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

Подождите немного. Документ загружается.

391

12.2. Мероприятия, снижающие негативные экологические

последствия разработки месторождений

К основным мероприятиям по снижению загрязнения воздушной

среды рудничным воздухом, выдаваемым на поверхность из горных вы-

работок при подземной разработке, относят: обеспыливание производ-

ственных процессов (бурение, отбойка и погрузка пород), дегазацию

угольных пластов с утилизацией каптируемого метана, предотвращение

возгорания и тушение пожаров на терриконах, борьбу с ветровой эрози-

ей породных отвалов.

Снижение загрязнения надкарьерного воздуха при открытой раз-

работке месторождений достигается посредством следующих меро-

приятий: увлажнение породных массивов перед производством массо-

вых взрывов, совершенствование используемых ВВ и технологии

взрывных работ и, в частности, производство их при наиболее благо-

приятных метеорологических условиях, совершенствование очистки от

вредных продуктов выхлопных газов машин с двигателями внутреннего

сгорания, уменьшение пылеобразования на автомобильных карьерных и

отвальных дорогах, пылеподавление при производственных процессах

(бурение, погрузка, разгрузка и транспортирование пород) и предот-

вращение ветровой эрозии пород в отвалах и бортах карьеров.

Сточные воды шахт и карьеров подлежат очистке, методы очист-

ки основаны на физических, физико-химических, химических и биохи-

мических процессах.

К физическим процессам относят осветление воды, достигаемое

путем отстаивания и фильтрации. Интенсификация отстаивания и фильт-

рации обеспечивается при физико-химических процессах за счёт добав-

ления в очищаемую воду коагулянтов или фаокулянтов, вызывающих

преобразование мелкодисперсной взвеси в относительно крупные хло-

пья, которые выпадают в осадок или задерживаются на фильтрах.

К химическим процессам очистки относят нейтрализацию кислых

шахтных вод гашеной известью, известняками или мелом, из биохими-

ческих процессов упомянем об обеззараживании шахтных вод хлорной

известью или озонированием.

При больших объемах технологических вод, например, при драж-

ной разработке россыпных месторождений, применяют схемы замкну-

того водоснабжения. При использовании таких схем сточные воды

очищают в прудах-отстойниках и перекачивают в дражный разрез, они

составляют основную часть технологических вод. Замкнутое водоснаб-

жение дражных полигонов обеспечивает снижение загрязнений поверх-

ностных вод и изменение их режимов.

392

При открытой разработке водообильных рудных и угольных месторо-

ждений снижение объемов работ по осушению и предотвращение значи-

тельных изменений режимов подземных и поверхностных вод можно обес-

печить посредством сооружения в породных массивах по периферии карьер-

ного поля противофильтрационных завес (водонепроницаемых диафрагм).

Негативные последствия нарушений земной поверхности при раз-

работке месторождений снижаются или устраняются в процессе прове-

дения рекультивационных работ. При этом основными направлениями

рекультивации являются сельскохозяйственное, лесохозяйственное, во-

дохозяйственное строительное и рекреационное.

Объектами сельскохозяйственной горно-технической рекультива-

ции становятся преимущественно невысокие платообразные отвалы

вскрышных пород, а также неглубокие впадины, расположенные в рай-

онах развитого сельскохозяйственного производства.

Наиболее широким распространением пользуется лесохозяйcтвенная

рекультивация породных отвалов различных форм и размеров, распо-

ложенных в лесных или сельскохозяйственных районах. Работы по гор-

но-технической рекультивации водохозяйственного направления осу-

ществляют при восстановлении участков земной поверхности, на кото-

рых располагаются открытые горные выработки – карьеры и траншеи.

Целью этих работ является сооружение водоемов различного назначе-

ния, в том числе рыбохозяйственных.

Горно-техническую рекультивацию строительного и рекреацион-

ного направлений выполняют в основном в промышленных и густона-

селенных районах. Целью строительной рекультивации является соору-

жение площадок для промышленного и жилищного строительства; при

рекультивации рекреационного направления создают зоны отдыха и

спортивные объекты в районах городов и промышленных центров.

При больших объемах рекультивационных работ на горных пред-

приятиях их выполнение предпочтительно поручать специализирован-

ным организациям или подразделениям, при этом эффективность выпол-

нения работ в значительной степени определяется наличием мощных

горных и транспортных машин, а также специального оборудования.

Комплекс природоохранных мероприятий при проведении горно-

разведочных работ невелик, однако их значение, особенно в районах с

развитым сельскохозяйственным или лесохозяйственным производст-

вом, весьма существенно. Разведочные канавы после проведения необ-

ходимой обоснованности по геологической документации подлежат ли-

квидации – полной засыпке. Трудоемкость ликвидационных работ зави-

сит от параметров канав, степени и вида механизации и расположения в

процессе проходческих работ временных породных отвалов.

393

Засыпка канавы неплодородным слоем из торцовых или средин-

ных отвалов так же, как и последующее размещение плодородной поч-

вы (из ленточных отвалов), осуществляется бульдозером. С целью наи-

более полного уплотнения засыпка канавы неплодородным слоем про-

изводится послойно.

Неглубокие шурфы при ликвидации практически полностью за-

сыпают породой, выданной при их проходке и временно складирован-

ной в отвале возле устья выработки; глубокие – частично. Стволы раз-

ведочных шахт и штольни с развитой системой подземных выработок

обычно не ликвидируют, а консервируют или передают непосредствен-

но горным предприятиям.

Породные отвалы разделяют на временные и постоянные. Первые

ликвидируются при засыпке разведочных канав и неглубоких шурфов,

вторые сохраняются на поверхности в течение длительного времени.

Основными операциями горно-технической рекультивации отвалов

являются: выполаживание откосов, планировка верхней поверхности и

перекрытие (если это необходимо) сформированной поверхности слоем

плодородных пород. Наиболее трудоёмкой операцией является выпола-

живание откосов, которое производится для повышения эрозионной ус-

тойчивости и биологической продуктивности поверхностей отвала и мо-

жет осуществляться землеройной техникой и взрывом. Сущность

взрывного выполаживания откосов заключается в удалении породы с

верхней части отвала и перемещении этой породы в его основание с по-

мощью энергии направленного взрыва. Этот способ приемлем преиму-

щественно для выполаживания отвалов нескальных пород при помощи

буро-взрывных скважин. На верхней поверхности отвала бурят скважи-

ны рядами параллельно бровке откоса. Глубина скважин в каждом ряду

устанавливается с учётом обеспечения при взрыве проектируемого угла

наклона откоса. Эта глубина может определяться графически или рас-

считываться по формуле

/2[1 tgβ(ctgα 2/ )]hH lH=− = , (12.1)

где h – глубина вертикальных скважин в ряду, м; H – высота отвала, м; l –

расстояние ряда скважин от бровки откоса, м; α – угол откоса отвала,

градус; β – угол выполаживания, градус.

Расстояние от бровки откоса до первого ряда скважин выбирают

минимальным по условию безопасности ведения буровых работ. Рас-

стояние до каждого последующего ряда определяется исходя из расчёта

массы зарядов.

При необходимости разрыхления слежавшихся пород в верхней

части формируемой поверхности откоса (для подготовки её к биологи-

394

ческой рекультивации) скважины бурят с перебуром по отношению к

запроектированной выположенной поверхности откоса. Перебур со-

ставляет 0,5…0,8 м.

Если есть соответствующее буровое оборудование, то скважины

целесообразно бурить наклонными. При бурении в первом ряду верти-

кальных скважин для увеличения их вместимости устраиваются котло-

вые полости. Во взрывных скважинах, пробуренных без перебуров, раз-

мещают сосредоточенные (котловые) или колонковые заряды сброса. В

скважинах с перебурами размещаются комбинированные заряды: в

верхней части – заряд сброса, в нижней – заряд рыхления. Расчётное

расстояние перемещения породы (м)

/3 4 (ctgα ctgβ)lH=−+

, (12.2)

Удельный расход ВВ (кг/м

0 п

υρ / 7200q

, (12.3)

где υ

– предельная скорость разлета породы, м/с; ρ

– плотность пород

в отвале, кг/см

В зависимости от высоты отвалов рекомендуются следующие пре-

дельные углы наклона откосов: при высоте отвала H = 5 м угол откоса β не

должен превышать 18°, при H = 10 м – β = 17°, при Н = 20 м – β = 16° (отвалы

высотой более 10 м при геолого-разведочных работах формируются редко).

Кроме выполаживания откосов при рекультивации платообразных

отвалов целесообразно осуществлять планировку их верхней части по-

верхности. В сельском хозяйстве при рекультивации планировочные

работы проводятся в обязательном порядке.

Если биологические характеристики пород, складированных в от-

валах, удовлетворительны, то во многих случаях в лесном хозяйстве по-

крытие поверхности отвалов почвенным слоем не производится. В уда-

лённых малонаселенных районах на рекультивированной поверхности

производятся посадки кустарников и деревьев.

Контрольные вопросы

1. Как сохранить плодородный слой почвы при проведении разве-

дочных выработок?

2. Опишите операции, осуществляемые при горно-технологической

рекультивации отвалов.

3. Как можно применить буровзрывные работы при рекультивации

отвалов?

395

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВ – взрывчатые вещества;

СИ – средства инициирования;

ВМ – взрывчатые материалы;

КД – капсюль-детонатор;

ЭД – электродетонатор;

ЗПБ – зажигательный патрон бумажный

ЭЗПБ – электрозажигательный патрон бумажный

ДШ – детонирующий шнур;

ОША – огнепроводной шнур асфальтовый;

ГРР – геолого-разведочные работы;

ИВС – импульсно-волновое воздействие;

ГОС – горюче-окислительный состав;

БВР – буровзрывные работы;

ВР – взрывные работы;

ПП – перфоратор переносной;

ПК

– перфоратор колонковый;

ПТ – перфоратор телескопный;

ПДК – предельно допустимые концентрации;

УВТ – ударно-волновой трубки;

ППР – план производства работ;

л.н.с. – линия наименьшего сопротивления;

у.в.в. – ударная воздушная волна;

к.з.в. – короткозамедленное взрывание;

к.и.ш. – коэффициент использования шпура;

с.п.п. – сопротивление по подошве уступа;

ПВР – прострелочно-взрывные работы;

БРТТ – баллиститное ракетное твёрдое топливо;

В и ВТ – вооружения и военная техника;

ТГК

– труборез герметичный кумулятивный;

КВП – кольцевой взрывной пакер;

ГИРС – геофизические исследования и работы в скважинах;

ВП – взрывной пакер;

ЗПК – заряд перфораторный кумулятивный;

ТКО – торпеда кумулятивная осевая;

ТДШ – торпеда из детонирующего шнура;

ПГД – пороховой генератор давления;

АДС – аккумулятор давления скваженный.

396

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аренс В.Ж. Грани горной науки. – М.: Издательство Московского гор-

ного института, 1992.

2. Аренс В.Ж., Вылегжанин А.Н. Российское горное законодательство:

документы и комментарии. – М.: Недра. 1996.

3. Безопасность при взрывных работах: сборник документов / кол. авт.

Вып. 1. Серия 13. – 2-е изд. – М.: Федеральное унитарное предприятие

«Научно-технический центр по безопасности

в промышленности Гос-

гортехнадзора России», 2007.

4. Брылов С.А., Грабчак Л.Г., Комащенко В.И. и др. Охрана окружающей

среды: учебник. – М.: Высшая школа, 1985.

5. Брылов С.А., Грабчак Л.Г., Комащенко В.И. Горноразведочные и буро-

взрывные работы: учебник. – М.: Недра, 1989.

6. Брылов С.А., Грабчак Л.Г., Комащенко В

.И. и др. Взрывные работы

при разведке полезных ископаемых – М.: Недра, 1985.

7. Вайншток С.М., Гумеров А.Г., Калинин В.В. и др. Взрывные работы на

магистральных нефтепроводах и нефтепродуктопроводах. – М.: Недра –

Бизнес-центр, 2006.

8. Ганопольский М.И., Барон В.Л., Белин В.А. и др. Методы ведения

взрывных работ.

Специальные взрывные работы: учебник. – М.: Изда-

тельство московского горного университета, 2007.

9. Глоба В.М. Буровзрывные работы при строительстве магистральных

трубопроводов и подземных хранилищ: учебник. – М.: Недра, 1984.

10. Голик В.И., Брюховецкий О.С., Габараев О.З. Технологии освоения ме-

сторождений урановых руд. – М.: Издательство МГИУ, 2007.

11. Грабчак Л.Г., Брылов С

.А., Комащенко В.И. Проведение горноразве-

дочных выработок и основы разработки месторождений полезных ис-

копаемых: учебник. – М.: Недра, 1988.

12. Грабчак Л.Г., Малышев Ю.Н., Комащенко В.И. и др. Проведение гор-

норазведочных выработок и основы разработки месторождений полез-

ных ископаемых: учебник – М.: Академия горных наук, 1997.

13. Грабчак Л.Г.,

Багдасаров Ш.Б., Иляхин С.В. и др. Горноразведочные

работы: учебник. – М.: Высшая школа, 2003.

14. Комащенко В.И., Носков В.Ф., Исмайлов Т.Т. Взрывные работы: учеб-

ник – М.: Высшая школа, 2007.

15. Комащенко В.И. Взрывное и механическое разрушение мерзлых пород:

учебное пособие. – М.: МГРИ,1984.

397

16. Комащенко В.И., Носков В.Ф., Лебедев А.И. Буровзрывные работы:

учебник. – М.: Недра, 1995.

17. Кутузов Б.Н. Взрывные работы: учебник. – М.: Недра, 1988.

18. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ. В 2-х ч. Ч. 1. Разруше-

ние горных пород взрывом. – М.: Издательство «Горная книга», 2007.

19. Лабораторные и практические работы по

разрушению горных пород

взрывом / Б.Н. Кутузов, В.И. Комащенко, В.Ф. Носков и др. – М.: Не-

дра, 1982.

20. Лукьянов В.Г., Громов А.Д. Проведение горноразведочных выработок:

учебное пособие – М.: Недра, 1986.

21. Лукьянов В.Г., Громов А.Д. Проведение горно-разведочных выработок:

учебник. – М.: Недра, 1999.

22. Лукьянов В.Г.,

Грабчак Л.Г., Рогов В.Ф. Проведение горизонтальных

горноразведочных выработок скоростным методом: справочное посо-

бие. – М.: Недра, 1989.

23. Лукьянов В.Г., Громов А.Д., Пинчук Н.П. Технология проведения гор-

но-разведочных выработок: учебник. – Томск: Издательство Томского

государственного университета, 2004.

24. Лукьянов В.Г. Альбом технологических карт скоростного проведения

горизонтальных горноразведочных выработок

. – Томск: Издательство

Томского государственного университета, 1982.

25. Лукьянов В.Г., Шмурыгин В.А., Зленко В.С. Применение энергии

взрыва при строительстве и эксплуатации магистральных нефтепрово-

дов // ТЭК и ресурсы Кузбасса. – 2007. – №3.

26. Носков В.Ф., Комащенко В.И., Жабин Н. Буровзрывные работы на от-

крытых и подземных разработках: учебник. – М.: Недра, 1982.

27. Матвейчук В.В., Чурсалов В.П. Взрывные работы: монография. – М.:

Академический проспект, 2002.

28. Першин В.В. Организация строительства горных выработок: моногра-

фия. – М.: Недра, 1992.

29. Справочник взрывника / под ред. Б.Н. Кутузова. – М.: Недра, 1988.

30. Щукин А.А. Взрывные работы в сейсморазведке и глубоких скважи-

нах: учебное пособие. – Томск: Издательство

Томского политехниче-

ского университета, 1992.

31. Щукин А.А., Шмурыгин В.А. Взрывные и другие работы в скважинах:

учебное пособие / под ред. В.Г. Лукьянова. – Томск: Издательство Том-

ского политехнического университета, 2006.

32. Шехурдин В.К., Несмотряев В.И., Федоренко П.И. Горное дело: учеб-

ник. – М.: Недра, 1987.

398

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................3

Раздел I. БУРОВЫЕ РАБОТЫ.................................................................................6

ГЛАВА 1. РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

ПРИ БУРЕНИИ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН (шпуров) .........................6

1.1. Ударное бурение ..............................................................................................16

1.1.1. Ударно-перфораторное бурение..................................................................17

1.1.2. Конструкция пневматического перфоратора .............................................18

1.1.3. Типы пневматических перфораторов..........................................................24

1.1.4. Манипуляторы...............................................................................................34

1.1.5. Ударный буровой инструмент .....................................................................42

1.1.6. Пневмоударное бурение...............................................................................51

1.1.6.1. Конструкция бурового агрегата................................................................52

1.1.6.2. Перспективы ударного бурения................................................................60

1.1.6.3. Увеличение мощности пневматических ударных машин......................60

1.1.6.4. Разработка полнопогружных буровых машин........................................62

1.1.7. Механизация и автоматизация ударного бурения .....................................63

1.1.8. Совершенствование бурового инструмента...............................................69

1.2. Вращательное бурение ....................................................................................70

1.2.1. Свёрла.............................................................................................................71

1.2.2. Колонковые свёрла........................................................................................74

1.2.3. Станки с гидравлической подачей ..............................................................77

1.2.4. Станки с пневматической подачей..............................................................80

1.2.5. Станки с винтовой подачей..........................................................................80

1.2.6. Станки с кремальерной подачей..................................................................80

1.2.7. Перспективы вращательного бурения ........................................................81

1.3. Вращательно-ударное бурение .......................................................................85

1.3.1. Конструкция буровой установки ................................................................88

1.3.1.1. Ударно-вращательные механизмы...........................................................88

1.3.2. Перфораторы с независимым

вращением бура..........................................91

1.3.3. Подающие механизмы буровых установок................................................93

1.3.4. Буровой инструмент......................................................................................95

1.3.5. Перспективы вращательно-ударного бурения ...........................................99

1.4. Ударно-вращательное бурение.....................................................................101

1.5. Немеханические способы бурения ...............................................................103

1.6. Улучшение условий труда при бурении......................................................109

1.6.1. Технические средства и технология пылеподавления при бурении......110

1.6.2. Технические средства для борьбы с шумом

и вибрацией при бурении...........................................................................114

1.7. Машины для производства сжатого воздуха, электроагрегаты

и воздухопроводные сети..............................................................................118

1.8. Организация работ при бурении шпуров и скважин..................................123

399

Раздел II. ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА И ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА В СРЕДЕ ......127

ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВЗРЫВА

И ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА ........................................................127

2.1. Краткий обзор истории развития взрывного дела...................................127

2.2. Понятие о взрыве и взрывчатых веществах.............................................134

2.3. Детонация взрывчатых веществ................................................................144

2.4. Общие положения о работе и балансе энергии при взрыве.

Энергетические характеристики взрыва...................................................153

2.5. Экспериментальные характеристики взрыва...........................................161

2.6. Факторы, влияющие на

скорость детонации зарядов ВВ.......................182

2.7. Характеристика ВВ.....................................................................................183

Глава 3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВВ........................................................................185

3.1. Классификация ВВ. Основные требования к промышленным ВВ........185

3.2. Индивидуальные взрывчатые химические соединения.

Инициирующие ВВ.....................................................................................194

3.3. Смесевые взрывчатые химические соединения ......................................197

3.4. Промежуточные детонаторы. Кумулятивные заряды.............................207

3.5. Средства беспламенного взрывания .........................................................213

3.6. Промышленные ВМ на основе утилизированных боеприпасов............214

3.7. Выбор типа ВВ и условий их рационального

применения ....................219

Глава 4. СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ИНИЦИИРОВАНИЯ

ПРИ ВЗРЫВАНИИ................................................................................222

4.1. Классификация способов взрывания ........................................................223

4.2. Огневое взрывание......................................................................................223

4.3. Электрическое взрывание ..........................................................................226

4.3.1. Испытание и параметры электродетонаторов...................................233

4.3.2. Источники тока для электрического взрывания ...............................236

4.4. Средства электроогневого инициирования..............................................240

4.5. Взрывание с помощью детонирующего шнура .......................................241

4.6. Неэлектрические системы взрывания.......................................................244

4.7. Электровзрывание.......................................................................................247

4.8. Система взрывания с электронным замедлением ...................................247

4.9. Система лазерного инициирования ..........................................................247

ГЛАВА 5.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАБОТЕ

С ВЗРЫВЧАТЫМИ МАТЕРИАЛАМИ ...........................................249

5.1. Персонал для производства и руководства взрывными работами ........250

5.2. Хранение, учёт и выдача взрывчатых материалов..................................253

5.3. Транспортировка и переноска ВМ к месту

работы. Уничтожение ВМ .........................................................................262

5.4. Безопасные расстояния и основные правила безопасности

при ведении взрывных работ.....................................................................268

400

ГЛАВА 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА..........................274

6.1. Классификация зарядов ВВ .......................................................................274

6.2. Действие взрыва заряда ВВ в воздухе ......................................................276

6.3. Действие взрыва в массиве горных пород ...............................................280

6.4. Одновременное действие группы зарядов ВВ в горной породе ............288

6.5. Действие взрыва в условиях бокового зажима........................................293

6.6. Методы регулирования действия взрыва зарядов ВВ

на горную породу........................................................................................294

6.7. Кумулятивное действие зарядов ВВ.........................................................300

Раздел III. ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ В ГЕОЛОГОРАЗВЕДКЕ

И ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ........................................................302

ГЛАВА 7. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ

И РАСЧЁТА ЗАРЯДОВ ВВ...............................................................302

7.1. Методы взрывных работ ............................................................................302

7.2. Взрывание на выброс и рыхление при проходке

геолого-разведочных канав и траншей.....................................................310

7.3. Взрывные работы при проведении подземных горных выработок.......313

7.4. Взрывные работы при проходке шурфов и стволов ...............................319

7.5. Взрывные работы при

проходке восстающих .........................................323

ГЛАВА 8. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ........................................326

8.1. Особенности взрывания мёрзлых пород ..................................................326

8.2. Контурное взрывание .................................................................................328

8.3. Взрывные работы при строительстве горных и геолого-разведочных

предприятий.................................................................................................332

ГЛАВА 9. УПЛОТНЕНИЕ СЖИМАЕМЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

ДЕЙСТВИЕМ ВЗРЫВА.....................................................................339

9.1. Расчёт зон уплотнения при взрыве заряда ...............................................339

9.2. Проведение выработок и полостей в грунтах и скальных породах

взрывным методом......................................................................................341

9.3. Взрывные работы при

уплотнении и рыхлении грунтов,

посадке насыпей..........................................................................................348

Раздел IV. ПРОСТРЕЛОЧНО-ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ В СКВАЖИНАХ

И ЯДЕРНЫЕ ВЗРЫВЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ ........................351

ГЛАВА 10. ПРОСТРЕЛОЧНО-ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ В СКВАЖИНАХ .....351

10.1. Использование взрывов при бурении скважин

и ликвидации аварий................................................................................352

10.2. Использование ВВ и порохов при испытании, освоении

и эксплуатации скважин ..........................................................................355

10.3. Работы по улучшению проницаемости пласта......................................358

10.4. Торпедирование скважин

и конструкции торпед..................................363

10.5. Разрыв пласта пороховыми генераторами давления.............................365

10.6. Очистка фильтров взрывом в водозаборных скважинах ......................366