Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Недропользования наименование института (факультета) Разработка месторождений полезных ископаемых наименование кафедры (структурного подразделения) ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1 по дисциплине «Безопасность ведения горных работ» Выбор и обоснование управляемых технологических параметров, обеспечивающих безопасность ведения горных работ, предотвращение проявления ОПФ и возникновение аварийных ситуаций на ОПО наименование темы Выполнил обучающийся шифр группы подпись И.О. Фамилия Преподаватель подпись Иркутск, 2024 г. И.О. Фамилия Цель практической работы № 1 – Формирование умений, обучающихся по направлению « Горное дело» определять параметры системы разработки и технологических схем ведения горных работ по условию соответствия требованиям промышленной безопасности. Номер варианта, обучающегося № ... Исходные данные для выполнения практической работы № 1: 1. Марка экскаватора – … [1]: – максимальная высота черпания экскаватора, 𝐻ч𝑚𝑎𝑥 = … м; – радиус черпания на уровне стояния экскаватора, 𝑅чу = … м; – вместимость ковша экскаватора, 𝐸𝑘 = … м3; – радиус вращения кузова экскаватора, 𝑅к = … м. 2. Марка автосамосвала – … [2]: – радиус поворота автосамосвала, 𝑅а = … м; – ширина автосамосвала, 𝑏а = … м; – длина автосамосвала, 𝑙а = … м; – диаметр колеса автосамосвала, 𝑑ка = … м. 3. Марка бурового станка – … [3]: – угол наклона скважины, 𝛽 = … град.; – диаметр скважины, 𝑑 = … м (𝑑 = 𝑑д). 4. Предел прочности коренных (скальных) пород на сжатие, 𝜎сж = … МПа; 5. Показатель относительной эффективности ВВ, Пвв = …. Порядок выполнения практической работы № 1: 1 Выбор управляемых технологических параметров Совершенствование управления промышленной безопасностью заключается в целенаправленном выборе, обосновании и контроле значений управляемых параметров технологических процессов и способов соблюдения техники безопасности, обеспечивающих предотвращение каждого вида и совокупности опасных производственных факторов, инцидентов и аварий. Обоснование значений управляемых технологических параметров следует производить с учетом требований «Правил безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» № 505 от 08.12.2020 г. (ПБ). Проектные решения по выбору параметров системы разработки, технологических схем должны обеспечивать безопасность ведения горных работ, предотвращение проявления ОПФ и возникновения аварийных ситуаций. Для предотвращения каждого вида ОПФ и аварий устанавливают перечень управляемых технологических параметров и их значений. Задача производственного контроля по обеспечению промышленной безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом заключается в выявлении перечня управляемых параметров, определении соответствия фактических значений управляемых технологических параметров расчетным значениям. 2 2 Определение параметров системы разработки и технологических схем ведения горных работ по условию соответствия требованиям промышленной безопасности. 2.1 Определение высоты уступов по условию предотвращения образования нависей, козырьков и обрушения откоса уступов Определение параметров системы разработки: – При разработке мягких пород высота уступа (ℎн ) не должна превышать максимальной высоты черпания экскаватора (𝐻ч𝑚𝑎𝑥 ), см. формулу 1: ℎн ≤ 𝐻ч𝑚𝑎𝑥 =. . . м, (1) где 𝐻ч𝑚𝑎𝑥 – максимальная высота черпания экскаватора …, м. Принимается высота уступа при разработке мягких пород … м (𝒉н = … м) с целью обеспечения безопасности (предотвращение козырька при отработке уступа). – При подготовке коренных пород к выемке буровзрывным способом исходя из требований правил безопасности (ПБ) высота уступа в массиве коренных пород (ℎ) определяется по формуле 2: ℎ ≤ 1,5 ∙ 𝐻ч𝑚𝑎𝑥 =. . . =. . . м. (2) 3 Принимается высота уступа при подготовке коренных пород к буровзрывным способом (𝒉 =… м) с целью образования развала заданной высоты, которая равняется (𝑯р =… м) м с учетом требований безопасности работы экскаватора на развале. – Допустимая высота забоя экскаватора по развалу взорванных пород по условию безопасной отработки взорванных пород экскаватором в развале (𝐻р ), см. формулу 3: 𝐻р ≤ 𝐻ч𝑚𝑎𝑥 =. . . м. (3) Принимается высота забоя экскаватора по развалу взорванных пород … м (𝑯р =… м) с целью обеспечения безопасности (предотвращение козырька при отработке развала). 2.2 Обоснование углов откосов уступов по условию предотвращения обрушения уступов Углы откосов рабочих уступов определяются проектом производства работ с учетом физико-механических свойств горных пород и не должны превышать 80 град. при работе экскаваторов типа механической лопаты, драглайна и роторных экскаваторов. Определение параметров системы разработки Углы устойчивого и рабочего откосов уступа определяются на основе результатов исследований физико-механических свойств горных пород. Исходя из практического опыта ведения горных работ на предприятиях, ведущих разработку открытым способом для учебных расчетов значения углов откосов уступа по мягким породам (наносам) следует принимать: – устойчивого – 𝛼ну = …° (40 ÷ 50°); рабочего – 𝛼н =…° (65° ÷ 75°). Принимаются меньшие значения углов с целью безопасности (уменьшение вероятности обвала породы с откоса уступа). Углы устойчивого и рабочего откосов уступа по коренным породам следует принимать: – в массиве коренных пород: устойчивого – 𝛼у = 65°; рабочего – 𝛼 = 75°; – в развале: устойчивого – 𝛼ру = 45°; рабочего – 𝛼р = 55°. 2.3 Определение ширины рабочей площадки Ширина рабочих площадок с учетом их назначения, а также расположения на них горного и транспортного оборудования, транспортных коммуникаций, линий электроснабжения и связи определяется проектом производства работ. Расстояние между откосом уступа, отвала или транспортным средством и контргрузом экскаватора устанавливается паспортом забоя в зависимости от горно-геологических условий и типа оборудования, но в любом случае должно быть не менее 1 м. При работе экскаватора с ковшом вместимостью менее 5 м3 (базовая модель) его кабина должна находиться в стороне, противоположной откосу уступа. Определение параметров системы разработки 4 1. Ширина рабочей площадки рассчитывается по формуле 4: по мягким породам (наносам) Шрпн = 𝑍н + ШВ + П + 𝑇 + 𝐶 + 𝐴эз = =. . . =. . . м, (4) где 𝑍н – берма безопасности по мягким породам (наносам), м; ШВ – ширина основания предохранительного вала, м; П – ширина площадки для размещения дополнительного оборудования, м (принимается в диапазоне 7÷8 м); Т – ширина транспортной полосы, Т = 10 м; С – расстояние от нижней бровки уступа до транспортной полосы, м (принимается в диапазоне 1÷2 м); 𝐴эз – ширина заходки экскаватора по мягким породам (наносам), м. а) Берма безопасности по наносам находится по формуле 5: 𝑍н = ℎн ∙ (𝑐𝑡𝑔𝛼ну − 𝑐𝑡𝑔𝛼н ) =. . . =. . . м. (5) б) Ширина основания предохранительного вала находится по формуле 6: Шв = 2 ∙ ℎв ∙ 𝑐𝑡𝑔𝛼нг =. . . =. . . м, где (6) ℎв – высота предохранительного вала, м; 𝛼нг – угол откоса предохранительного вала, 𝛼нг =. . . °. в) Высота предохранительного вала определяется по формуле 7: ℎв ≥ 0,5 ∙ 𝑑ка =. . . =. . . м, (7) где 𝑑ка – диаметр колеса автосамосвала …, м. г) Ширина заходки экскаватора по мягким породам (наносам) определяется по формуле 8: 𝐴эз = 1,5 ∙ 𝑅чу =. . . =. . . м, где (8) 𝑅чу – радиус черпания экскаватора … на уровне стояния, м. 2. Ширина рабочей площадки по взорванным скальным (коренным) породам рассчитывается по формуле 9: Шрпк = 𝑍 + ШВ + П + 𝑇 + 𝐶 + 𝐵р = =. . . =. . . м, где (9) Z – берма безопасности по скальным (коренным) породам, м; 𝐵р – ширина развала, м. а) Берма безопасности по коренным (скальным) породам находится по формуле 10: 𝑍 = ℎ ∙ (𝑐𝑡𝑔𝛼у − 𝑐𝑡𝑔𝛼) =. . . =. . . м. (10) б) Ширина развала взорванной породы рассчитывается по формуле 11: 𝐵р = 𝐴бвр + ∆𝐵 − ℎ0 ∙ 𝑐𝑡𝑔𝛼 =. . . =. . . м, (11) 5 где 𝐴бвр = 𝐴эз – ширина буровзрывной заходки, м; ∆𝐵 – дальность взрывного перемещения породы, м; ℎ0 – высота откольной зоны над подошвой уступа, ℎ0 = ℎ, м; 𝛼 – угол откоса рабочего уступа в массиве коренных пород, град; 𝛼у − угол откоса устойчивого уступа в массиве коренных пород, град. в) Дальность взрывного перемещения породы определяется по формуле 12: ∆𝐵 = 1,5 ∙ ℎ ∙ 𝑞0,5 ∙ (1 + 𝑠𝑖𝑛𝛽) =. . . =. . . м, (12) q – удельный расход взрывчатого вещества (ВВ), кг/м3 ; β – угол наклона скважины, град. г) Удельный расход ВВ, обеспечивающий требуемую степень дробления пород вычисляется по формуле 13: где 𝑞= где 5 ∙ 𝑑 ∙ (𝑍р − 1) 𝑑е =. . . =. .. кг/м3 , d – диаметр скважины, м; 𝑍р – рациональная степень дробления породы; 𝑑е – средний диаметр естественной отдельности, м. д) Рациональная степень дробления пород рассчитывается по формуле 14: 𝑍р = 1 + 𝑑е 2 ∙ (𝐸𝑘 0,25 + ПВВ ) где (13) −1 =. . . =. .. (14) 𝐸𝑘 – вместимость ковша экскаватора …, м3; ПВВ – показатель относительной эффективности ВВ. е) Средний диаметр естественной отдельности определяется по формуле 15: 𝑑е = 0,02 ∙ 𝜎сж =. . . =. . . м, где (15) 𝜎сж – предел прочности коренных (скальных) пород на сжатие, МПа. 2.4 Определение ширины траншеи Горные работы по проведению траншей должны вестись с учетом инженерно-геологических условий и применяемого оборудования в соответствии с утвержденными техническим руководителем опасного производственного объекта локальными проектами производства работ (паспортами). Расстояние между откосом уступа, транспортным средством и контргрузом экскаватора устанавливается паспортом забоя в зависимости от горно-геологических условий и типа оборудования, но в любом случае должно быть не менее 1 м. Определение параметров технологических схем ведения горных работ 1. Ширина траншеи по технологическим параметрам экскаватора рассчитывается по формуле 16: 𝐵т пар экс = 2 ∙ 𝑅чу =. . . =. . . м, где (16) 𝑅чу – радиус черпания (копания) экскаватора … на уровне стояния, м. 6 2. Ширина траншеи по размещению (габаритам) экскаватора в траншее находится по формуле 17: 𝐵т кэ = 2 ∙ (𝑅к + 𝑚) =. . . =. . . м, (17) где 𝑅к – радиус вращения кузова экскаватора …, м; 𝑚 – безопасный зазор между кузовом экскаватора и нижней бровкой уступа, 𝑚 = 1 м. 3. Ширина траншеи при кольцевом развороте автосамосвалов вычисляется по формуле 18: 𝐵т кольц = 2 ∙ (𝑅а + 0,5 ∙ 𝑏а + 𝑚) =. . . =. . . м, где (18) 𝑅а – радиус поворота автосамосвала …, м; 𝑏а – ширина автосамосвала …, м, 𝑚 – безопасный зазор между автосамосвалом и нижней бровкой уступа, 𝑚 = 1 м. 4. Ширина траншеи при тупиковом развороте автосамосвалов в траншее определяется по формуле 19: 𝐵т т = 𝑅а + 0,5 ∙ 𝑏а + 𝑙а + 2 ∙ 𝑚 =. . . =. . . м, где (19) 𝑙а – длина автосамосвала …, м. 2.5 Определение ширины автомобильного съезда Ширина проезжей части внутрикарьерных дорог и продольные уклоны устанавливаются проектом с учетом требований действующих норм и правил, исходя из размеров автомобилей. Временные въезды в траншеи должны устраиваться так, чтобы вдоль них при движении транспорта оставался свободный проход шириной не менее 1,5 м с обеих сторон. Расстояние от внутренней бровки породного вала (защитной стенки) до проезжей части должно быть не менее 0,5 диаметра колеса автомобиля максимальной грузоподъемности, эксплуатируемого в карьере. Определение параметров технологических схем ведения горных работ 1. Ширина съезда (полутраншеи) рассчитывается по формуле 20: 𝑏с = 𝑎з + П0 + П + Пп + ШВ + 𝐵п = =. . . =. . . м, (20) где 𝑎з – расстояние от нижней бровки борта траншеи до обочины, включающее ширину закуветной полки, 𝑎з = 1,5 м; П0 – ширина обочины, П0 = 2,5 м; П – ширина проезжей части автодороги, м; Пп – расстояние от внутренней бровки предохранительного вала до предохранительной полосы между колесом автосамосвала и краем проезжей части, м; ШВ – ширина основания предохранительного вала, м (см. формулу 6); 𝐵п – ширина полосы безопасности (призмы возможного обрушения), м. 7 Условие: Па – расстояние от внутренней бровки предохранительного вала до автосамосвала, Па = … м (Па – не менее 0,5 диаметра колеса автосамосвала …). а) Ширина проезжей части автодороги вычисляется по формуле 21: П = 2 ∙ 𝐶 + 𝐵 + 2 ∙ 𝑏а =. . . =. . . м, (21) где 𝐶 – ширина предохранительной полосы между колесом автосамосвала и краем проезжей части, 𝐶 = 0,5 м; 𝐵 – безопасное расстояние между движущимися навстречу автосамосвалами, 𝐵 = 0,5 м; 𝑏а – ширина автосамосвала …, м. б) Расстояние от внутренней бровки предохранительного вала до предохранительной полосы между колесом автосамосвала и краем проезжей части определяется по формуле 22: Пп = Па − 𝐶 =. . . =. . . м, (22) где Па – расстояние от внутренней бровки предохранительного вала до автосамосвала, м; 𝐶 – ширина предохранительной полосы между колесом автосамосвала и краем проезжей части, м. в) Ширина полосы безопасности рассчитывается по формуле 23: 𝐵п = ℎ ∙ (𝑐𝑡𝑔𝛼у − 𝑐𝑡𝑔𝛼) =. . . =. . . м. (23) 2. Безопасное расстояние от оси автосамосвала до верхней бровки откоса уступа (траншеи) рассчитывается по формуле 24: 𝐶а = 𝐵п + Шв + Пп + 𝐶 + 0,5 ∙ 𝑏а = =. . . =. . . м. (24) 2.6 Определение ширины предохранительных берм при погашении уступов и постановке их в предельное положение При погашении уступов должны оставляться предохранительные бермы шириной не менее одной трети расстояния по вертикали между смежными бермами. Бермы должны оставляться не более чем через каждые три уступа. Определение параметров системы разработки Ширина предохранительной бермы при погашении уступов определяется по формуле 25: 𝐵прб = ℎ ∙ 𝑛 ∙ (𝑐𝑡𝑔𝛾п − 𝑐𝑡𝑔𝛼у ) =. . . =. . . м, (25) где ℎ – высота уступа, м (см. формулу 2); 𝑛 – количество погашенных уступов между смежными предохранительными бермами по высоте, 𝑛 = … (𝑛 = 2 ÷ 4); 𝛼у − угол устойчивого откосов уступа в массиве коренных пород, град (см. пункт 2.2); 8 𝛾п – угол откоса нерабочего борта опасного производственного объекта, 𝛾п =. . . ° (𝛾п = 30 ÷ 35°). 2.7 Определение параметров отвалообразования Площадки бульдозерных отвалов должны иметь по всему фронту разгрузки поперечный уклон не менее 3 град., направленный от бровки откоса в глубину отвала на длину базы работающих автосамосвалов, и необходимый фронт для маневровых операций автомобилей, автопоездов, бульдозеров и др. Зона разгрузки должна быть ограничена с обеих сторон знаками. По всему фронту в зоне разгрузки должна быть сформирована в соответствии с паспортом породная отсыпка (предохранительный вал) высотой не менее 0,5 диаметра колеса автомобиля максимальной грузоподъемности, применяемого в данных условиях. Внутренняя бровка ограничительного вала должна располагаться вне призмы возможного обрушения яруса отвала. Во всех случаях высота ограничительного вала должна быть не менее 1 м. Предохранительный вал служит ориентиром для водителя. Запрещается наезжать на предохранительный вал при разгрузке. При отсутствии такого вала и его высоте, менее требуемой запрещается подъезжать к бровке отвала ближе, чем на 5 м или ближе расстояния, указанного в паспорте. Все работающие на отвале и перегрузочном пункте должны быть ознакомлены с данным паспортом под роспись. Ширина призмы обрушения вычисляется по формуле 26: 𝐵по = ℎот ∙ (𝑐𝑡𝑔𝛼оу − 𝑐𝑡𝑔𝛼о ) =. . . =. . . м, где (26) 𝛼оу – устойчивый угол откоса отвала, 𝛼оу =. . . ° (𝛼оу = 30 ÷ 36°); 𝛼о – угол откоса отвала, 𝛼о =. . . °; ℎот – высота отвального яруса, ℎот =. . . м (ℎот = 8 ÷ 12 м). 2.8 Определение параметров зоны безопасного размещения автосамосвалов при погрузке экскаватором на рабочей площадке Расстояние между транспортным средством и контргрузом экскаватора устанавливается паспортом забоя в зависимости от горно-геологических условий и типа оборудования, но в любом случае должно быть не менее 1 м. Безопасное расстояние автосамосвала от экскаватора при маневрах определяется по формуле 27: 𝑅за = 𝑅к + 𝐶а + 0,5 ∙ 𝑏а =. . . =. . . м, (27) где 𝑅к – радиус вращения кузова экскаватора – … , м; 𝐶а – безопасное расстояние между кузовом экскаватора и автосамосвалом, 𝐶а = 1 м; 𝑏а – ширина автосамосвала, м. 3 Отстройка схемы мест проявления опасных и производственных факторов (см. приложение 1-6 на стр. 12-17) вредных Сделать вывод о проделанной практической работе № 1. 9 Список использованных источников 1. [1] Технические характеристики экскаваторов …(таблица) (http://...); 2. [2] Технические характеристики автосамосвалов …(таблица) (http://...); 3. [3] Технические характеристики бурового станка …(таблица) (http://...). 10 12 13 14 15 Исходные данные для выполнения практической работы № 1 Показатели Номер варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Марка экскаватора Марка автосамосвала по мягким породам по коренным породам по мягким породам по коренным породам ЭКГ - 30 ЭКГ - 10 ЭКГ-20 ЭКГ - 35 ЭКГ - 12 ЭКГ - 18 ЭКГ - 15 ЭКГ - 12.5 ЭКГ - 20 ЭКГ - 15 ЭКГ - 18 ЭКГ - 12 ЭКГ - 4У ЭКГ - 12 ЭКГ - 18 ЭКГ - 20 ЭКГ - 30 ЭКГ - 30 ЭКГ - 10 ЭКГ - 12.5 ЭКГ - 35 ЭКГ - 4У ЭКГ - 15 ЭКГ - 15 ЭКГ - 12.5 ЭКГ - 30 ЭКГ - 15 ЭКГ - 18 ЭКГ - 30 ЭКГ - 12 ЭКГ - 20 ЭКГ - 4У ЭКГ - 18 ЭКГ - 20 ЭКГ - 30 ЭКГ - 30 ЭКГ - 30 ЭКГ-20 ЭКГ - 20 ЭКГ - 15 ЭКГ - 18 ЭКГ - 12 ЭКГ - 4У ЭКГ - 30 ЭКГ - 12.5 ЭКГ - 10 ЭКГ - 35 ЭКГ - 10 БелАЗ - 7531 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7555 БелАЗ - 7544 БелАЗ - 7558 БелАЗ - 7571 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7517 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7558 БелАЗ - 7517 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7517 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7571 БелАЗ - 7558 БелАЗ - 7544 БелАЗ - 7555 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7531 БелАЗ - 7513 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7547 БелАЗ - 7513 БелАЗ - 7517 БелАЗ - 7544 БелАЗ - 7571 БелАЗ - 7555 БелАЗ - 7531 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7513 БелАЗ - 7531 БелАЗ - 7517 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7571 БелАЗ - 7558 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7558 БелАЗ - 7517 БелАЗ - 7545 БелАЗ - 7513 БелАЗ - 7558 БелАЗ - 7547 БелАЗ - 7555 БелАЗ - 7571 БелАЗ - 7531 БелАЗ - 7544 БелАЗ - 7558 Марка бурового станка Предел прочности на сжатие 2СБШ-200-32 СБШ-320-36 СБШ-320-36 2СБШ-200-32 СБШ-160/200-40 2СБШ-200-32 СБШ-320-36 СБШ-160/200-40 СБШ-320-36 СБШ-160/200-40 2СБШ-200-32 СБШ-320-36 2СБШ-200-32 СБШ-320-36 СБШ-320-36 2СБШ-200-32 СБШ-160/200-40 2СБШ-200-32 СБШ-320-36 СБШ-160/200-40 2СБШ-200-32 СБШ-320-36 СБШ-250МНА СБШ-160/200-40 82 83 84 85 85 84 83 82 83 20 81 82 81 81 80 82 83 84 85 85 84 83 20 81 Показатель относительной эффективности ВВ 0.7 0.75 0.85 0.75 0.8 0.7 0.75 0.8 0.75 0.8 0.75 0.8 0.7 0.75 0.85 0.75 0.8 0.7 0.8 0.7 0.75 0.8 0.75 0.8
