книги / Технология и безопасность взрывных работ

QДОП, размещаемый за пределами зоны дробления от котлового заряда, равной (0,7…0,8)W.

Величина дополнительного заряда QДОП (кг) определяется по формуле

QДОП = [L – (0,7W + lвзаб)] p,

lвзаб – необходимая длина верхней части забойки, обычно (15–25)d3; L – глубина скважины, м; р – масса 1 м длины дополнительного заряда, кг.

Таблица 6.6

Показатели простреливаемости при взрывании различных пород аммонитом 6ЖВ

261

Недостатки применения котловых скважин и шпуров:

1)ненадежность результатов взрыва – в зависимости от свойств породы котлы можно получить чрезмерно большими

ине заполнить его расчетным зарядом ВВ или маленькими, изза чего в нем не разместится расчетный заряд;

2)сложностьобразованиякотланауровнеподошвыуступа;

3)возможность обрушения стенок скважин при простреливании, что требует перебуривания этого участка или трудоемкой чистки скважин;

4)большой выход негабарита с удалением от концентрированного котлового заряда ВВ, что снижает производительность погрузки.

6.5. Метод камерных зарядов

Метод камерных зарядов применяется на открытых разработках в карьерах с уступами высотой более 20 м. Для размещения зарядов в уступах проводят штольни 1 (рис. 6.17) с боковыми галереями 2 и зарядными камерами 3. Размеры камер зависят от величины зарядов и плотности заряжания.

Рис. 6.17. Схема расположения камерных зарядов

Взрывом камерного заряда порода в пределах воронки рыхления дробится и разделяется на куски по плоскостям образовавшихся трещин. Эти куски будут иметь тем большие размеры, чем крепче порода и чем больше линия наименьшего сопротивления W и расстояние между зарядами a. Крупные куски (не-

262

габарит) с помощью шпуровых и частично наружных нарядов дробят на более мелкие, которые можно грузить экскаваторами.

Величину W принимают в пределах 0,5–0,8 от высоты уступа Н. Если слоистость или трещиноватость пород отсутствует или выражена одинаково как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, следует брать среднее значение: W = 0,65H. Если преобладает горизонтальное направление слоев или трещин, то W = 0,8H, при вертикальном е направлении параллельном фронту уступа, – W = 0,5H.

Одновременно по фронту уступа взрывают несколько камер. Развал породы составляет (2…2,5)Н.

Расстояние между зарядами принимают а = (0,7…1,0)W. Если породы не имеют явно выраженной слоистости (трещиноватости) или слоистость одинакова по направлениям, параллельным и перпендикулярным фронту уступа, то а = 0,8W. Если направление слоев или трещин параллельно фронту уступа, то а = W, если перпендикулярном фронту уступа, то

а = (0,65…0,7)W.

Вблизи заряда порода дробится больше, а чем дальше от заряда, тем меньше. С увеличением величины а снижается равномерность дробления породы и увеличиваются размеры максимальных кусков.

С увеличением высоты уступа Н значение W = 0,5H. При уступах высотой 60–90 м значение W = 0,33H.

При соотношениях W = (0,5…0,8)H и а = (0,7…1,0)W массу заряда Q (кг) можно рассчитывать по объемной формуле

Q = q · W · a · H = q · V,

где q – удельный расход ВВ для зарядов рыхления при методе минных штолен, установленный по данным практики, кг/м3 (см. табл. 6.3); V – объем породы, взрываемой одним зарядом, м3.

Результат этого расчета следует считать ориентировочным, подлежащим уточнению при первых взрывах.

263

6.6. Метод накладных зарядов

При существующей технике и технологии отбойки пород минными и скважинными зарядами на карьерах выход негабаритных кусков, особенно в трудновзрываемых породах, достигает 10 % и более.

По характеру процессов, происходящих в породе при ее разрушении, основные методы вторичного дробления негабарита могут быть разделены: на взрывные, механические, термические, электрофизические и комбинированные.

Для взрывного дробления негабарита часто применяют наружные заряды. Наружный заряд помещают на глыбу с той стороны, где толщина ее меньше. Поверх заряда насыпают слой (не менее высоты заряда) забоечного материала.

Негабарит разрушается в основном под действием ударной волны. При этом наблюдается чрезвычайно сильный звуковой эффект и сильная воздушная волна. Опасная зона при взрывании накладных зарядов составляет не менее 300 м. При таком способе расход ВВ в 5–8 раз больше, чем при шпуровом, и достигает 2 кг/м3. Применение наружной забойки из глины или полиэтиленовых пакетов с водой сокращает расход ВВ при одинаковом эффекте разрушения, уменьшает интенсивность воздушной взрывной волны.

Применение кумулятивных зарядов позволяет в 8–9 раз снизить удельный расход ВВ на вторичное дробление.

Наружные заряды взрывают огневым и электрическим способом. При этом последовательность взрывания должна быть такой, чтобы ранее взрывающиеся заряды не могли разбросать заряды, которые взрываются позже.

При небольшом размере негабарита заряд ВВ заменяют сложенным в 2–3 раза отрезком детонирующего шнура.

Помимо взрывных способов вторичного дробления негабарита применяют:

264

а) механические способы:

статические с помощью гидроклина,

динамические с помощью пневмо-гидробутобоев или падающего груза;

б) термические способы:

разрушение термитом (порошкообразная смесь алюминия и оксидов железа с температурой горения 2300–2700 °C),

огнеструйными горелками;

в) электрофизические способы:

электрогидравлическое разрушение,

разрушение токами высокой частоты,

токами промышленной частоты,

нагревом токами промышленной частоты; г) комбинированные способы:

ударное и электротермическое воздействие на породу,

механическое воздействие на породу в высокочастотном электромагнитном поле,

сочетание воздействия высокотемпературных газовых струй и механического.

Термические, электрофизические и комбинированные способы разрушения негабаритов избирательны, эффективность их применения зависит от электрических и тепловых свойств горных пород. Взрывные и механические способы применяются

влюбых горных породах.

6.7. Контурное взрывание на карьерах

Контурное взрывание – способ производства взрывных работ, при котором достигается максимальное приближение фактического профиля выработок и выемок к проектному при соблюдении сохранности окружающего массива горных пород.

В горном деле применяется для увеличения устойчивости откосов уступов и бортов карьеров скальных пород при их выходе на проектный контур. В гидротехническом строительстве применяется в местах врезки в берега плотин с минимальными

265

нарушениями тела плотины и для получения ровных устойчивых стенок каналов

Преимущества контурного взрывания:

–уменьшение объема «переборов» породы за проектным контуром;

–повышение устойчивости откосов уступов и выемок. Недостатки контурного взрывания:

–повышение объема буровых работ;

–необходимость более строгого контроля за расположением и направлением скважин в процессе бурения.

Различаютпредварительноеипоследующееоконтуривание: а) при предварительном оконтуривании (щелеобразовании)

вначале взрывают заряды в сближенных оконтуривающих скважинах уменьшенного диаметра 60–100 мм, а затем основные, расположенные по всему взрываемому блоку.

б) при последующем оконтуривании заряды ВВ скважинах, расположенных по контуру, взрывают после основного взрыва. Таким способом производят доработку разрушаемого объема до проектного контура.

Лучшие результаты дает применение предварительного щелеобразования. При этом до взрыва основных зарядов дробления по проектному контуру создается экранирующая щель. Наличие экранирующей щели позволяет в 2–4 раза снизить напряжения во фронте волны сжатия и уменьшить ширину зоны деформаций. Экранирующая щель по проектному контуру создается путем одновременного взрывания ряда сближенных оконтуривающих зарядов.

При контурном взрывании зона разрушения (трещин), образуемая при взрыве вокруг скважины, должна быть минимальных размеров в сторону законтурного массива и вытянута в сторону соседней скважины, т.е. иметь форму вытянутого эллипса.

Это можно достичь за счет:

а) применения специальной конструкции зарядов, б) уменьшения плотности заряжания,

266

в) подбора ВВ с минимальным бризантным действием.

На практике все три условия выполняются при создании между зарядом ВВ диаметром dз и стенками скважины dс радиального зазора (при dс = 3dз). Конструктивно могут использоваться заряды из гирлянд, состоящих из патронированных, шланговых зарядов сыпучих ВВ в оболочках. Начальное давление газов взрыва резко падает при своем расширении в радиальном зазоре и обеспечиваетплавныйростдавленияприударео стенкискважины.

При одновременном взрыве двух рядом расположенных скважин поле напряжений на линии, соединяющей скважины (линии встречных давлений), оказывается выше, чем во всех других направлениях. Поэтому в первую очередь трещины образуются на этой линии и создают защитный экран в сторону законтурного массива.

Взрывание оконтуривающих скважин при предварительном щелеобразовании лучше производить до бурения скважин рыхления. Если это невозможно, то оконтуривающие скважины взрывают с опережением не менее 100 мс в породах средней крепости и не менее 75 мс в крепких.

Основными параметрами, формирующими условия контурного взрывания, являются: расстояние между зарядами, тип применяемого BB, плотность заряжания, конструкция заряда.

Величину линейной плотности заряда р (масса ВВ в 1м скважины) независимо от диаметра скважины принимают равной: для крепких пород р = 0,4…0,6 кг/м; для средних пород

р = 0,2…0,3 кг/м.

Длину забойки принимают 2–4 м. Глубину контурных скважин принимают равной глубине скважин рыхления или на 1 м глубже.

Расстояние между скважинами контурного ряда а (м) можно определять по формуле

а = 22 · dз · kз · kу,

где dз – диаметр заряда, м; kз – коэффициент зажима:

267

при полном зажиме (оконтуривание котлована и т.п.)

kз = 0,85;

при работе на косогоре или уступе при числе рядов скважин рыхления более трех, а также при контурной отбойке kз =1;

в этих же условиях, но при меньшем числе зарядов

скважин рыхления kз =1,1;

kу – коэффициент геологических условий:

при отсутствии ярко выраженной системы напластований или трещиноватости kу = 1,0;

при угле откола, равном 90о, kу = 0,9;

при угле 20–70о kу = 0,85;

при горизонтальном залегании, а также при совпадении

геологических плоскостей с щелью kу = 1,15.

Глубина контурных скважин Lк (м) должна быть больше глубины скважин рыхления на 10 диаметров скважины d:

Lк = Н/sin α + lпер + 10d,

где α – угол наклона оконтуриваемой поверхности к горизонту; lпер – длина перебура скважин рыхления, м.

Длина забойки Lзаб.к (м) или, при ее отсутствии, незаряженной части скважины:

Lзаб.к = h ≥ 2 м,

где h – мощность зоны на вышележащем горизонте, нарушенной взрывами или вследствие интенсивного выветривания, м.

Расстояние между контурными скважинами bк (м) и скважинами рыхления по подошве bк = (10–20)d. Меньшие значения принимают при горизонтальном напластовании.

Линейная масса заряда p (кг/м) ориентировочно может быть подсчитана по формуле

p = 0,2n1 + 0,3,

где n1 – расстояние между трещинами, м.

268

Линейная масса заряда в зависимости от диаметра скважин, расстояния между контурными зарядами и коэффициента крепости пород может приниматься по данным табл. 6.7.

Таблица 6.7

Линейная масса заряда в зависимости от диаметра скважины, расстояния между контурными

зарядами и коэффициента крепости пород

Для контурного взрывания используют заряды-гирлянды из патронов аммонита, преимущественно № 6ЖВ. При этом линейная масса заряда регулируется между патронами ВВ.

Критериями качества контурного взрывания являются степень неровности поверхности в промежутках между отпечатками скважин (не более ±15 см) и суммарная длина отпечатков (не менее 75 % длины скважин).

6.8. Взрывные работы при добыче природного камня

При добыче штучного камня, предназначенного для изготовления тесаных и полированных изделий, не допускающих наличия волосяных трещин и ожогов, применяют дымный порох. Отделение штучного камня от массива производится взрыванием шпуровых зарядов при трех обнаженных поверхностях.

Для обеспечения наибольшего выхода блоков из горной массы нужно соблюдать следующие основные правила:

269

а) взрывание шпуровых зарядов проводить при трех открытых поверхностях;

б) шпуры располагают вдоль вертикальных трещин или параллельно направлению наилучшего раскола породы;

в) недопустимы недобур или перебур по отношению к горизонтальной трещине, являющейся подошвой монолита.

При расположении шпуров следует учитывать заданные размеры отрываемого блока, крепость породы, наличие или отсутствие трещин, кливажа и контактов между естественными отдельностями. Расстояние между шпурами в ряду подбирается опытным путем, начиная с 0,2–0,3 м. Диаметр шпура следует принимать не более 35 мм.

Величина суммарного веса зарядов Q (кг) на отрыв блока определяется по формуле

Q = k · V,

где k – удельный расход пороха, кг/м3; для дымного пороха k = 0,05…0,3; V – объем отрываемого блока, м3.

Вес заряда в одном шпуре принимают равным частному от суммарного веса зарядов на число шпуров и уточняют пробными взрывами.

Инициирование пороховых зарядов производят от пламени огнепроводного шнура или электровоспламенителя.

Очередность взрывания рядов шпуров для полного отделения штучного камня от целика зависит главным образом от строения и физико-механических свойств разрабатываемых горных пород.

Главным недостатком применения дымного пороха является его высокая чувствительность к огню, искрам. Потому применяют дополнительные меры, исключающие образование искр при работах с дымным порохом (применение неискрящихся инструментов, обуви и т.д.).

В настоящее время дымный порох при добыче штучных блоков заменяют детонирующим шнуром, одну или две нити

270