lukyanov-взрывные работы

где qн – расчетный расход ВВ, кг/м3; п – показатель действия взрыва. Формула (7.8) выведена М.М. Боресковым в прошлом веке. Вели-

чина qн численно дает удельный расход ВВ при n = 1. Погрешность формулы (7.8) не превышает ±10…15 %.

Величина k в формуле (7.7) колеблется в значительных пределах в зависимости от требуемой степени дробления.

Разрушение породы и её удаление из выработки достигаются при взрывах усиленного выброса с показателем действия взрыва п = 1,2…2,5. Расстояние между зарядами в ряду а (м) рассчитывают в зависимости от глубины их заложения hз ≈ W. Так, при hз < 1,5 м а = hзn, при hз ≥ 1,5 м

а = 0,5 hз, (п + 1).

Глубина эффективного взрывного рыхления является оптимальной для шпура (скважины) определенного диаметра, и если она меньше проектной глубины канавы Н, то целесообразно последнюю проводить послойно. Приэтомчисло слоевКс = Н/Но, амощностькаждого слояHс = Н/ Кс.

Метод удлинённых горизонтальных зарядов выброса применяется при образовании траншей с ровным дном и выдержанным сечением. Вначале проходится зарядная траншея шириной 0,2…1 м и глубиной, определяемой по формуле

где dз – диаметр удлиненного заряда, м: W – линия наименьшего сопротивления, м.

Масса заряда Qу на 1 м выемки (кг) рассчитывается по формуле

ше 30°, когда применение механизации и землеройной техники становится практически невозможным. Взрывы на сброс применяют также

311

для создания плотин и перемычек. Для скважинных зарядов используют вертикальные и наклонные скважины.

Масса заряда на сброс рассчитывается по формуле

где Qв – масса заряда выброса при горизонтальной поверхности, кг; α – угол наклона взрываемого массива, градус.

Радиус отрыва Rп (м) в подгорную сторону равен ширине полки сброса:

где Н – высота обрушаемого уступа, м; q – удельный расход ВВ, кг/м3.

Интервал замедления между взрывами отдельных зарядов определяется в зависимости от глубины заложения зарядов и принятых средств взрывания в пределах 0,025…4 с. Чем больше глубина заложения зарядов, тем большим принимается интервал замедления.

Взрывы на выброс при проходке разведочных канав практиковались ранее в довольно больших масштабах. Этот способ хотя и характеризуется высокой производительностью работ (при относительно небольших затратах труда и времени выполняются значительные объёмы канавных работ), однако ему присущи весьма существенные недостатки. К основным недостаткам относятся: большой объём выработки, достигаемый за счёт её ширины (при глубине 1,5 м ширина канавы в верхней части превышает 6 м), при недостаточной геологической информации; значительные загрязнение и изменение при взрыве структуры пород подошвы и бортов канавы; большие нарушения земной поверхности не только вследствие увеличенной ширины выработки, но и некомпактности образующихся за её бортами породных отвалов, причём разлёт кусков достигает многих десятков метров.

312

Проходка канав взрывом на выброс разрешается только в исключительных случаях – в труднодоступной (преимущественно гористой) местности, куда невозможно обеспечить доставку горных машин и при биологически малоценном почвенном покрове.

Контрольные вопросы

1.Для каких целей в геологоразведке применяют взрывание на выброс и рыхление?

2.Напишите основные расчётные формулы для определения массы сосредоточенных зарядов рыхления и выброса.

3.Как рассчитывается расстояние между зарядами?

4.В каких случаях применяют послойную проходку канав взрывами на выброс и рыхление?

7.3.Взрывные работы при проведении подземных горных выработок

Горные выработки проводят в массиве с различными физикомеханическими свойствами и структурными особенностями; они могут иметь различные направления, срок службы и назначение.

Выработки проводят сплошным или уступным забоями как в однородных, так и в неоднородных породах.

Проведение выработок включает в себя проходческие (бурение, заряжание и взрывание шпуров, погрузка породы и возведение крепи) и вспомогательные (транспортировка взорванной горной массы, проветривание, прокладка вентиляционныхтрубиэлектрических кабелей) операции.

Совокупность и взаимная увязка проходческих операций, повторяющихся в течение определенного промежутка времени, называются

проходческим циклом.

Методы ведения буровзрывных работ при проведении выработок должны обеспечивать минимальные переборы и максимально возможное сохранение естественной прочности пород.

Подвигание забоя за цикл должно быть максимальным. Правильно выбранные параметры буровзрывных работ при проведении обеспечивают коэффициент использования шпура (к.и.ш.) в пределах 0,85…0,9 (в мягких породах до 1,0).

Качество дробления горной массы должно соответствовать технологическим параметрам погрузочных машин и транспортных средств. Развал горной массы после взрыва комплекта шпуров должен быть удобным для погрузки породы и крепления выработки.

313

Основные условия безопасности проведения подземных горных выработок– поддержаниеихустойчивости, точноевыполнениепроектавременногокрепленияисохранениекрепивцелостиприпроведениивзрывныхработ.

Взрывные работы разрешается вести только при наличии тщательно возведенной крепи, соответствующей данным геологическим условиям. Отставание возведения временной крепи при производстве работ не должно превышать величины одной заходки, определенной проектом.

Шпуры в комплекте, пробуренные в забое выработок, по назначе-

нию делят на три группы: врубовые, вспомогательные и оконтуривающие. Взрыв зарядов ВВ во врубовых шпурах создаёт дополнительную свободную поверхность. Бурят врубовые шпуры на 0,2…0,3 м глубже остальных. При проведении подземных горных выработок применяются следующие схемы расположения врубовых шпуров (рис. 7.6). Класси-

фикация типов врубов приведена в табл. 7.1.

Рис. 7.6. Виды врубов для проходческих работ:

а– вертикальные клиновые; в – боковой; г – пирамидальный; д – верхний;

е– нижний; ж – щелевой; з – «шагающий»; и – спиральный; к – клинощелевой;

л– «ножницы»; м – призматический; н – вруб-скважина; о – воронкообразный;

п– эллиптический; р – тройной вертикальный (ступенчатый)

314

Отбойные шпуры, взрываемые после врубовых, предназначены для дробления основного объёма горной массы путём расширения полости, образованной врубовыми шпурами; оконтуривающие (последние) – для придания выработке проектных сечений и формы.

Расположение шпуров должно быть таким, чтобы исключить подрыв одного заряда взрывом другого. В большинстве случаев глубина шпуров принимается равной 1,5…2,5 м. Подвигание забоя за один взрыв всегда меньше глубины шпуров.

На основе анализа достоинств и недостатков и практических данных установлены области применения различных врубов.

Клиновый вруб предназначен для проведения горизонтальных выработок площадью сечения не менее 4 м2 и ширине более 1,8 м в трещиноватых породах.

При проведении стволов шахт применяются пирамидальный и воронкообразный врубы.

315

Прямые врубы (особенно призматический) широко используют в выработках малой площади сечения, в отдельных случаях при проведении выработок большой площади сечения, особенно в крепких и крупноблочных породах.

Основнымипараметрамибуровзрывныхработприпроведениигорных выработок являются: удельный расход ВВ, глубина, число и диаметр шпуров, расстояниемеждуними, массазарядавшпуреирасходВВнавзрыв.

Параметры взрывания, расположение шпуров, число и глубина шпуров в комплекте определяются по паспорту буровзрывных работ. В паспорте указаны также геологические условия, физико-механические свойства пород и структурные особенности массива, сведения о взрывных работах в данном забое и мероприятия по технике безопасности.

Оконтуривающие шпуры бурят на расстоянии 10…15 см от проектного контура выработки и с некоторым наклоном от устья в направлении контура выработки. Концы шпура не должны заходить за пределы проектного контура сечения выработки.

Концы отбойных шпуров комплекта должны заканчиваться в одной плоскости, соответствующей заданному подвиганию забоя за одно взрывание.

Эффективность взрывных работ оценивается коэффициентом использования шпуров η, характеризующимся отношением подвигания забоя lз за один цикл к глубине шпура lш. Для крепких пород (f > 4) η = 0,8, для пород средней крепости (f = 3…4) η = 0,9 и слабых (f < 3) η = 1,0.

Средняя глубина комплекта шпуров (м)

где Tц – продолжительность проходческого цикла (принимается кратной смене, т. е. один, два, три цикла в смену), ч; kП – плановый коэффициент перевыполнения существующих технических норм выработки; Tсм – продолжительность рабочей смены, ч; φ1 – коэффициент совмещения во времени бурения шпуров с погрузкой породы (при отсутствии совмещения равен единице, при полном совмещении – нулю, в среднем составляет 0,3…0,6); N – число шпуров в забое; Нб, Нп, Нкр – соответствующие нормы выработки на бурение шпуров, погрузку породы и возведении крепи на одного рабочего в смену; nб, nп, nкр – соответственно число рабочих, занятых на бурении шпуров, погрузке породы и возведении крепи: Sпр – площадь сечения выработки в проходке, м2; η – коэффициент использования шпура; φ2 – коэффициент совмещения во

316

времени крепления выработок с погрузкой породы (принимается аналогично коэффициенту φ1); lр – расстояние между рамами крепи, возводимой в забое, м.

Подвигание забоя за цикл

где l – длина шпура.

Длина наклонного шпура

где α – угол наклона шпура к плоскости забоя, градус.

При определении глубины клинового или пирамидального вруба в зависимости от ширины выработки соблюдают условие

lвр ≤ lпр ,

гдеlпр– предельнаяглубинашпуровклиновоговруба(м), равная(0,25 ± 0,05 В), где В – минимальный размер выработки, м. Знак минус принимается при клиновомипирамидальномврубах, знак плюспри врубе«ножницы».

Величину l ориентировочно можно принимать по табл. 7.2. Длина заряда в шпуре

где U, L – соответственно коэффициент заполнения и длина шпура. При диаметре заряда ВВ, равном 28…40 мм, lзф для пород групп

V–VIII (f = 2…6) составляет 0,6…0,7, а для пород групп X–XI (f = 10…20) – 0,7…0,75 м. При диаметре, равном 45 мм, – соответственно 0,35…0,45 и 0,45…0,5 м (группы пород приведены по классификации СНиП).

Таблица 7.2

Глубина врубов (м) в зависимости от коэффициента крепости пород и ширины выработки

317

Общее число шпуров на забой (комплект шпуров) определяется по формуле

где nотб и пвр – число отбойных и врубовых шпуров; q – удельный расход ВВ на 1 м3 отбиваемой породы, кг; Sпр – площадь сечения выработки в проходке, м2; Sвр – площадь забоя, оконтуриваемая врубовыми шпурами, м2; Р – вместимость ВВ в 1 м шпура, кг; п – коэффициент, учитывающий тип применяемого вруба, равный для призматического, прямого и щелевого врубов 1, дляклинового– 1/2, дляпирамидального – 1/3.

Значение q принимают по табл. 7.3 с введением приведённых ниже значений поправочного коэффициента k, учитывающих удельный расход ВВ в зависимости от глубины шпуров hшп:

Удельный расход ВВ уточняется в процессе проведения выработки. Масса заряда отбойного шпура определяется вместимостью заряжаемой его части:

Масса врубового шпура Qвр принимается на 20 % больше, а оконтуривающего Qок на 20 % меньше массы ВВ, расходуемой на один отбойный шпур.

Общий расход ВВ Q (кг) на весь комплект шпуров составит:

При ведении очистных работ применяют скважинные заряды, так как взрывная отбойка, проводимая ими, более эффективна.

В зависимости от крепости пород и систем разработки условия взрывания зарядов в очистных забоях разнообразны.

318

Скважины располагают параллельно или веером, а отбиваемые слои в зависимости от горнотехнических условий и системы разработки могут быть горизонтальными, вертикальными или наклонными. Число зарядов, взрываемых за один прием, и последовательность взрывания зависят от устойчивости кровли.

Контрольные вопросы

1.Что называется проходческим циклом?

2.Какие шпуры входят в комплект при проведении подземной выработки?

3.В чём состоит назначение врубовых шпуров?

4.Какие типы врубов Вы знаете?

5.Что такое КИШ?

6.Как определяется общее число шпуров на забой?

7.4. Взрывные работы при проходке шурфов и стволов

Буровзрывные работы при проходке шурфов применяются при пересечении выработкой пород, относимых к категории V и более высоким категориям буримости по ЕНВ, когда использование энергии взрыва для рыхления и отбойки этих пород становится неизбежным.

Взрывная отбойка пород осуществляется наиболее часто и является неотъемлемой частью технологической операции при проходке глубоких шурфов. При относительно небольших площадях поперечного сечения шурфов, а также в зависимости от свойств пересекаемых выработкой пород шпуровые комплекты состоят из шпуров глубиной 0,8…1,2 м, причём в комплектах иногда отсутствуют врубовые шпуры. Наиболее часто используемые комплекты шпуров в выработках с небольшой площадью поперечного сечения показаны на рис. 7.7.

Количество шпуров в комплекте определяют по формуле

где q – удельный расход ВВ, кг/м ; S – площадь поперечного сечения шурфа в проходке, м2; γ = 0,60…0,85 – коэффициент заполнения шпуров ВВ; d – диаметр патрона ВВ, м; ρ – плотность ВВ в патронах, кг/м3.

Удельный расход аммонита 6ЖВ приведен ниже.

Расход ВВ Q (кг) на цикл может быть определён по формуле

319

где h – глубина отбойного шпура, м.

Шпуры заряжают вручную. Шпуровые заряды взрывают электрическим способом. После первых взрывов количество ВВ, расходуемое на один цикл, подлежит уточнению.

Рис. 7.7. Комплекты шпуров в проходах II-III (а) и IV–V (б) категорий по буримости

Рис. 7.8. Конструкция скважинных зарядов для проходки шурфов:

а – заряд воздушными промежутками; б – с промежутками из забоечного материала; 1 – забойка; 2 – воздушные промежутки;

3 – дополнительные заряды; 4 – основной заряд

320