Проект массового взрыва на карьере

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Геология
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    1,72 Мб
  • Опубликовано:
    2017-11-14
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Проект массового взрыва на карьере

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФГБОУ ВО «ЗабГУ»

Горный факультет

Кафедра открытых горных работ



ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

По дисциплине: «Технология безопасности взрывных работ»

На тему: «Проект массового взрыва на карьере»










Чита-2016

ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование

По курсу: «Технология безопасности взрывных работ»

Тема проекта: «Проект массового взрыва на карьере»

(вариант №8)

Исходные данные:

Крепость пород - 6,2

Предел прочности пород на сжатие- 85 Мпа

Предел прочности пород на сдвиг- 17 Мпа

Предел прочности пород на растяжение-10 Мпа

Высота уступа-20 м

Угол откоса уступа-85 град

Размер отдельности массива, lср-2,7

Требуемый средний размер куска-0,8 м

Длина взрываемого блока- 200 м

Ширина взрываемого блока - 25 м

Годовая производительность карьера по горной массе- 8,2 млн. м3

Введение

Производительность экскаваторов, карьерного транспорта, отвального и вспомогательного оборудования и в целом общая производственная мощность карьера в значительной мере зависят от качественной подготовки горной массы к экскавации и транспортированию. В современных условиях ведения открытых горных работ буровзрывная подготовка горной массы к выемке - буровзрывные работы (БВР) - практически является единственной при разработке скальных и полускальных пород на карьерах.

Буровзрывная подготовка горных пород к выемке на карьере включает бурение скважин (шпуров), заряжание скважин (шпуров) и взрывание зарядов ВВ.

В результате взрыва ВВ часть горных пород по заданным линиям отрыва отделяется от массива и переходит в разрыхленное состояние. Объём разрыхленной породы или ПИ после взрыва должен быть достаточно большим, чтобы исключить простои экскаватора. С помощью взрыва отбитую породу можно расположить в экскаваторном блоке таким образом, чтобы крупность кусков и форма развала взорванной горной породы обеспечили наиболее высокую производительность выемочно-погрузочного и транспортного оборудования.

Значительному повышению эффективности буровзрывных работ и производительности погрузочного и транспортного оборудования способствуют внедрение новых высокопроизводительных типов буровых станков и бурового инструмента, новых видов ВВ и средств взрывания, автоматизация заряжания и забойки взрывных скважин.

Взрывные работы представляют высокую опасность для рабочего персонала, оборудования, зданий и сооружений. Поэтому они должны вестись в строгом соответствии с «Едиными правилами безопасности при взрывных работах», которыми регламентированы основные действия и приёмы обращения с взрывчатыми материалами и знания, которые обязательны для руководителей взрывных работ.

Выбор метода взрывных работ

Метод взрывных работ определяется горной выработкой или системой горных выработок, сооруженных для размещения и производства взрывов зарядов промышленных взрывчатых веществ (ВВ).

В настоящее время на карьерах применяются методы скважинных, шпуровых, котловых шпуровых и котловых скважинных, камерных, малокамерных и наружных (накладных) зарядов. Схема скважинного заряда показана на рис. 1.1.

Так как массив малотрещиноватый, а требуемый средний размер куска составляет 0,8 м., то для наиболее эффективного качества дробления применяем метод скважинных зарядов.

Схема скважинного заряда Рисунок 1. 1

 

Метод скважинных зарядов: для разрушения массива применяют вертикальные и наклонные скважины диаметром 100…300 мм, расширяемые в заряжаемой части на некоторых железорудных карьерах термическим способом до 400…500 мм, глубиной 5…20 м и более. Это основной метод взрывания на карьерах.

Выбор бурового оборудования

Для сопоставления пород по буримости относительный показатель трудности бурения породы Пб принимаем по формуле:

, (2.1)

Где, - предел прочности на одноосное сжатие,= 85 МПа;- предел прочности на сдвиг,= 17 МПа; g - плотность породы, g =1,8 т/м3.


Данная горная порода относится ко 2 классу 9 категории - средней буримости.

Определяем диаметр скважины D, м.:

 , (2.2)

Где, Ну- высота уступа, Ну =20 м; a- угол откоса уступа,a=85 град; с - безопасное расстояние от скважины до бровки уступа, с=5 м; g - плотность породы,g=1,8 т/м3; m- коэффициент сближения скважин, m=1.

,

0,151 м =0,160 м

На основании характеристик буримых пород, высоты уступа и принятого диаметра скважин выбираем тип бурового станка и бурового инструмента. Для бурения пород данного типа по своим техническим характеристикам подходит буровой станок типа СБР 160А-24, предназначенный для вращательного бурения резцовыми коронками вертикальных и наклонных взрывных скважин при разработке месторождений открытым способом по углю и породам с коэффициентом крепости до f=6,5 по шкале профессора М.М. Протодьяконова. Шнековая и шнекопневматическая очистка скважин позволяет достичь высокой технической производительности и снизить удельный расход потребляемой электроэнергии. Ходовая часть станка гусеничного типа с индивидуальным электрическим приводом гусениц. Станок может быть изготовлен для бурения скважин диаметром 160, 180 и 200 мм, а также с плавным регулированием скорости вращения бурового става. Техническая характеристика бурового станка приведена в таб. 2.1.

Техническая характеристика бурового станка СБР 160А-24

Таблица 2.1

Техническая производительность при крепости пород f=3-6,5, м/ч

35

Глубина бурения вертикальных скважин, м, не менее

24

Угол наклона скважины к вертикали, град.

0, 15, 30

Установленная мощность, кВт

184

Усилие подачи, кН

0-80

Частота вращения бурового става, мин-1

103/137/205

Скорость передвижения, км/ч

Преодолеваемый уклон, град.

15

Габаритные размеры в рабочем положении, мм

7495х4900х12993

Габаритные размеры в транспортном положении, мм

12640х4800х4698

Масса станка, кг, не более

29 000

Число обслуживающего персонала, чел.

2


Режим работы буровых станков принимаем с непрерывной рабочей неделей в одну смену по 12 ч/сут.

Техническую скорость бурения станка νб (м/ч) для станков шарошечного бурения типа СБР определяем по формуле:

, (2.3)

Где, Nпод - осевое усилие подачи, кН; nв - частота вращения бурового става, с-1; Пб - показатель трудности бурения; Dк - диаметр резцовой буровой коронки, м.

=51,7 м/ч

Сменная производительность бурового станка Vсм (м/смену) определяется по формуле:

, (2.4)

Где, Тс - продолжительность смены; kи - коэффициент использования станка по бурению в течение смены, принимают обычно в пределах 0,5…0,8; tв - удельные затраты времени на выполнение вспомогательных операций, для современных станков tв находится в пределах 1,5…2,5 мин/м; vбт - техническая скорость бурения станка, м/мин.


Среднегодовая производительность станка Qг, м/год:

, (2.5)

Где, Nд - число рабочих дней в году; nсм - число смен в сутки.

г=250*1*154,3=38 575 м/год

Годовая производительность станка по обуренной горной массе Qггм (м3/год) определяется по формуле:

, (2.6)

Где,  - среднегодовой выход горной массы с 1 м скважины, м3/м; Р - вместимость 1 м скважины, кг/м; qп - расчетный удельный расход ВВ, кг/м3.

Р=(πD2∆)/4, (2.7)

Где, ∆ - плотность заряжания ВВ, ∆ = 1000 кг/м3;

= 20,1 кг/м;

Определим qп по формуле:

qп = qэ Кт Кд Коп Кз Кv Квв, (2.8)

Где, qэ - эталонный удельный расход ВВ, г/м3; Кт - коэффициент, учитывающий трещиноватость массива, Кт =1,4; Кд - коэффициент, учитывающий средний размер куска, Кд =0,6; Kоп - поправочный коэффициент, учитывающий число открытых поверхностей, для трёх - Kоп=3,5 -4 ; Kз - коэффициент, учитывающий диаметр скважины, Kз=1; Kу - коэффициент, учитывающий влияние объёма взрываемой породы, Kу =1,1; Квв - переводной коэффициент, Квв=1,2;

Кт =1,2*lср+0,2, (2.9)

Где, lср - размер отдельности массива, м;

Кт = 1,4, если lср > 1 м (lср =2,7м) ;

Определим Kд=0,5/dср, (2.10)

Где, dср - требуемый размер куска;

д=0,5/0,8=0,6;

Kу=, (2.11)у= 3√20/15=1,1;

Находим qэ по формуле, где p - плотность пород, т/м3;

э=0,1*Kт(σсж+σсд+σраст)+40*γ, (2.12)э=0,1*1.4*(85+17+10)+40*1,8 = 87,7 г/м3;п=87,7*1,4*0,6*3,6*1*1,1*1,2;п = 350 г/м3

Среднегодовой выход горной массы с 1 метра скважины:

=0,65*20,1/0.35=37,3 м/м3


Основные параметры буровых работ представлены в таб. 2.2.

Технико-экономические показатели БВР

Таблица 2.2

Наименование показателя

Ед. изм.

Значение

Буровой станок

-

СБР 160А-24

Диаметр скважины

мм

160

Техническая скорость бурения

м / ч

41,7

Сменная производительность бурового станка

м / смену

154,3

Проектный удельный расход ВВ

кг / м3

0,350

Глубина скважины на уступе

м

21,6 и 21,7

Величина забойки

м

Величина сопротивления по подошве

м

6,6

Расстояние между скважинами

м

6,9

Расстояние между рядами скважин

м

7,2

Масса заряда в скважине

кг

333

Общий расход ВВ за один массовый взрыв

кг

37 300


Выбор типа ВВ и средств инициирования

Исходя из того, что породы средней крепости, массив слаботрещиноватый, месторождение обводнённое, наиболее рациональным будет применение взрывчатых веществ типа граммонит 30/70 (см. Рис.3.1). Граммонит 30/70 предназначен для производства взрывных работ при ручном и механизированном заряжании сухих и обводненных (непроточной водой) скважин. Основные физико-химические и взрывчатые характеристики приведены в таб. 3.1.

Учитывая высоту уступа и диаметр скважин, применяем рассредоточенный скважинный заряд, инициируемый шашками-детонаторами Т-400Г (см. Рис.3.2) с помощью детонирующего шнура ДШЭ-12.

Шашки применяются для взрывания в скважинах любой обводнённости, со сроком нахождения зарядов в воде до 6 суток. Основные физико-химические и взрывчатые характеристики приведены в таб. 3.2. Схема взрывания зарядов ВВ - порядная послед. (поперечная). При взрывании обводненных скважин, а также скважин глубиной более 15 м, взрывная сеть полностью дублируется: в каждый заряд вводят не менее двух боевиков и прокладываются два магистральных шнура. (См. Рис 3.5).

Физико-химические и взрывчатые характеристики ВВ

Таблица 3. 1

Характеристики

Норма

Внешний вид

гранулы сферической и полусферической формы размером до 5 мм без видимых на глаз механических примесей и комков компонентов более 15 мм

Массовая доля влаги и летучих веществ, %, не более

1,2

насыпная

0,85 - 0,9

гранул

1,45 - 1,50

Плотность заряжания, г/см3

0,9 - 1,3

Тротиловый эквивалент по теплоте взрыва

0,95


При взрывании зарядов ВВ используется пиротехнический замедлитель детонирующего шнура РП-8М (реле детонационное рис. 3.3). Основные параметры смотреть в таб. 3.3.

Для монтажа магистрали используем медный провод сечением 0,4 мм2. Инициируем взрыв подрывной машинкой КПМ-1А У1 (см рис. 3.4. )

Физико-химические и взрывчатые характеристики Т-400Г

Таблица 3. 2

Характеристики

Норма

Внешний вид

тротил пресованный в форме цилиндра с каналом под четыре нити ДШ

Размеры, мм

 

высота

70±2

диаметр

71±9

диаметр центрального канала

14,5±0,5

масса шашки, г

400±20

плотность шашки, г/см3, не менее

1,55


Основные параметры реле РП-8М-35

Таблица 3. 3

Характеристики

Значение

Водостойкость при давлении 1960 Па

3

Температура вспышки, 0С

215

Температура воспламенения, 0С

215

Маска навески ВВ, г

14,8

Тротиловый эквивалент ВВ

1,2

Время замедления, мс


Схема порядная послед. (поперечная) взрывной сети из детонирующего шнура

Рисунок 3. 5

 

Определение параметров взрывных работ и выбор схемы взрывания

По величине расчетного (проектного) удельного расхода ВВ и вместимости скважин, принятого диаметра выделим типовые параметры расположения зарядов:

 , (4.1)       

Где, Lc- глубина скважины, м;

 - глубина перебура, м. (4.2)


Перебур взрывных скважин необходим для лучшего разрушения массива на уровне подошвы и размещения в нижней части массива большего заряда ВВ. С увеличением глубины перебура более 12…15 диаметров заряда преодолеваемое сопротивление по подошве (СПП) не изменяется.

Расчетная величина сопротивления по подошве Wспп (м) для вертикальных скважин определяется по формуле:

 (4.3)

- глубина скважины, м;

Расстояния между скважинами в ряду а (м) и между рядами скважин b (м):

,

Где, m - относительное расстояние между скважинами (коэффициент сближения), принимают m=0,8…1,1 при мгновенном взрывании и m=0,9…1,3 при короткозамедленном взрывании.


Расстояния между рядами скважин находят из соотношения:

при короткозамедленном взрывании

, (4.4)

0,95*7,2=6,9 , м

Величина забойки определяется по условиям безопасности и компактности развала с учётом воздушного промежутка

Где, - длина воздушного промежутка, м.

 = 20*0,16 = 3,2, м (4.5)

Находим длину рассредоточенного заряда, м.

зар=Lc-hвп-lзаб

Где, - длина воздушного промежутка, м.

lзар=21,6-1,4-3,2=17, м.

Находим длину нижнего и верхнего заряда из отношения 70/30 соответственно: lзарн=11,9, м., lзарв=5,1, м.

Расчетное сопротивление по подошве Wспп должно быть меньше его предельного значения Wпр (м), которое определяется по формуле С.А. Давыдова:

, (4.6)

Где, k1 - коэффициент трещиноватости массива (k1=1,0 - монолитные породы, k1 = 1,1 - трещиноватые, k1 =1,2-1,3 - сильнотрещиноватые); Квв - переводной коэффициент, Квв=1,2.


Величину сопротивления по подошве по условию безопасности обуривания Wб (м) определяют по формуле

, (4.7)

Где, a - угол откоса уступа, град; с - безопасное расстояние между устьем скважины первого ряда и верхней бровкой уступа (согласно ЕПБ - больше величины бермы безопасности, но не менее 2 м).


Расчетную величину сопротивления по подошве необходимо проверить по условию:

.

Данное условие не соблюдается, поэтому применяем наклонное бурение.

Наклонные скважины бурят параллельно откосу уступа при большой высоте уступа, в трудновзрываемых породах и при малом их диаметре.

Расчетная величина сопротивления по подошве для наклонных скважин первого ряда W1 (м) находится по формуле

, (4.8)

Где, длина наклонной скважины , определяется по формуле, м:

, (4.9)

Где, aс - угол наклона скважины к горизонту, град.


Масса заряда в скважине Q (кг) определяется по формуле

, (4.10)


Величину заряда в скважине проверяют по её максимально возможному заполнению (вместимости скважины) Qmax (кг)£Q:

, (4.11)


Масса нижнего и верхнего заряда находим из соотношения 70/30 соответственно: Qн=233 кг, Qв=100 кг.

Выход взорванной породы с одного метра скважины V (м3/м) определяют по формуле:

, (4.12)


Количество рядов скважин nр определяется по формуле:

, (4.13)

Где, В - ширина взрываемого блока, м.


Для обеспечения высокой степени дробления принимаем 4 ряда, 1 ряд - наклонные скважины, 2, 3, 4 ряд -вертикальные скважины.

Количество скважин в ряду nc:

, (4.14)

где Lб - длина взрываемого блока, м.

 скважин.

Общее количество скважин N:


 скважины

Суммарная длина скважин SLc, м:

, (4.16)


Общее количество ВВ Qобщ (кг) для проведения массового взрыва:

, (4.17)


Интервал замедления между взрывами t (мс) скважинных зарядов определяется по формуле:

, (4.18)

Где, А - коэффициент, зависящий от крепости взрываемой породы (А=3 - для особо крепких пород; А=4 - для крепких пород; А=5 - для пород средней крепости; А=6 - для мягких пород).

 мс.

Исходя из этого, применяем пиротехнический замедлитель детонирующего шнура РП-8М-35.

Дробление негабарита

Даже с применением прогрессивных способов ведения буровзрывных работ не удается полностью исключить выход крупной фракции (негабаритов). Выход негабаритов от взорванной массы, в зависимости от горно-геологических условий горных пред- приятий, может изменяться от (2÷3) % до (15÷20) %. Загромождение негабаритными кусками рабочей площадки ведет к снижению эффективности ведения горных работ. Попадание негабаритного куска в приемную щель головной дробилки сопряжено с остановкой всей технологической цепочки предприятия. Для повышения эффективности производства, конкурентоспособности выпускаемой продукции и уменьшение вредного воздействия на окружающую среду применяем механический способ дробления негабаритов. взрыв дробление негабарит буровой

Поэтому для вторичного дробления негабаритов используем механический способ с применением гидравлических молотов Импульс.

Гидромолот Импульс - заслуживший признание отечественный продукт. Это сменное оборудование гидравлических экскаваторов. Его устанавливают на экскаватор различных производителей вместо снятой рукояти или ковша и подключают к гидравлической системе (см. Рис. 5.1).

Дробление негабаритов гидромолотом Импульс Рисунок 5. 1









Определение безопасных расстояний

При производстве взрывных работ возможно поражение людей, повреждение механизмов и сооружений вследствие разлета кусков породы, действия воздушной ударной волны, сейсмических колебаний и ядовитых газов.

В соответствии с ЕПБ определяются безопасные расстояния от взрываемых зарядов для людей и оборудования.

За безопасное расстояние для людей принимается наибольшее из установленных по различным поражающим факторам.

Определение зон, опасных по разлету отдельных кусков породы

Расстояние rразл(м), опасное для людей по разлету отдельных кусков породы при взрывании скважинных зарядов рыхления, рассчитывается по формуле (ЕПБ при ВР, 2002)

, (6.1)

Где,  - коэффициент заполнения скважины взрывчатым веществом; f - коэффициент крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова;

 - коэффициент заполнения скважины забойкой (при полном заполнении забойкой свободной от заряда верхней части скважины hзаб=1, при взрывании без забойки hзаб=0);        


Определение сейсмически безопасных расстояний при взрывах

Расстояния, на которых колебания грунта, вызываемые однократным взрывом сосредоточенного заряда ВВ, становятся безопасными для зданий и сооружений rс (м), определяются по формуле

, (6.2)

где Кг - коэффициент, зависящий от свойств грунта в основании охраняемого здания (сооружения); Кс - коэффициент, зависящий от типа здания (сооружения) и характера застройки; a - коэффициент, зависящий от условий взрывания; Q - масса заряда, кг.


Определение расстояний, безопасных по действию ударной воздушной волны (УВВ)

Безопасные расстояния по действию ударной воздушной волны при взрыве на земной поверхности для зданий и сооружений rв (м) рассчитываем по формуле:

,

где Qэ - эквивалентная масса заряда, кг.

Кв, kв - коэффициенты пропорциональности, значения которых зависят от условий расположения и массы заряда, а также от степени допускаемых повреждений зданий и сооружений .

Эквивалентная масса заряда определяется следующим образом:

для группы в количестве N скважинных зарядов (длиной более 12 своих диаметров), взрываемых одновременно:

.

Где, Р - вместимость ВВ 1 м скважины, кг; lвв - длина заряда, м; Кз - коэффициент, зависящий от отношения длины свободной от заряда части скважины lсв к диаметру скважины D (см. прил. В);


Комплексная механизация взрывных работ

Выбирается схема комплексной механизации и тип зарядной машины, определяется ее производительность и потребное количество.

Механизация взрывных работ на карьере должна исключить тяжелые ручные операции с ВВ, начиная с поступления их на склад ВМ и заканчивая их заряжанием в скважине.

Технологическая цепь операций при механизме взрывных работ на карьере.

Взрывчатое вещество типа граммонит 30/70 в мешках на заво­дах или при их выгрузке из железнодорожных вагонов укладываются по 20-25 шт. на специальные поддоны, на которых они доставляются вилочными электропогрузчиками типа ЭП грузоподъемностью 0,75-1,5 т. (см. Рис. 7.1) в хранилище складов или пункты механизированной подготовки ВВ. Доставка ВВ транспортными машинами на пункт снаряжения зарядов, и производится доставка к скважинам забоя ВВ, транспортом КАМАЗ-53215 (см. Рис. 7.1). Заряжание осуществляем смесительно-зарядной машиной МСЗ-15Г (Рис. 7.2). Она предназначена для заряжания исходных компонентов взрывчатых веществ (гранулитов) на заряжаемый блок, изготовление ВВ из этих компонентов и заряжание готовыми ВВ скважин (в том числе зарядов в полиэтиленовых рукавах) на открытых горных разработках.

СЗМ на базе КамАЗ

Технические данные:

Грузоподъемность по ВВ, т. 15 Тех. производительность, регулируемая, кг/мин. 150-500 Рекомендуемый диаметр заряжаемых скважин, мм 130-350 Габаритные размеры, мм, не более:1 длина 8100 ширина 2500 высота 3500 Масса полная, кг, не более 27500. Тип приготовляемого ВВ гранулиты.

Забойку осуществляем вручную буровой мелочью. Воздушные промежутки в скважине создают с помощью пневматического затвора, диаметр которого превышает диаметр скважины. Затвор, состоящий из резиновой камеры с ниппелем и соединительной трубки с полой иглой, в сжатом виде опускают в скважину на соединительной трубке на заданную глубину и накачивают его воздухом до заданного давления.

Заключение

Целью выполнения курсового проекта являлось закрепление и углубление знаний, полученных при изучении дисциплины «Технология и безопасность взрывных работ».

В данном курсовом проекте был произведён технологический расчёт на выбор и обоснование оптимальных параметров буровзрывных работ на карьерах.

Способ бурения шнековый, осуществляется буровым станком марки СБР-160. Рассчитана производительность бурового станка. Скважина диаметром 160 мм., длиной 21,7 и 21,6 м.. ЛСПП составляет 6,6 м. Для взрывания применяем взрывчатое вещество Граммонит 30/70. Заряд - рассредоточенный, общая длина заряда 17 м, воздушный промежуток из пневмазатвора 1,4 м., забойка из буровой мелочи 3,2 м.. Схема взрывания последовательная порядная. Заряд инициируем шашками-детонаторами Т-400Г с помощью детонирующего шнура ДШЭ-12.

Дробление негабарита осуществляем Гидромолотом марки Импульс.

Так же был произведён расчёт на безопасное расстояние сейсмических воздействий 300 м. , разлёту кусков породы 100 м. и расстоянию по действию ударной воздушной волны 400 м. Составлена технологическая цепь операций при механизации взрывных работ на карьере. Доставка ВВ осуществляется автотранспортом КАМАЗ-53215, заряжание осуществляем смесительно-зарядной машиной МСЗ-15Г

Библиографический список

Бритарев, В.А. Горные машины и комплексы / В.А Бритарев, В.Ф. Замышляев. - М.: Недра, 1984. - 288 с.

Единые правила безопасности при взрывных работах (ПБ 13-407-01). Безопасность при взрывных работах: сборник документов. Сер. 13. Вып. 1. - М.: ГУП «Науч.-техн. центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002. - 212 с.

Нормативный справочник по буровзрывным работам / Ф.А. Авдеев [и др.].- М.: Недра, 1986.- 511 с.

Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой [и др.]. - М.: Горное бюро, 1994. - 590 с.

Справочник взрывника / под ред. Б.Н. Кутузова. - М.: Недра, 1988. - 511 с.

Похожие работы на - Проект массового взрыва на карьере

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!