при машинной погрузке для лучшего дробления породы, К = 1,2 - 1,3;

525 - работоспособность 93% динамита, принятого проф. М.М.Про-тодьяконовым за эталонное ВВ.

кг/м3.

б) по формуле проф. Н.М.Покровского:

, кг/м3; (4.4)

где q1 - нормальный удельный расход ВВ (количество ВВ, необходимое для выброса силой взрыва 1 м3 породы),

; (4.5)

S - коэффициент текстуры породы, принимают: S = 1,4 для пород с мелкой трещиноватостью и для углей;

V - коэффициент зажима породы,

; (4.6)

;

е - коэффициент, учитывающий работоспособность принятого ВВ;

; (4.7)

380 - работоспособность 62% труднозамерзающего динамита, принятого проф. Н.М. Покровским за эталонное ВВ.

По формуле (4.4) рассчитывается удельный расход ВВ.

кг/м3.

Удельные расходы ВВ, полученные по этим формулам, несколько отличаются один от другого. Для дальнейших расчетов принимается их среднее значение qпор = 5,6 кг/м3.

Расчетный расход ВВ на заходку:

кг.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ШПУРОВ, ВЫБОР ВРУБА

Количество шпуров на заходку определяем по формуле:

, шт; (5.1)

где dп – диаметр патрона, dп = 0,036 мм;

Кзап – коэффициент заполнения по породе Кзап = 0,45,

D - плотность принятого ВВ, D = 1100 – 1200 кг/м3;

шт.

Окончательно принимается 100 шпуров.

Тип вруба влияет на эффективность взрывных работ, так как КИШ зависит от создания второй открытой поверхности на всю глубину вспомогательных шпуров.

Вруб принимается прямой горизонтальный. Вруб основан на дроблении породы в зоне параллельно пробуренных шпуров.

6. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЗАРЯДОВ

Масса шпурового заряда определяется по формуле:

, кг; (6.1)

Полученная величина округляем до кратной массы одного патрона (0,25 кг или 0,3 кг).

кг.

Принимается в шпуре 4 патрона массой по 300 гр.

Уточняется расход ВВ на заходку по формуле:

, кг; (6.2)

кг.

7. ВЫБОР МАТЕРИАЛА И КОНСТРУКЦИИ ЗАБОЙКИ, РАСЧЕТ ЕЁ ДЛИНЫ. КОНСТРУКЦИЯ ЗАРЯДА

Длину забойки определяем по формуле:

, м; (7.1)

где lп - длина одного патрона ВВ, м;

nп - количество патронов в шпуровом заряде, шт.

Согласно требованиям Единых правил безопасности при взрывных работах при длине шпура более 1 м величина забойки должна быть не менее 0,5 м.

м;

что соответствует ЕПБ.

В шахтах, опасных по газу и пыли, следует применять гидрозабойку в виде водонаполненных полиэтиленовых ампул с обратным клапаном. Для предотвращения раздвижки патронов эту забойку следует применять в сочетании с запирающей забойкой из песка длиной не менее 15 см.

Шпуры заряжают взрывники и проходчики, которые имеют «Единую книжку взрывника» или «Удостоверение на право участия в заряжании шпуров». Обычно каждый проходчик заряжает те шпуры, которые он бурил. Это повышает личную ответственность за качество работ. Число проходчиков, участвующих в заряжании шпуров, определяют из расчета 7-10 м2 площади забоя (на скоростных проходках 4-6 м2) на одного проходчика. При заряжании шпуров патроны ВВ по одному вставляют в шпур и досылают деревянным забойником диаметром 25-30 мм, длиной, равной длине шпура. Последним в шпур вставляют патрон-боевик. Он направлен донышком к заряду, так как шахта опасна по газу.

По окончанию заряжания шпуров их забивают инертным материалом – забойкой.

8.ВЫБОР ВОДОРАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ ЗАВЕС

Водораспылительные завесы создают путем, распыления воды из размешенных определенным образом в призабойном участке выработки полиэтиленовых сосудов взрывом специального заряда ВВ.

Для создания завесы обычно применяют стандартные полиэтиленовые сосуды с полезной вместимостью 20 и 30 л. Первые подвешивают в штреке, а вторые укладывают на почве. Для распыления воды применять патрон угленита Э-6 или ВВ типа 12 ЦБ массой 0,2 кг.

Введение ВВ в сосуд, заполненный водой, должно осуществляться только мастером-взрывником после окончания всех операций по заряжанию шпуров перед началом монтажа взрывной сети.

Заряженные полиэтиленовые сосуды располагаются на расстояниях:

- от забоя выработки - не далее 1,5 м;

- от верха выработки – более 1,5 м (для подвешиваемых сосудов) и 2,0 м (для укладываемых на почву);

- от бортов выработки – не далее 1,5 м;

- друг от друга в ряду (по ширине выработки) – не более 3,5 м.

Это означает, уложенные на почве выработки сосуды можно применять только при высоте выработки не более 2 метров. В выработках высотой 2,1 – 3,5 (в нашем случае 2,72 м.) следует применять подвесные сосуды

Удельное количество воды в каждом ряду завесы должно приниматься равным 4 л на 1 м2 площади поперечного сечения выработки в месте расположения сосуда. Таким образом при Sвч = 11,6 м2 необходимое количество воды для создания водораспылительной завесы составит 40 л. что может быть обеспечено использование двух сосудов с водой вместимостью 30 л. и 20 л.

Введение ВВ в сосуд заполненный водой, должно осуществляться только мастером взрывником после окончания всех операций по заряжанию, перед началом монтажа взрывной сети.

Схема расположения сосудов с водой в призабойном участке выработки представлена на графической части. Параметры водопредохранительной завесы представлены в таблице 9.1

Таблица 9.1 – Параметры водопредохранительной завесы

Общий расход воды, л	Количество сосудов вместимостью, л	Количество и тип ВВ для создания предохранительной завесы
		Тип ВМ	Расход ВВ, кг	Общий
	20	30	ВВ	ЭД	на один сосуд	Всего
40	2	-	ПЦ-12В	ЭД-8ПМ	0,2	0,4	2

9. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОЙ СЕТИ. ВЫБОР КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И ВЗРЫВНЫХ ПРИБОРОВ

Электровзрывная сеть должна быть двухпроводной. Использование воды, земли, труб, рельсов, канатов и т.п. в качестве одного из проводников запрещается. До начала заряжания взрывник обязан осмотреть взрывную магистраль, убедиться в её исправности.

Электровзрывные сети должны иметь исправную изоляцию, надежные электрические соединения.

Концы проводов и жил кабелей должны быть тщательно зачищены, плотно сращены и соединения (сростки) изолированы при помощи специальных зажимов или других средств.

В шахтах, опасных по газу или пыли, провода электродетонаторов и электровзрывной сети должны соединяться только с применением контактных зажимов. Электродетонаторы должны иметь медные провода. Это требование также распространяется на соединительные и магистральные провода (кабели взрывной сети).

Постоянная взрывная магистраль должна отставать от места взрыва не менее чем на 100 м.

В качестве взрывного прибора используется прибор ПИВ-100М, который питается от батарей гальванических элементов. В его корпусе встроен омметр мостового типа, для измерения сопротивления взрывной сети. Пределы контроля взрывной сети её подключают к зажимам прибора и поворачивают по часовой стрелке до упора в положение ИВЦ рычаг, включающий омметр. Измерения производятся из места укрытия, откуда будут взрываться заряды. Прибор взрывает до 100 ЭД, соединённых последовательно. Масса прибора – 2,7 кг.

Сопротивление магистральных и соединительных проводов определяется по формуле:

, Ом. (9.1)

где n – число ЭД в сети (с учетом ЭД водопредохранительной завесы);

U – напряжение источника, U = 380 В;

i – величина гарантийного тока;

rв – сопротивление одного ЭД, rв = 4,2 Ом;

Величина тока в каждом ЭД при последовательном соединении равна току в сети:

, Ом.

Так как величина тока в каждом ЭД равна 2,3 А > 1A, то взрыв произойдёт.

Запрещается монтировать электровзрывную сеть в направлении от источника тока или включающего ток устройства к заряду.

Концы проводов смонтированной части электровзрывной сети должны быть замкнуты накоротко на все время, предшествующее подсоединению их к проводам следующей части электровзрывной сети. Запрещается присоединение проводов уже смонтированной части электровзрывной сети к следующим проводам, пока противоположные концы последних не замкнуты накоротко. Концы магистральных проводов электровзрывной сети также должны быть замкнуты в течение всего времени до присоединения их к клеммам устройства, включающего ток для взрывания.

10. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ПОДГОТОВКЕ, ЗАРЯЖАНИЮ И ВЗРЫВАНИЮ ЗАРЯДОВ

Перед началом заряжания на границах опасной зоны должны быть выставлены посты, обеспечивающие её охрану, а люди, не занятые заряжанием, выведены в безопасные места лицом технического надзора или по его поручению бригадиром (звеньевым). Постовым запрещается поручать какую-либо работу, не связанную с выполнением прямых обязанностей.

В опасную зону разрешается проход лиц технического надзора предприятия и работников контролирующих органов. Допуск людей к месту взрыва может разрешаться лицом технического надзора, осуществляющим непосредственное руководство взрывными работами в данной смене, только после того, как им или по его поручению бригадиром (звеньевым будет установлено совместно со взрывником, что работа в месте взрыва безопасна.

При производстве взрывных работ мастером-взрывником допуск рабочих к месту взрыва для последующих работ может разрешаться мастером-взрывником.

Число подготовленных к взрыванию зарядов должно быть таким, какое будет взорвано за один прием. Перед заряжанием шпуры должны быть очищены от буровой мелочи.

Забойники могут изготовляться только из материалов, не дающих искр. Длина забойника должна быть больше длины шпура. Патрон-боевик должен быть расположен первым от устья шпура. Запрещается пробивать забойником застрявший боевик. Если извлечь застрявший боевик не представляется возможным, то заряжание шпура необходимо прекратить, а заряд взорвать вместе с другими зарядами.

Запрещается выдергивать или тянуть провода электродетонаторов, введенные в боевики или заряды.

На шахтах, опасных по газу и пыли, взрывание зарядов без забойки запрещается.

Запрещается во всех случаях разбуривать «стаканы» вне зависимости от наличия или отсутствия в них остатков ВМ. После произведенного прострела шпура, новое заряжание разрешается не ранее, чем через 30 мин.

Средства инициирования и боевики могут переносится только взрывниками. При совместной доставке СИ и ВВ взрывник может переносить не более 12 кг. Масса боевиков, переносимых взрывником, не должна превышать 10 кг. При переноске в сумках ВВ и СИ норма может быть увеличена до 24 кг. При переноске ВВ в заводской упаковке их количество должно находиться в пределах действующих норм переноски тяжестей.

Спуск патронов-боевиков должен производится отдельно от ВВ в сопровождении взрывника. При этом в забое могут находиться только лица, занятые при заряжании и машинист насоса.

Электровзрывная сеть в забое должна монтироваться при помощи антенных проводов. Колышки для установки проводов должны быть такой высоты, чтобы вода не достигала антенны. Взрывник может осуществлять монтаж электровзрывной сети только после выезда из забоя всех рабочих (кроме ответственных за подачу сигналов и обслуживание проходческого полка).

В качестве магистральных проводов необходимо применять гибкий кабель во влагонепроницаемой оболочке, который не должен опускаться ниже проходческого полка.

Присоединять соединительные провода к взрывному кабелю и проводить взрывание имеет право только взрывник, на которого выписана наряд-путевка на производство взрывных работ.

При проходке вертикальных стволов (шурфов) шахт все вновь пробуриваемые шпуры должны быть смещены по окружности по отношению к шпурам предыдущего цикла, без изменения принципиальной схемы расположения шпуров.

Во всех случаях, когда заряды не могут быть взорваны по причинам технического характера (неустранимые нарушения взрывной сети и т.д.), они рассматриваются как отказы. Каждый отказ должен быть записан в «Журнале регистрации отказов при взрывных работах».

Работы, связанные с ликвидацией отказов, должны проводиться под непосредственным руководством лица технического надзора, в соответствии с инструкцией, утвержденной руководителем предприятия по согласованию с органом Госнадзорохрантруда.

В местах отказов запрещаются какие-либо работы, не связанные с их ликвидацией.

Провода обнаруженного электродетонатора в отказавшем заряде необходимо замкнуть накоротко.

Ликвидацию отказавших шпуровых зарядов разрешается проводить взрыванием зарядов во вспомогательных шпурах, пробуренных параллельно отказавшим на расстоянии не ближе 30 см. Число вспомогательных шпуров и места их заложения должны определяться лицом технического надзора. Для установления направления таких шпуров разрешается вынимать из шпура забоечный материал на длину до 20 см от устья.

После взрыва заряда, предназначенного для ликвидации, отказавшего заряда, необходимо тщательно осмотреть взорванную массу и собрать обнаруженные ВМ. Лишь после этого, рабочие могут быть допущены к уборке горной массы с принятием мер предосторожности. Обнаруженные остатки ВМ должны быть уничтожены в установленном порядке.

Когда работы по ликвидации отказа не могут быть закончены в данной смене, разрешается поручать их продолжение взрывнику очередной смены с соответствующей отметкой в выдаваемой ему наряд-путевке. В этом случае допуск рабочих к месту ликвидации отказа должен быть разрешен лицом технического надзора смены, в течение которой производилась ликвидация отказа.

11. СТОИМОСТЬ РАБОТ БУРОВЗРЫВНОГО КОМПЛЕКСА ПО ПРЯМЫМ НОРМИРУЕМЫМ ЗАТРАТАМ

Для подсчета стоимости работ буровзрывного комплекса включаются затраты, связанные с бурением шпуров, работой мастера-взрывника, расходом ВМ, материалов для создания в призабойном пространстве предохранительной среды и эксплуатацией бурильных машин.

Расчеты, связанные с определением стоимости работ по бурению шпуров сводятся в таблицу 1.

Таблица 12.1 - Затраты на заработную плату бурильщикам шпуров:

Наименование работ	Ед. изм.	Объём работ на заходку, Wб	Норма выработки, НВб	Число чел. - см на заходку Кб=Wб/НВб	Тариф ставка Тб, грн.	Прямая заработная плата, Сб=Тб*Кб




Бурение шпуров	м	200	82,75	2,42	40,92	99,03

Месячная заработная плата мастера-взрывника установлена с учетом тарифной ставки (4 разряда), количества выходов в месяц и в общей сумме составляет 480...500 грн. в месяц, в среднем на выход 20 грн. То есть, затраты на оплату работ мастера-взрывника на участке выработки длиной одной заходки в среднем составят Свзр = 20 грн.

Тарифная ставка проходчика 40рн. 92коп.

Стоимость работ буровзрывного комплекса на участке длины заходки по заработной плате составит:

Сзп = Сб + Свзр , грн. (12.1)

Сзп = 99,03 +20 = 119,03 грн.

Цены на материалы принимаем по соответствующим прейскурантам. Расчет затрат на материалы сводится в таблицу 12,2.

Таблица 12.2 — Затраты на материалы См при взрывных работах

Наименование материалов	Ед. изм.	Количество материалов на заходку	Цена единицы материалов	Стоимость материалов на заходку


Аммонит АП-5ЖВ	кг	120	3,12	374,4
Патроны 12 ЦБ	шт	2	3,4	6,8
Электродетонаторы ЭДКЗ-ОП	шт	10	0,708	7,08
Электродетонаторы ЭДКЗ-ПМ	шт	92	0,723	66,52
Полиэтиленовые ампулы	шт	100	0,037	3,7
Полиэтиленовые сосуды	шт	2	0,35	0,7
Всего				459,2

Стоимость работ буровзрывного комплекса на длину заходки по прямым нормируемым затратам определяется по формуле:

, грн; (12.2)

грн.

Стоимость 1 м выработки по прямым нормируемым затратам на буровзрывные работы составит:

, грн; (12.3)

грн.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Таранов П. Л., Гудзь А. Г. Разрушение горных пород взрывом. - М.: Недра, 1976.-254 с.

2.Суханов А. Ф., Кутузов Б. Н. Разрушение горных пород взрывом.- М.: Недра, 1983.-344 с.

3. Единые правила безопасности при взрывных работах. Киев:
Норматив, 1992.- 172 с.

Справочник взрывника. Под редакцией Б. Н. Кутузова, - М.: Недра 1998.-511с.
Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы. Сборник № 36. Горнопроходческие работы. Выпуск 1.
Строительство угольных шахт и карьеров. - М.: Госстрой СССР, 1988.-208с.

6. Дубнов Л. В., Бахаревич Н. С., Романов А. И. Промышленные взрывчатые вещества. – М.: Недра, 1983.- 320 с.

7. Типовые сечения горных выработок. – М: Недра, 1960. – том 5.

Разрушение горных пород взрывом