Лукьянов В.Г. Горные машины и проведение горно-разведочных выработок

Подождите немного. Документ загружается.

291

Все рабочие процессы делятся на операции. Операция – это основ-

ная единица, на которой строится производственный процесс. Операци-

ей называется технологически однородная обособленная часть рабочего

процесса, выполняемая на одном рабочем месте с помощью одного и

того же оборудования и инструмента. Как и процессы, операции могут

быть ручными, машинно-ручными, машинными, автоматизированными

и аппаратурными.

В зависимости от целевого назначения операции подразделяют на

подготовительные, основные, вспомогательные, обслуживания рабочего

места и заключительные. Подготовительные, заключительные операции

и операции по обслуживанию рабочего места делятся на перекрываю-

щиеся и неперекрывающиеся. Перекрывающимися называются опера-

ции, которые могут быть совмещены во времени с основными опера-

циями (бурение и настилка

путей); неперекрывающимися – операции,

которые не могут быть совмещены с основными операциями (взрывание

и уборка породы, настилка путей и уборка породы).

Для увеличения времени на выполнение основных операций следу-

ет стремиться к максимуму совмещения вспомогательных операций

между собой и с основными, основных с основными, превращать непе-

рекрывающиеся операции в перекрывающиеся. При

определении нор-

мативной продолжительности операцию целесообразно расчленять на

отдельные элементы. Технологически операция неделима, но по содер-

жанию труда она расчленяется на приемы, трудовые движения и трудо-

вые действия.

Приемом называется часть операции, имеющая определенное целе-

вое назначение и состоящая из нескольких законченных трудовых дви-

жений рабочего, например включить электродвигатель, надеть

буровую

коронку на штангу и т. д.

Производственный процесс выполняется в течение определенного

рабочего времени.

Рабочее время – это законодательно установленная продолжитель-

ность рабочего дня, в течение которого трудящийся в соответствии с

правилами внутреннего распорядка обязан выполнять порученную ему

работу на предприятии, в организации или учреждении. Она состоит из

времени

работы и времени перерывов на отдых и личные надобности.

Подготовительно-заключительным называется время, которое за-

трачивается рабочим на ознакомление с рабочим местом, работой и на

подготовку средств производства к выполнению очередного производ-

ственного задания, а также на действия по его завершению.

292

Оперативным временем называется время, затрачиваемое на непо-

средственное выполнение заданного объема работы. Оно подразделяет-

ся на основное (технологическое) и вспомогательное. Время, в течение

которого осуществляется технологический процесс производства, назы-

вается основным временем (бурение шпуров). К основному времени от-

носится также и время активного наблюдения. Основное время прямо

пропорционально объему выполняемой

работы.

Время, которое затрачивается на выполнение операций, обеспечи-

вающих выполнение основной работы, является вспомогательным.

В основном вспомогательное время бывает ручным, но может быть и

машинно-ручным (перемещение бура от шпура к шпуру), и машинным

(подача электровозом порожних вагонеток под погрузочную машину).

Время, которое необходимо для уборки рабочего места и

для ухода

за агрегатом, называется временем обслуживания рабочего места. Оно

разделяется на организационное обслуживание рабочего места и техни-

ческое. Время обслуживания рабочего места может быть перекрываемым

и не перекрываемым машинным временем. В состав нормы времени

включается лишь время, не перекрываемое машинным, а перекрываемое

время учитывается при определении занятости и загрузки рабочего

Время активного наблюдения за работой оборудования – время, в

течение которого рабочий должен наблюдать за ходом технологическо-

го процесса, за соблюдением заданных параметров или работой маши-

ны. Например, наблюдения за работой компрессора высокого давления,

промывочного насоса, цементировочного агрегата.

Временем перерывов считаются перерывы на отдых и личные на-

добности, организационно-технологического

характера, перерывы в

связи с нарушением трудовой дисциплины. Перерывы на отдых и лич-

ные надобности используются рабочим для отдыха в целях предупреж-

дения утомления и поддержания нормальной работоспособности, а так-

же на личную гигиену.

Перерывы организационно-технического характера могут быть

обусловлены технологией и организацией производства (например,

проветривание забоя горной выработки

после производства взрывных

работ), а также нарушениями нормального течения производственного

процесса (поломка оборудования, отключение электроэнергии, отсутст-

вие коронок, ожидание мастера и др.).

Перерывы в работе, связанные с нарушением трудовой дисциплины

(опоздания, самовольные отлучки с рабочего места, преждевременный

уход с работы и др.), по существу, являются простоями по вине рабочих.

293

Все рабочее время подразделяют на нормируемое и ненормируе-

мое. К нормируемому времени относятся все виды затрат рабочего вре-

мени, которые подлежат включению в состав норм времени: 1) подгото-

вительное время; 2) время основной работы; 3) время вспомогательной

работы; 4) время, затрачиваемое на отдых и личные надобности. Не-

нормируемое время – это различного рода потери, зависящие от

непо-

ладок на производстве и от самого рабочего.

Взаимосвязь производственных операций осуществляется только

во времени в последовательной смене одних операций (процессов) дру-

гими. Структура рабочего процесса без совмещения операций (одноза-

бойная проходка) запишется следующим образом:

р. п

= Т

п. б

+ Т

зб

+ Т

пз

+ Т

зв

+ Т

пр

+ Т

пд

+ Т

от

+ Т

о. в

+ Т

з. п

+ Т

г. д

+ Т

кр

+ Т

нп

+ Т

св

+ Т

тр

+ ∑ Т

р. т

где Т

р. п

, Т

– продолжительность рабочего процесса, цикла, ч; Т

п. б

, Т

зб

– продолжительность соответственно подготовки к бурению, опера-

ции бурения, заключительных работ бурения шпуров, ч; Т

пз

, Т

зв

– про-

должительность подготовки к заряжанию и заряжание шпуров, ч; Т

пр

–

время проветривания выработки после взрывных работ, ч; Т

пд

, Т

от

о. в

, Т

з. п

– продолжительность подготовки к погрузке породы, погрузка

породы, откатка загруженных сосудов (вагонеток), время замены загру-

женных сосудов (вагонеток) на порожние, время заключительных работ

по погрузке породы, ч; Т

г. д

– время геологической документации, ч; Т

кр

нп

– время крепления, настилки путей, ч; Т

, Т

св

– продолжительность

работ по наращиванию и ремонту вентиляционных труб и труб сжатого

воздуха, ч; Т

тр

– время доставки необходимых материалов, инструмента

и пр.; ∑ Т

р. т

– суммарная продолжительность ремонтно-технологических

работ, ч.

Совокупность всех указанных процессов, выполняемых с заданной ин-

тенсивностью и в определенном порядке, в объеме, необходимом для под-

вигания забоя на определенную величину, называется проходческим цик-

лом. Состав и структура проходческого цикла в каждом конкретном случае

определяются горно-геологическими и производственными условиями.

Составляющие

цикла при многозабойном способе работ запишутся

следующим образом:

цб

TT T=+∇ или

цу

TT T

+∇ ,

где

T∇ – суммарная продолжительность основных и вспомогательных

процессов, время выполнения которых не перекрывается с временем

бурения шпуров или уборкой породы. Продолжительность процессов

294

(операций) определяется исходя из объема и нормы времени (выработ-

ки) на единицу работ или производительности проходческого оборудо-

вания. Для процесса бурения шпуров объем работ

= (l

вр

+ l

вс

+ N

ок

где V

– суммарный объем бурения, м; l

вр

, l

вс

, l

ок

– глубина шпуров вру-

бовых, вспомогательных и оконтуривающих, м; N

вр

, N

вс

, N

ок

– число

шпуров врубовых, вспомогательных и оконтуривающих.

Для уборки породы V

yб

= (l

S = lηS), где V

yб

– объем отделенной от

массива породы, м

; l – глубина комплекта шпуров; η – к. и. ш. (коэф-

фициент использования шпуров), η = 0,85…0,95; S – сечение выработки

в проходке, м

; l

– подвигание забоя за цикл, м. Количество вагонеток

за 1 цикл составит:

вр

вн

= ,

где V

– вместимость вагонетки, м

; K

– коэффициент наполнения вагонет-

ки (K

≤ 0,9 согласно ЕПБ). Количество составов определяется по формуле

внв

VK N

где K

– коэффициент разрыхления (K

= 1,2…2,5); N

– количество ва-

гонеток в составе

c с

вт с

(1000 110 П )

(110 П )

PK aH

−

−−

где Р – масса электровоза, т; K

– коэффициент сцепления колес электро-

воза с рельсами, равный 0,24; a – пусковое ускорение, 0,05 м/с

; Н – сред-

ний уклон пути, 3–5°; П

– пусковое сопротивление, равное: для вагонеток

УВО-0,8 – 22 Н/кН; УВО-1,0 – 21 Н/кН; УВГ (ВРГ) – 1,2…21 Н/кН.

При заряжании шпуров патронами объем работ равен:

вр

ок вс

з.ш

ок вр вр

NN N

⎛⎞

⎜⎟

⎝⎠

вр

ок вс

з.пп

ок вр вр

NN N

⎛⎞⎛⎞

⎜⎟⎜⎟

⎝⎠⎝⎠

где V

з. ш

– объем работ по заряжанию шпуров при принятии норм времени

на заряжание на один шпур; V

з. п

– объем работ по заряжанию шпуров при

принятии норм времени на один патрон; Q

ок

, Q

вс

, Q

вр

– суммарная расчет-

ная масса заряда в оконтуривающих, вспомогательных и врубовых шпу-

295

рах; N

ок

, N

вс

, N

вр

– количество оконтуривающих, вспомогательных и вру-

бовых шпуров; q

– масса патрона ВВ.

При механизированном заряжании шпуров (скважин) россыпными ВВ

= Q/Q

шп

, где Q, Q

шп

– масса ВВ на забой и масса заряда в шпуре, кг.

Объем работ на геологическую документацию при бороздовом оп-

робовании

г. д

= l

ав,

где l

– длина борозды, м; S

– сечение борозды, м

; а – глубина борозды

(а ≈ 5 см); в – ширина борозды (≈ 10 см), м.

Процесс крепления выработки

Объем крепления V

кр

= l

или V

кр

= (l

кр

)K, где V

кр

– число крепеж-

ных рам, устанавливаемых на 1 м выработки.

Объем настилки путей

Время, необходимое для выполнения предусмотренных в графике

работ и отнесенное к единице выработки, определяется по формуле

ед

= ∑(t

+ t

вi

где ∑t

– продолжительность основных процессов при последователь-

ном их выполнении, ч; ∑t

вi

– продолжительность вспомогательных про-

цессов при последовательном их выполнении, ч; K

– коэффициент по-

следовательности выполнения процессов.

Продолжительность выполнения основных процессов, отнесенная к

единице горной выработки, определяется по формуле

iqi

∑∑

где q

– нормативная трудоемкость по основному процессу; K

– коэф-

фициент дифференциации процесса (в сборнике норм входит составной

частью процесса).

Трудоемкость работ по каждому процессу

= V

вpi

где V

– объем работ по i-му процессу на цикл; H

вpi

– норма времени на

выполнение i-го процесса.

Например, на бурении шпуров трудоемкость работ будет равна:

= NlH

вр. б

Количество рабочих на цикл определяется по формуле

∑

где K – коэффициент перевыполнения норм времени (выработки),

K = 1,07…1,3.

296

При l = 1,8 м норма времени H

вр

= 0,214 чел.-ч [19]:

= QH

вр

/ N

зв

= (l · N · H

вр

)/N

зв

= (1,8 · 25 · 0,214)/2 = 4,81 ч,

где N

зв

= 2 чел., число рабочих в звене.

Организация труда – это система мероприятий, которая обеспечи-

вает рациональное использование рабочей силы. Она включает соответ-

ствующую расстановку людей в процессе производства, разделение и

кооперацию, организацию рабочих мест, их обслуживание и необходи-

мые условия труда.

Работы по проведению выработок в основном ведут комплексные

бригады, занимающиеся

бурением шпуров, откаткой породы, настилкой

путей, устройством разминовок. Некоторые проходческие бригады за-

нимаются также креплением выработок.

Работы могут выполняться по многозабойной схеме, если позволя-

ют конкретные условия (наличие забоев, близкое их расположение).

§ 3. БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Буровзрывные работы по проведению выработок занимают от 30 до

50 % продолжительности цикла. Продолжительность и трудоемкость их

зависят от крепости, водообильности, структуры и текстуры пересекае-

мых пород; площади поперечного сечения выработки; числа, глубины и

диаметра шпуров; конструкции вруба; типа ВВ; величины и конструк-

ции заряда; квалификации рабочих и т. д.

В результате производства

взрывных работ должно быть обеспече-

но выполнение следующих основных требований: выработка должна

соответствовать проекту по форме, размерам и направлению; порода

должна быть достаточно раздробленной, не иметь негабаритных кусков

и иметь минимальный разброс при погрузке породы породопогрузоч-

ными машинами и максимальный – при скреперной погрузке; коффици-

ент использования шпуров должен быть максимальным.

Основные параметры буровзрывных работ – удельный расход ВВ,

число, глубина и диаметр шпуров.

Удельный расход – это количество ВВ, необходимое для разруше-

ния 1 м

породы; зависит от физико-механических свойств горных по-

род, размера поперечного сечения выработки и типа применяемого ВВ,

конструкции вруба и пр.

Число шпуров зависит от физико-механических свойств пересекае-

мых пород, диаметра шпуров, типа ВВ, площади сечения выработки и др.

Их можно определить по формуле Н.М. Покровского:

297

1, 25qS

αρ

где q – удельный расход ВВ, кг/м

; S – площадь поперечного сечения

выработки, м

; α – коэффициент заполнения шпура (отношение длины

заряда к общей длине шпура); ρ – плотность ВВ в патронах, кг/м

; d –

диаметр шпура, м; k – коэффициент, учитывающий уплотнение ВВ в

шпуре в процессе заряжания (для пластичных ВВ k = 1,2; для ВВ в па-

тронах типа аммонит, детонит k = 1).

Значения коэффициента заполнения следующие:

Диаметр патронов ВВ, мм ..........

Коэффициент

для пород с

= 2…9 .....................

для пород с

= 10…20..................

0,5…0,6

0,7…0,85

0,4…0,5

0,6…0,75

0,3…0,4

0,5…0,65

Значения q для аммонита № 6ЖВ в выработках площадью сечения

5…6,5 м

в зависимости от крепости взрывных пород приведены ниже.

.......................

, кг/м

............

20–19

3,8

18–15

3,5

14–13

12–11

2,6

10–9

2,4

8–7

6–4

1,2

0,9

Количество шпуров можно определять по упрощенной формуле, пред-

ложенной А.Д. Громовым: N = (2,8…4,5) S при изменении f от 10 до 20.

Глубина шпуров определяет объем проходческих работ. При увели-

чении глубины шпуров может быть достигнуто значительное подвигание

забоя за цикл, уменьшение времени на подготовительно-заключительные

операции, получен большой объем взорванной породы. Обеспечивается

более

высокая производительность погрузочных машин. Однако увели-

чение глубины шпуров за рациональные пределы приводит к резкому

возрастанию трудозатрат на бурение шпуров, так как уменьшается ско-

рость их бурения, сокращается коэффициент использования шпуров.

Глубина шпуров зависит от ряда факторов, основные из которых –

размеры забоя выработки, тип вруба, сорт ВВ, мощность бурильных

машин

и их производительность, производительность погрузочных ма-

шин, вязкость, крепость, трещиноватость и напластование пород, орга-

низация проходческих работ.

Все шпуры по своему назначению подразделяются на врубовые,

вспомогательные и оконтуривающие (отбойные).

Врубовые шпуры предназначены для создания в забое второй об-

наженной полости – вруба. Условия работы врубовых шпуров по срав-

нению с

другими являются более тяжелыми, поэтому их располагают на

небольшом расстоянии друг от друга, бурят на 10–20 % длиннее и заря-

ды по сравнению с остальными шпурами увеличивают на 15–20 %.

298

Вспомогательные шпуры располагаются по площади забоя равно-

мерно между врубовыми и оконтуривающими. Основное их назначение –

увеличение врубовой полости.

Оконтуривающие шпуры служат для оформления контура выра-

ботки. Устья оконтуривающих шпуров задают как можно ближе к кон-

турам выработки и бурят под таким обратным наклоном к оси выработ-

ки, чтобы забой шпуров

не выходил за пределы ee контура (рис. 110).

Рис. 110. Расположение шпуров в забое горизонтальной подземной выработки:

а и б – стадии образования врубовой полости; 1–10 – врубовые шпуры;

11–18 – вспомогательные шпуры; 19–32 – отбойные шпуры

Заряды в оконтуривающих шпурах могут быть значительно умень-

шены по сравнению с зарядами во врубовых и вспомогательных шпурах

для уменьшения интенсивности воздействия взрыва на массив за конту-

ром выработки. Для точного оконтуривания выработок иногда расстояние

299

между оконтуривающими шпурами уменьшают до возможного минимума

(в соответствии с правилами безопасности и горно-геологическими усло-

виями проведения выработок) и помещают в них небольшие заряды.

Заряды шпуров взрываются в строгой последовательности: первы-

ми взрываются врубовые, вторыми – вспомогательные, последними –

оконтуривающие.

Число шпуров в каждой группе зависит от размера поперечного сечения

выработки, крепости и вязкости пересекаемых пород. В выработках площа-

дью сечения до 5 м

вспомогательные шпуры практически не бурятся.

Качество буровзрывных работ оценивается, прежде всего, коэффи-

циентом использования шпуров (к. и. ш.)

η = l

/ l,

где l

– подвигание забоя за цикл, м; l – средняя глубина шпуров, м.

Схема расположения шпуров в забое зависит от площади попереч-

ного сечения выработки, физико-механических свойств и характера за-

легания пород. Название вруба определяется геометрической фигурой,

образуемой врубовыми шпурами.

Все схемы врубов можно подразделить на две группы: схемы с на-

клонными шпурами к продольной оси выработки и схемы с параллель-

ными шпурами к оси.

Первая группа схем расположения шпуров применяется в породах

слабых и средней крепости.

В породах, имеющих выраженную слоистость, шпуры бурятся по

нормали (или близкой к ней) к плоскости напластования.

Вторая группа применяется при проведении выработок по крепким

и весьма крепким монолитным породам.

Наименование врубов, схемы и расположения приведены в табл. 33

и показаны на рис. 111.

Преимущества врубов с наклонными шпурами – компактное распо-

ложение шпуров по забою, незначительный разброс породы.

Недостатки – небольшой коэффициент использования шпуров в

породах крепких и весьма крепких, невозможность бурения глубоких

шпуров в выработках площадью

сечения менее 6 м

Достоинством врубов с прямыми шпурами являются высокий ко-

эффициент использования шпуров в породах любой крепости по срав-

нению с врубами с наклонными шпурами, возможность бурения более

глубоких шпуров.

291

Таблица 33

Условия применения

Наименование вруба, распо-

ложение шпуров

Описание врубов

Характер

и площадь

поперечного

сечения

выработки

Напластование

и крепость пород

Средства механиза-

ции бурения шпуров

Центральный или пирами-

дальный с наклонными шпу-

рами (рис. 111,

)

Вертикальный клиновой

(рис. 111,

)

Горизонтальный клиновой

(рис. 111,

)

Нижний (рис. 111,

)

Соотношение врубовых

вспомогательных и окон-

туривающих шпуров со-

ответственно 1 : 1 : 3

То же 1 : 0,5 : 2

То же 1 : 0,5 : 1,5

То же 1 : 0,5 : 1

Во всех подготови-

тельных и капи-

тальных горных вы-

работках

≥ 6,4 м

В выработках

большой ширины

S ≥ 5 м

Выработки

небольшой ширины

S ≥ 5 м

Выработки

небольшой ширины

S ≥ 4 м

Плотные монолитные крепкие

породы различной крепости

или слоистые, но при крутом

падении

Вертикальное или близкое к

вертикальному расположение

трещин, слоев в плотных по-

родах средней крепости

С горизонтальным располо-

жением трещин или слоев

Трещиноватые породы средней

крепости при падении напла-

стований и трещин на забой

Шахтная буровая ус-

тановка

, перфоратор,

манипулятор, подаю-

щее приспособление

и пневмоподдержка

То же

Перфоратор, пнев-

мподдержка

(подающее

приспособление)

300