Лукьянов В.Г., Комащенко В.И., Шмурыгин В.А. Взрывные работы

Подождите немного. Документ загружается.

311

Для сосредоточенных зарядов рыхления

Q = kW

(7.7)

где k – расчетный коэффициент, кг/м

Для сосредоточенного заряда выброса

Q = q

(0,4 + 0,6n

). (7.8)

где q

– расчетный расход ВВ, кг/м

; п – показатель действия взрыва.

Формула (7.8) выведена М.М. Боресковым в прошлом веке. Вели-

чина q

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 h

≈ W. Так, при h

< 1,5 м а = h

n, при h

≥ 1,5 м

а = 0,5 h

, (п + 1).

Глубина эффективного взрывного рыхления является оптимальной

для шпура (скважины) определенного диаметра, и если она меньше проект-

ной глубины канавы Н, то целесообразно последнюю проводить послойно.

При этом число слоев К

= Н/Н

, а мощность каждого слоя H

= Н / К

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

= W + 0,5d

(7.9)

где d

– диаметр удлиненного заряда, м: W – линия наименьшего сопро-

тивления, м.

Масса заряда Q

на 1 м выемки (кг) рассчитывается по формуле

= q

+ 0,4n – 0,4). (7.10)

Величина л.н.с.:

• в грунтах W = (0,3…0,6) H

; (7.11)

• в скальных породах W= (0,7…1,0) H

, (7.12)

где H

– заданная глубина выемки, м.

Взрывы на выброс применяют при крутизне горных склонов свы-

ше 30°, когда применение механизации и землеройной техники стано-

вится практически невозможным. Взрывы на сброс применяют также

312

для создания плотин и перемычек. Для скважинных зарядов исполь-

зуют вертикальные и наклонные скважины.

Масса заряда на сброс рассчитывается по формуле

сб в

cos αQQ=

, (7.13)

где Q

– масса заряда выброса при горизонтальной поверхности, кг; α – угол

наклона взрываемого массива, градус.

Радиус отрыва R

(м) в подгорную сторону равен ширине пол-

ки сброса:

+ , (7.14)

где n = 1,0…1,8 – показатель действия взрыва.

Радиус отрыва в нагорную сторону

(1,8...2,0)

. (7.15)

Дальность развала L (м):

• для камерных и линейных зарядов

L=5nW; (7.16)

• для скважинных зарядов

Hq=

, (7.17)

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

Интервал замедления между взрывами отдельных зарядов опре-

деляется в зависимости от глубины заложения зарядов и принятых

средств взрывания в пределах 0,025…4 с. Чем больше глубина заложе-

ния зарядов, тем большим принимается интервал замедления.

Взрывы на выброс при проходке разведочных канав практикова-

лись ранее в довольно больших масштабах. Этот способ хотя и харак-

теризуется высокой производительностью работ (при относительно не-

больших затратах труда и времени выполняются значительные объёмы

канавных работ), однако ему присущи весьма существенные недостат-

ки. 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 ин-

формации; значительные загрязнение и изменение при взрыве структу-

ры пород подошвы и бортов канавы; большие нарушения земной по-

верхности не только вследствие увеличенной ширины выработки, но и

некомпактности образующихся за её бортами породных отвалов, при-

чём разлёт кусков достигает многих десятков метров.

313

Проходка канав взрывом на выброс разрешается только в исклю-

чительных 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 вы-

брос 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 физико-

механическими свойствами и структурными особенностями; они могут

иметь различные направления, срок службы и назначение.

Выработки проводят сплошным или уступным забоями как в од-

нородных, так и в неоднородных породах.

Проведение выработок включает в себя проходческие (бурение, за-

ряжание и взрывание шпуров, погрузка породы и возведение крепи) и

вспомогательные (транспортировка взорванной горной массы, проветрива-

ние, прокладка вентиляционных труб и электрических кабелей) операции.

Совокупность и взаимная увязка проходческих операций, повто-

ряющихся в течение определенного промежутка времени, называются

проходческим циклом.

Методы ведения буровзрывных работ при проведении выработок

должны обеспечивать минимальные переборы и максимально возмож-

ное 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 техно-

логическим параметрам погрузочных машин и транспортных средств.

Развал горной массы после взрыва комплекта шпуров должен быть

удобным для погрузки породы и крепления выработки.

314

Основные условия безопасности проведения подземных горных выра-

боток – поддержание их устойчивости, точное выполнение проекта временно-

го крепления и сохранение крепи в целости при проведении взрывных работ.

Взрывные работы разрешается вести только при наличии тщатель-

но возведенной крепи, соответствующей данным геологическим услови-

ям. 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)

315

Отбойные шпуры, взрываемые после врубовых, предназначены

для дробления основного объёма горной массы путём расширения по-

лости, образованной врубовыми шпурами; оконтуривающие (послед-

ние) – для придания выработке проектных сечений и формы.

Расположение шпуров должно быть таким, чтобы исключить под-

рыв 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 дан-

ных установлены области применения различных врубов.

Клиновый вруб предназначен для проведения горизонтальных

выработок площадью сечения не менее 4 м

и ширине более 1,8 м в

трещиноватых породах.

При проведении стволов шахт применяются пирамидальный и во-

ронкообразный врубы.

Таблица 7.1

Классификация типов врубов

Характеристика

врубов

Отличительные признаки Наименование

врубов

Условия

эффективности

применения

Наклонные с

расположением

шпуров на-

клонно к плос-

кости забоя

Врубовая щель с одной

стороны оконтурена вру-

бовыми шпурами, а с дру-

гой – одной стенкой выра-

ботки; врубовые шпуры –

наклонные

Верхний,

нижний,

боковой

Наличие ярко вы-

раженной естест-

венной плоскости,

по которой может

открываться поро-

да, напластование,

кливаж, зеркало

скольжения и

др.

То же Врубовая щель оконтуре-

на врубовыми шпурами с

двух или нескольких сто-

рон; врубовые шпуры на-

клонные

Клиновой (вер-

тикальный, пи-

рамидальный,

воронкообраз-

ный)

Выработка пло-

щадью сечения

4 м

независимо от

геологических

особенностей

Прямые, распо-

ложенные пер-

пендикулярно к

плоскости за-

боя

Врубовые шпуры, пер-

пендикулярные к плоско-

сти забоя, сближены так,

чтобы при взрыве разру-

шалась перегородка, от-

деляющая их один от

другого

Призматический,

щелевой, спи-

ральный, приз-

матический с

опережающими

шпурами

Выработка любого

сечения независи-

мо от геологиче-

ских особенностей

316

Прямые врубы (особенно призматический) широко используют в

выработках малой площади сечения, в отдельных случаях при проведе-

нии выработок большой площади сечения, особенно в крепких и круп-

ноблочных породах.

Основными параметрами буровзрывных работ при проведении горных

выработок являются: удельный расход ВВ, глубина, число и диаметр шпу-

ров, расстояние между ними, масса заряда в шпуре и расход ВВ на взрыв.

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 взрыв-

ных работах в данном забое и мероприятия по технике безопасности.

Оконтуривающие шпуры бурят на расстоянии 10…15 см от про-

ектного контура выработки и с некоторым наклоном от устья в направ-

лении контура выработки. Концы шпура не должны заходить за преде-

лы проектного контура сечения выработки.

Концы отбойных шпуров комплекта должны заканчиваться в од-

ной плоскости, соответствующей заданному подвиганию забоя за одно

взрывание.

Эффективность взрывных работ оценивается коэффициентом ис-

пользования шпуров η, характеризующимся отношением подвигания за-

боя l

за один цикл к глубине шпура l

. 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)

цп

пр

см

бб пп р кркр

0, 75

φφη

Hn Hn lH n

⎛⎞

⎜⎟

⎝⎠

, (7.18)

где T

– продолжительность проходческого цикла (принимается кратной

смене, т. е. один, два, три цикла в смену), ч; k

– плановый коэффициент

перевыполнения существующих технических норм выработки; T

см

–

продолжительность рабочей смены, ч; φ

– коэффициент совмещения во

времени бурения шпуров с погрузкой породы (при отсутствии совме-

щения равен единице, при полном совмещении – нулю, в среднем со-

ставляет 0,3…0,6); N – число шпуров в забое; Н

, Н

кр

– соответст-

вующие нормы выработки на бурение шпуров, погрузку породы и воз-

ведении крепи на одного рабочего в смену; n

, n

кр

– соответственно

число рабочих, занятых на бурении шпуров, погрузке породы и возве-

дении крепи: S

пр

– площадь сечения выработки в проходке, м

; η – ко-

эффициент использования шпура; φ

– коэффициент совмещения во

317

времени крепления выработок с погрузкой породы (принимается анало-

гично коэффициенту φ

); l

– расстояние между рамами крепи, возводи-

мой в забое, м.

Подвигание забоя за цикл

ηll

, (7.19)

где l – длина шпура.

Длина наклонного шпура

/sinαLl

, (7.20)

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

При определении глубины клинового или пирамидального вруба в

зависимости от ширины выработки соблюдают условие

вр пр

≤

где l

пр

– предельная глубина шпуров клинового вруба (м), равная (0,25 ± 0,05 В),

где В – минимальный размер выработки, м. Знак минус принимается при

клиновом и пирамидальном врубах, знак плюс при врубе «ножницы».

Величину l ориентировочно можно принимать по табл. 7.2.

Длина заряда в шпуре

зф

= UL, (7.21)

где U, L – соответственно коэффициент заполнения и длина шпура.

При диаметре заряда ВВ, равном 28…40 мм, l

зф

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

Коэффициент крепости пород, f Ширина

выработки,

2…6 6…8 8…10 10…13 13…16 16…18 18…20

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

1,3

1,7

2,1

2,4

2,8

3,2

3,5

1,2

1,6

1,9

2,2

2,6

2,9

3,2

1,1

1,4

1,7

1,9

2,2

2,5

2,9

1,0

1,3

1,6

1,7

2,1

2,4

2,7

0,9

1,2

1,4

1,6

1,9

2,3

2,4

0,8

1,1

1,3

1,5

1,8

2,0

2,2

0,7

1,0

1,2

1,4

1,7

1,9

2,2

318

Таблица 7.3

Удельный расход ВВ, кг/м

Площадь сечения забоя, м

Группа грунтов и

пород по класси-

фикации СНиП

<3 3…7 >7

VII–XI

1,0

1,3

2,3

3,3

0,4

0,7

1,3

2,0

0,3

0,4

0,9

1,6

Общее число шпуров на забой (комплект шпуров) определяется

по формуле

пр вр

отб вр

()ηqS nS

Nn n

−

=+= , (7.22)

где n

отб

и п

вр

– число отбойных и врубовых шпуров; q – удельный расход ВВ

на 1 м

отбиваемой породы, кг; S

пр

– площадь сечения выработки в проход-

ке, м

; S

вр

– площадь забоя, оконтуриваемая врубовыми шпурами, м

; Р –

вместимость ВВ в 1 м шпура, кг; п – коэффициент, учитывающий тип при-

меняемого вруба, равный для призматического, прямого и щелевого врубов

1, для клинового – 1/2, для пирамидального – 1/3.

Значение q принимают по табл. 7.3 с введением приведённых ни-

же значений поправочного коэффициента k, учитывающих удельный

расход ВВ в зависимости от глубины шпуров h

шп

, м ... 0,75 1,00 1,50 2,00 ≥2,50

k ........... 1,10 1,00 0,90 0,85 0,80

Удельный расход ВВ уточняется в процессе проведения выработ-

ки. Масса заряда отбойного шпура определяется вместимостью заря-

жаемой его части:

отб

= Pl

зф

. (7.23)

Масса врубового шпура Q

вр

принимается на 20 % больше, а окон-

туривающего Q

ок

на 20 % меньше массы ВВ, расходуемой на один от-

бойный шпур.

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

отб отб вр вр ок ок

QQn Qn Qn=++

. (7.24)

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.

319

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 вы-

работки?

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 вы-

соким категориям буримости по ЕНВ, когда использование энергии

взрыва для рыхления и отбойки этих пород становится неизбежным.

Взрывная отбойка пород осуществляется наиболее часто и являет-

ся неотъемлемой частью технологической операции при проходке глу-

боких шурфов. При относительно небольших площадях поперечного

сечения шурфов, а также в зависимости от свойств пересекаемых выра-

боткой 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 не-

большой площадью поперечного сечения показаны на рис. 7.7.

Количество шпуров в комплекте определяют по формуле

1, 27

ρNqSd= , (7.25)

где q – удельный расход ВВ, кг/м ; S – площадь поперечного сечения

шурфа в проходке, м

; γ = 0,60…0,85 – коэффициент заполнения шпу-

ров ВВ; d – диаметр патрона ВВ, м; ρ – плотность ВВ в патронах, кг/м

Удельный расход аммонита 6ЖВ приведен ниже.

Коэффициент крепости

пород, f

1,5 2…3 4…6 7…9 10…14 15…18

Удельный расход ВВ,

кг/м

1,40 1,50 1,92 4,20 4,50 5,00

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

320

Q = Shq, (7.26)

где h – глубина отбойного шпура, м.

Шпуры заряжают вручную. Шпуровые заряды взрывают электри-

ческим 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