книги / Технология и безопасность взрывных работ

ходке горных выработок зависит в основном от крепости горных пород и вышеуказанных факторов.

В выработках прямоугольного, трапециевидного и сводчатого сечения применяют наклонные и прямые врубы.

Наклонные врубы образуют шпурами, пробуренными наклонно под углом 60–70° к поверхности забоя. Расстояние между концами шпуров 10–20 см. В трещиноватых породах для увеличения эффекта разрушения шпуры располагают так, чтобы они пересекали плоскости трещин под углом 90°.

Прямые врубы образуют шпурами, пробуренными перпендикулярно поверхности забоя (параллельно оси выработки). Один или несколько шпуров оставляют незаряженными для создания дополнительной открытой поверхности, облегчающей разрушительное действие остальных шпуров.

Области применения прямых и наклонных врубов зависят от глубины шпуров L, сечения выработки S, коэффициента крепости пород f (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Области применения прямых и наклонных врубов

В настоящее время в связи с увеличением объема применения буровых кареток расширяется применение прямых врубов. Разработаны новые конструкции прямых врубов с глубокими шпурами, в которых использован эффект взрывной запрессовки свободной от заряда части шпуров, взрываемых с замедлением (рис. 7.4, а), а также прямые врубы с дополнительными очищающими врубовую полость зарядами (рис. 7.4, б).

291

При составлении схемы расположения шпуров необходимо учитывать характеристику взрываемых горных пород, размеры забоя, работоспособность применяемых ВВ и требуемое продвижение забоя на взрывной цикл. Выбор типа вруба при проходке горных выработок зависит в основном от крепости горных пород и выше указанных факторов.

Рис. 7.4. Схемы прямых врубов: а – со взрывной запрессовкой зарядов: б – с очищающими врубовую полость зарядами; 1 – разрушающие заряды;

2 – очищающий заряд; 0; 50 – интервалы замедлений, мс

Врубы бывают клиновые пирамидальные, боковые, веерные, верхние, нижние, цилиндрические и т.д. (рис. 7.5). Области их применения приведены в табл. 7.3.

Рис. 7.5. Типичные схемы расположения шпуров во взрывных врубах

292

Таблица 7.3

Области применения основных типов врубов при проведении выработок

293

Целесообразный интервал замедления между врубовыми и отбойными шпурами составляет 50–75 мс, а между отбойными и оконтуривающими шпурами – 15–25 мс.

Увеличенный интервал замедления между врубовыми и отбойными шпурами объясняется тем, что время разрушения породы врубовыми зарядами, работающими при одной открытой поверхности, больше, чем у отбойных и оконтуривающих.

При проведении выработки в неоднородной породе (рис. 7.6) по пластам угля или рудным жилам вначале отбивают уголь или руду веерным врубом, в результате чего образуется дополнительная поверхность, а после уборки полезного ископаемого взрывают породу параллельными шпурами.

В восстающих выработках разрушение породы производится шпурами или скважинами диаметром 80–05 мм.

294

расстояние между шпурами до 0,5 м. При взрыве достигается почти точное соответствие фактического и проектного контуров выработки. Благодаря меньшему разрушению массива устойчивость выработки увеличивается.

Контурное взрывание находит широкое применение при проходке выработок в монолитных породах, а также при гидротехническом строительстве.

Классификация способов контурного взрывания при проведении горных выработок представлена на рис. 7.8.

Рис. 7.8. Классификация способов контурного взрывания

Уменьшение действия взрыва зарядов в оконтуривающих шпурах в глубь массива достигается:

1)применением ВВ пониженной мощности;

2)оставлением большого радиального зазора (15–20 мм) между патроном ВВ и стенками шпуров (рис. 7.9);

3)применением специальной конструкции зарядов, представляющих собой деревянные полуцилиндры, примыкающие

296

к массиву. на которых рассредоточены (рис. 7.10, а) или непрерывно расположены (рис. 7.10, б и 7.10, в) полуцилиндры ВВ.

Рис. 7.9. Конструкции зарядов в контурных шпурах: а – с радиальным зазором; б – с осевым зазором; в – с радиально-осевым зазором: 1 – боевик; 2 – патрон ВВ нормального диаметра; 3 – патрон ВВ уменьшенного диаметра; 4 – деревянный вкладыш; 5 – провода; 6 – забойка

Рис. 7.10. Конструкции зарядов для контурного взрывания: а – рассредоточенный; б – сплошной; в – трубчатый

При контурном взрывании коэффициент сближения шпуров определяется по формуле

Kсб = а/W,

где а – расстояние между оконтуривающими шпурами, принимается равным (1,0…1,2)W, м; W – линия наименьшего сопротивления оконтуривающих шпуров, м.

297

Малый коэффициент сближения достигается при сохранении неизменной линии наименьшего сопротивления и уменьшении расстояния между оконтуривающими шпурами в 1,5–2 раза по сравнению с обычным взрыванием.

Некоторый перерасход на бурении вследствие сближенного расположения контурных зарядов компенсируется снижением расходов на крепление и поддержание выработок.

На основании анализа работ отечественных и зарубежных ученых можно сделать следующие выводы:

1)для успешного применения контурного взрывания необходимо использовать в оконтуривающих шпурах патроны ВВ малого диаметра;

2)применять конструкцию зарядов, обеспечивающую малое бризантное действие;

3)для уменьшения переборов пород, снижения зоны радиального трещинообразования необходимо применять в оконтуривающих шпурах со стороны внешнего контура демпфирующие прокладки по оси заряда из пористых материалов или деревянные рейки.

7.2.5. Короткозамедленное взрывание при проведении выработок

Короткозамедленное взрывание (КЗВ) по сравнению с мгновенным обеспечивает ускорение темпов проведения выработок в шахтах, в том числе опасных по газу или пыли, так как отпадает необходимость взрывания в несколько приемов [32].

Правила безопасности при ведении взрывных работ [1] разрешают при взрывании по углю и смешанным забоям принимать суммарный интервал замедления 200 мс, а при взрывании породных забоев – 300 мс.

Безопасность применения КЗВ в шахтах, опасных по газу или по пыли, обеспечивается тем, что за время, равное суммарным интервалам замедлений:

298

1)концентрация метана и пыли в забое изменяется весьма незначительно;

2)массив не подвергается существенным подвижкам;

3)исключается возможность обнажения и взрыв открытого

заряда;

4)уменьшается на 10–20 % объем бурения и расхода ВВ вследствие:

лучшего использования энергии взрыва,лучшего дробление породы в результате более длитель-

ного нахождения породы в напряженном состоянии,уменьшения сейсмического воздействия на массив,лучшего оконтуривания выработки,увеличения КИШ на 10–15 %.

Благодаря уменьшению заколообразования в забое при КЗВ

ввертикальных стволах на 10–15 % сокращается объем породы, убираемой с предварительной разборкой, и на 10–20 % сокращается время обуривания забоя.

Целесообразный интервал замедления между врубовыми и отбойными шпурами при КЗВ составляет 50–75 мс, а между отбойными и оконтуривающими – 15–25 мс. С увеличением крепости пород интервал замедления уменьшается.

При применении КЗВ, особенно с повышенными удельными расходами ВВ, происходит усиленный выброс породы по оси выработки, приводящий к разрушению крепления в порче оборудования. Поэтому при переходе на КЗВ следует уменьшить удельный расход ВВ на 10–15 %.

Окончательно параметры КЗВ выбираются после проведения экспериментальных взрывов.

7.2.6. Забойка шпуров и скважин

Взрывные работы в угольных шахтах, применяемые для проведения горных выработок и добычи угля, производятся шпуровым методом. Для этой цели используют буровые ко-

299

ронки и резцы диаметром 42–43 мм, и патроны ВВ диаметром

36–37 мм.

Скважинный метод ведения взрывных работ имеет ограниченное применение и используется для специальных целей:

• для передового торпедирования, используемого с целью разупрочнения труднообрушаемых пород кровли впереди очистных забоев, применяют скважины диаметром 93–120 мм

испециальные патроны ВВ диаметром 60– 70 мм;

•для гидровзрывной обработки выбросоопасного пласта, диаметр скважин принимается равным 55–60 мм, а диаметр патронов ВВ 36–37 мм.

Забойка шпуров и скважин при взрывных работах

вугольных шахтах:

1)повышает разрушающее действие взрыва за счет увеличения времени (до 5–15 мс) нахождения продуктов детонации под высоким давлением в шпурах и скважинах и полным протеканием реакции разложения ВВ;

2)предотвращает воспламенение метановоздушной и пылевоздушной смесей с продуктами детонации;

3)исключает поджигание легковоспламеняющихся предметов высокотемпературными частицами, выбрасываемыми при взрывании зарядов из шпуров и скважин;

4) значительно уменьшает содержание токсичных газов в продуктах взрыва.

Для наиболее широко применяемых в подземных условиях ВВ непредохранительного аммонита 6ЖВ, а также в угольных шахтах – предохранительных аммонита Т-19 и аммонита ПЖВ20, повышение эффекта взрыва при шпуровом методе за счет забойки, в среднем, составляет 18–23 %.

Для скважинного метода ведения взрывных работ, когда используют скважины глубиной 50–150 м, и длина забойки принимается равной или более 30 % ее длины, время задержки может достигать сотен миллисекунд.

300