ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

При широкому поширенні буропідривного способу проведення гірничих виробок необхідно уділяти належну увагу його вдосконаленню. Як встановлено обстеженням великої кількості виробок на багатьох шахтах Донецького басейну, при буровибуховому способі нерідко неправильно оконтурюють виробітку, мають місце великі перебори породи, надмірне руйнування законтурного масиву, недоброякісна забутовка закріпного простору і перевитрата бетону (при кріпленні монолітним бетоном). Перебори, що перевищують іноді на 20–30% проектні площі поперечних перерізів виробок, являються причиною збільшення обсягів робіт з навантаження і транспортування породи і закладці закріпного простору, а при бетонному монолітному кріпленні – також причиною великих перевитрат бетону.

Неправильне, негладке оконтурювання виробки, не забученні перебори – порожнини в закріпного просторі погіршують умови роботи кріплення і зменшують стійкість виробки.

Що стосується тріщиноутворення в законтурному масиві, то необхідно зазначити наступне. Давно відомо, що при підриванні шпурових зарядів в підземних виробках навколо оконтурювальних шпурів утворюються радіальні і полукільцеві тріщини глибиною до 15–20  см. Але крім них в законтурному масиві, як встановлено авторами книги, виникає ще безліч тріщин і світ тріщин, паралельних або майже паралельних боків, грунті та покрівлі виробок. Глибина розповсюдження їх досягає в пісковиках 70–75  см, в сланцях–120–125  см. Ці тріщини і почту тріщин, про які раніше не було відомо, значно знижують природну міцність порід законтурного масиву виробок і стійкість останніх, призводять до частих ремонтів.

Все сказане вище свідчить про необхідності пред'являти більш високі вимоги до якості робіт з проведення горнокапітальних виробок, особливо на глибоких горизонтах. Методи проведення виробок повинні бути змінені таким чином, щоб перебори породи були мінімальними і максимально зберігалася природна міцність порід. Виконанню цих вимог сприяє проведення виробок методом контурного щадного підривання. [2]

1. Актуальність теми

За ступенем навантаженості сполучення стволів з горизонтальними виробками приствольного двору виділяють 4 зони [1] 1 зона – примикання ствола до горизонтальної виробки; 2 зона – теж до грунту гірничої виробки; 3 зона – найбільш ослаблений перетин сполучення, 4 зона – зона найбільш ослабленого перерізу горизонтальної виробки.

На підставі досліджень, виконаних в УкрНДМІ, можна зробити висновок, що ділянки вертикальних стовбурів, що знаходяться в зонах впливу пристовбурних виробок, є найбільш складними з точки зору розсічки сполучень. Більше 70% порушень при проходці стволів у Донецькій області припадає на зону сполучень.

Основними видами порушень є тріщини законтурного масиву, заколи, вивали порід. У зв'язку з цим знижуються обсяги зайво відбиваний скельних порід і, отже, витрата бетону, необхідного для закріплення виробок. Таким чином існує необхідність пошуку шляхів удосконалення технології разсічки сполучення вертикальних стволів, розробки технологічних рішень, що дозволяють збільшити швидкість проходки ствола і зменшити витрати на кріплення.

2. Мета, задачі дослідження та методи дослідження

Мета – поліпшити стійкість сполучень і зменшити надмірне руйнування масиву.

Основні задачі дослідження:

  1. Проаналізувати технологію споруджень сполучень;
  2. Визначити фактори, що впливають на параметри технології спорудження сполучень вертикальних стволів з приствольним двором;
  3. Розробити кінцево-елементну модель споруди сполучень;
  4. Розробити технологічні регламенти щодо ефективного спорудження сполучень вертикальних стволів.

Об'єкт дослідження: законтурний масив сполучення стволів вугільних шахт.

Предмет дослідження: технологія виробництва БВР із застосуванням контурного підривання.

Методи дослідження: математична і статична обробка результатів експериментальних і лабораторних досліджень; аналітичний метод з використанням ЕОМ; метод інженерного аналізу.

3. Практичне значення

Поліпшення стійкості сполучень і зменшення обсягів бетонування постійного кріплення.

4. Огляд досліджень та розробок

Застосування контурного підривання обумовлено перш за все економічними міркуваннями. Воно знижує обсяги зайво відбиваний скельних порід і, отже, витрата бетону, необхідного для закріплення виробок. Стінки, сформовані цим методом, мають високу стійкість, так що відпадає необхідність в їх підтримці.

Згідно [3], контурне підривання характеризується наступними ознаками: руйнуванням порід з необхідним ступенем дроблення, переміщенням матеріалу на необхідне місце, без його розльоту, збереженням непорушеним законтурного масиву, зменшенням сейсмічної дії вибуху.

Відповідно до класифікації Шваненберга, виділено чотири основні методи контурного підривання (рис.  1) [5].

Класифікація методів контурного підривання

Рисунок 1 – Класифікація методів контурного підривання по Шваненбергу.
1 – напрямні свердловини; 2 – заряд зі зменшеною щільністю; 3 – заряд нормальної щільності; I – масив, порушений вибухом; II – законтурний непорушений масив.

У ній розрізняються дві технології – в залежності від присутності (рис. 1,а) або відсутності (рис. 1,б) напрямних свердловин. Відповідно до цієї класифікації виділяються: екрановані підривання cushion blasting (див. рис. 1, а, б), свердловинні заряди зі зменшеною щільністю ВВ великого діаметру з набійкою, що застосовуються в основному при роботах на поверхні; smooth blasting (рис. 1, б) – свердловинні заряди зі зменшеною щільністю ВВ меншого діаметра без набійки, що використовуються головним чином при проходці; pre-shearing, prc-splitting (рис. 1,в); line drilling (рис. 1,г). При цьому допускається, що в принципі різниці між методами cushion blasting і smooth blasting не існує.

У добре відомій класифікації, опублікованої в [6] виключаються методи без застосування ВР в контурному ряді свердловин (line drilling), а для методів з застосуванням вибухових робіт за головний критерій прийнята послідовність процесів підривання. На основі цього розрізняють методи контурного підривання: контурне підривання з наступним оконтуриванням і контурне підривання з попереднім оконтуриванням (освітою щілини по контуру виробки).

Широке застосування отримав метод контурного підривання з наступним оконтуриванием шляхом підривання в оконтурювальних шпурах зарядів малого діаметра потужних ВВ і зарядів малого діаметра малопотужних ВВ.

Буріння шпурів при проходці спряжень методом контурного підривання

Анімація – Буріння шпурів при проходці спряжень методом контурного підривання.

Для проведення гірничих виробок контурним підриванням необхідно виконувати наступні заходи:

  1. високоточна реалізація параметрів, зазначених у паспортах буропідривних робіт, тобто треба точно розмічати шпури, а при бурінні строго витримувати кути нахилу шпурів до поверхні вибою виробки;
  2. зменшення в 2 ... 4 рази проти звичайної енергії вибуху в оконтурювальних шпурах. Останнє досягається застосуванням патронів ВР зменшеного діаметра (у разі амонітів Т-19, ПЖВ-20, АП-5-ЖВ – патрони діаметром 27 ... 28 мм, Детоніти М – 21 ... 22 мм) або використанням патронів ВР малої потужності (вугленіту Е-6) діаметром 36  мм;
  3. застосування особливого методу розрахунку параметрів зарядів і розташування шпурів.

В якості вихідних даних для розробки паспорта буропідривних робіт на контурне підривання, як запропонували Шевцов  Н.Р., Таранов П.Я., можна використовувати діючий паспорт для звичайного методу ведення буропідривних робіт для цієї виробки з внесенням до нього скоригованих даних для шпурів контурного і предконтурного рядів. [7]

Згідно [8] маси шпурових зарядів контурного qш.к і предконтурного qш.пк рядів слід підраховувати за формулами:

ф1

де kзап.к = 0,6 ... 0,7 – коефіцієнт заповнення шпуру контурного ряду;

kзап.пк = 0,4 ... 0,6 – коефіцієнт заповнення шпуру предконтурного ряду;

гк і гпк – маса, кг, 1  м заряду ВР у оконтурювальних і предконтурних шпурах;

ф2

dк – діаметр патронів ВР у шпурах контурного ряду (приймається при застосуванні амонітів 27 ... 28  мм, Детоніти М – 21 ... 22  мм);

dпк – діаметр патронів ВР у шпурах предконтурного ряду (36 мм або 32 мм).

Підраховані маси зарядів шпурів контурного і предконтурного рядів уточнюються округленням до цілого кількості патронів в шпурі. Глибина шпурів при переході на контурне підривання залишається рівною глибині, прийнятої в даній виробленню при звичайному підриванні.

Відстані, між контурними ак і предконтурнимі апк шпурами (рис.  2), також ЛНО, для цих шпурів Wк і Wпк слід підраховувати за формулами:

ф3

де m – коефіцієнт зближення зарядів при шаруватих породах у виробках, що проводяться по простяганню (m = 0,8 у стінок виробки і m = 1 ... 1,2 у покрівлі);

qк і qпк – питома витрата ВР, кг/м, для зони контурних і предконтурних шпурів

ф4

де Вк і Впк – довжини ліній, за якими розташовані контурних і предконтурние шпури.
ф4

Рисунок 2 – Схема до визначення відстані між оконтурювальними ак і предконтурними апк шпурами при криволінійно-уступній форміпрохідницького забою [9]

Висновки

Аналізуючи зміст поняття контурне підривання, я прийшла до висновку, що головною метою його є захист законтурного масиву від порушень і що збереження слідів свердловин залежить від нарушенности масиву. Застосування контурного підривання практично ліквідувало процеси тріщиноутворення в законтурному масиві, стійкість якого різко зросла. Контурне підривання рекомендується при проведенні всіх типів гірських виробок: горизонтальних, похилих і вертикальних, польових і пластових, капітальних і підготовчих.

Перелік посилань

  1. Бородуля А.А. Обґрунтування параметрів анкерно-бетонного кріплення під час спорудження сполучень вертикальних стволів вугільних шахт: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.15.04 / Нац. гірн. ун-т. – Дніпропетровськ, 2002. – 18 с.
  2. Таранов П.Я. та ін Контурне підривання у вугільних шахтах. Донецьк, Донбас, 1972.
  3. Бротанек І., Вода Й. Контурне підривання в гірничій справі і будівництві. М., Недра, 1983, 144 с.
  4. Барон Л.І., Турчанінов І.А., Ключников А.В. Порушення порід при контурному підриванні. Л., Наука, 1975.
  5. Din 20163. Sprengtechnik. Begriffe, Einheilen, Formelzeichen, Mai 1973.
  6. Барон Л.І., Ключников А.В. Контурне підривання при проходці виробок. Л., Наука, 1967.
  7. Шевцов Н.Р., Таранов П.Я., Левіт В.В., Гудзь А.Г. Руйнування гірських порід вибухом: Підручник для вузів. – 4–е видання перероблене і доповнене – Донецьк:, 2003. – 253 с.
  8. Методичні вказівки до розрахунків параметрів і складання паспортів БВР при спорудженні підземних гірничих виробок (для студентів спеціальностей 7.090303,7.090301.02, 7.090301.05, 7.090301.06, 7.070801.06) / Сост.: Н.Р. Шевцов, С.В. Борщевський, В.Ф. Формос, К.Н. Лабінський. – Донецьк: 2000 – 31 с.
  9. Технологія виготовлення моделі виробки з криволінійно-уступної форми прохідницького забою. К.т.н., доц. Шкуматов А.Н., студ. Черкасов И.А., студ. Хвостовский К.В. Удосконалення технології будівництва шахт і підземних споруд. Сб. наук. праць. Вып. 15. – Донецьк: Норд–Пресс, 2009.