Масаев Ю.А., Першин В.В. Технология и безопасность взрывных работ в практических задачах

Подождите немного. Документ загружается.

171

терного участка горных пород, отличающегося по своим показа-

телям от предыдущего (или выполнить проверочный расчет для

рассматриваемого участка ствола).

Для взрывных работ при проходке стволов шахт не опасных

по газу и пыли применяют ВВ II класса. Для шахт опасных по га-

зу и пыли допускается применение непредохранительных ВВ при

содержании метана в забое не более 1 % и подтоплении забоя во-

дой не менее чем на 20 см. Взрывание зарядов производится от

сети переменного тока (от специального рубильника) только с

земной поверхности на удалении 50 м от устья ствола.

При вскрытии угольных пластов за 20 м до подхода к нему и

20 м ниже пласта необходимо применять сотрясательное взрыва-

ние, которое предусматривает взрывание постоянным током, ис-

пользование только предохранительных ВВ и подтопление забоя

ствола водой на 20 см считая от самой высокой точки забоя.

Для проходки стволов могут применяться ВВ в патронах

диаметром 32, 36 и 45 мм. Но на практике предпочтение отдают

патронам диаметром 45 мм. Применение такого диаметра патро-

нов по сравнению с диаметром 32 мм позволило: снизить общее

число шпуров в 1,5 раза; уменьшить удельный расход ВВ на 15–

20 % и время заряжания шпуров на 6–8 %; увеличить КИШ на 8–

10 %; снизить объем породы, погружаемой с предварительной

разборкой. К недостаткам относятся менее точное оконтуривание

сечения ствола, снижение скорости бурения шпуров и увеличе-

ние трещиноватости пород вокруг сечения ствола.

172

Для проходки вертикальных стволов рассчитывают те же

параметры БВР, что и для горизонтальных горных выработок, но

определение некоторых параметров имеет свою специфику.

Удельный расход ВВ определяют по формуле проф. Н. М. По-

кровского:







feqq

где q

– нормальный удельный расход ВВ, зависящий от

свойств горных пород, кг/м

(определяется по табл. 5.13 или ори-

ентировочно равен 0,1f); f



– коэффициент структуры породы,

принимается в зависимости от типа горных пород (табл. 5.4);



–

коэффициент зажима породы, зависящий от площади поперечно-

го сечения выработки, глубины шпуров и числа обнаженных по-

верхностей, определяется по формуле

5,6

 ,

таблица 5.13

где S – площадь поперечного сечения ствола в проходке, м

;

е – коэффициент работоспособности ВВ.





380

е ,

173

где χ – работоспособность применяемого ВВ, см

; 380 – работо-

способность эталонного ВВ, см

Определение количества шпуров. Число шпуров в забое

ствола определяется по формуле

ввз

7,12







N ,

где η – коэффициент использования шпуров; d

– диаметр па-

трона ВВ, см;

k – коэффициент заполнения шпуров, определя-

ется как отношение длины заряда (l

) в шпуре к длине (l

шп

)

шпура (k

= l

шп

), и в зависимости от диаметра шпура его зна-

чения приведены в табл. 5.14;

вв



– плотность ВВ в патронах,

г/см

Расчетное число шпуров уточняется проведением серии

опытных взрывов. Рекомендуется принимать одинаковое количе-

ство и единое расположение шпуров, разрабатывая паспорт

БВР для преобладающих и более крепких пород, а удельный за-

ряд регулировать изменением коэффициента заполнения шпуров.

Число шпуров на 1 м

площади забоя в проходке

n  .

174

Таблица 5.13

Характеристика горных пород

Коэффициент

крепости пород

по шкале проф.

М. М. Прото-

дьяконова

Удель-

ный

расход,

кг/м

Очень крепкие кварцитовые песчани-

ки, очень крепкие граниты. Базальт и

другие кристаллические породы. Ис-

ключительные по крепости известня-

ки, песчаники и доломиты

15–20 1,2–1,5

Плотные граниты, кварциты, диори-

ты. Мелкозернистые монолитные

песчаники и известняки

10–15 1,0–1,2

Некрепкий гранит, плотные песчани-

ки и известняки. Колчеданы, крепкие

мраморы и доломиты

8 0,7–0,8

Крепкие песчано-глинистые и песча-

нистые сланцы. Сланцы и глинистые

песчаники. Крепкие глинистые слан-

цы с включением колчедана

4–6 0,4–0,6

Глинистые и углистые сланцы сред-

ней крепости, плотный мергель

2–3 0,2–0,3

Трещиноватые и разрыхленные извест-

няки и доломиты. Слабые глинистые и

углистые сланцы. Антрацит и крепкий

каменный уголь

2 0,15

Таблица 5.14

Диаметр патронов ВВ, мм

Показатели

32,36 45

При коэффициенте крепости

пород по шкале проф. М. М.

Протодьяконова: f = 2–9 0,6–0,7 0,35–0,45

f = 10–20 0,71–0,75 0,45–0,50

Примечание. Во врубовых шпурах коэффициент заполнения

шпура принимается на 10–15 % больше, чем в остальных шпурах.

175

Количество шпуров на 1 м

площади забоя в отечественной

практике применяется от 1,0–1,5 до 2, в зарубежной – от 3 до 4 и

более.

Глубина шпуров. Глубина шпуров – важнейший параметр

буровзрывного комплекса, определяющий подвигание забоя,

трудоемкость и продолжительность проходческого цикла.

На глубину шпуров оказывают существенное влияние фи-

зико-механические свойства пород, приток воды, размеры попе-

речного сечения выработки, тип и мощность бурильных машин,

тип головки буров, диаметр шпура, общая организация работ

буровзрывного комплекса.

Глубина шпуров предопределяет трудоемкость и продолжи-

тельность проходческого цикла и качество взрыва.

Глубина шпуров определяется из условий: горно-

геологических (физико-механические свойства пород, угол зале-

гания, площадь поперечного сечения ствола и др.); технических

(средства бурения, погрузки, число и расположение шпуров в за-

бое, свойства ВВ, расход ВВ, точность оконтуривания проектного

сечения ствола и др.) и организационных (продолжительность

цикла и другие условия, обеспечивающие минимальные затраты

труда, времени и средств, отнесенные к 1 м подвигания забоя).

В общем случае глубина шпуров должна быть такой, при

которой затраты труда, времени и средств на проходку 1 м ство-

ла будут минимальными. При малой (1,5–1,8 м) глубине шпуров

176

увеличивается время на вспомогательные и подготовительно-

заключительные операции.

При глубине шпуров до 5 м увеличивается относительное

время бурения шпуров, снижаются качество их бурения, дроб-

ления горной породы и эффективность использования шпуров.

Влияние глубины шпуров на техническую скорость их бурения

бурильной машиной ПР-25ЛС с Т-образной коронкой диамет-

ром 52 мм при давлении сжатого воздуха 0,6 МПа приведено в

табл. 5.15.

Таблица 5.15

Чистая скорость бурения,

см/мин

Глубина

шпуров, м

f = 3–6 f = 7–10

Коэффициент

относительной

скорости бурения

0,5 47–52 28–32 1,0

1,5 40–45 24–27 0,85

2,5 33–37 21–23 0,70

3,5 25–30 16–19 0,55

4,5 19–22 12–14 0,40

В породах весьма крепких глубина шпура обычно

уменьшается, т.к. в этих условиях резко сказывается снижение

скорости бурения в единицу чистого времени и происходит бы-

страя потеря диаметра шпура. Глубина шпуров при работе по

графику цикличной организации труда определяется продол-

жительностью цикла. С сокращением продолжительности

цикла, при прочих равных условиях, уменьшается глубина

шпуров.

177

В практике определения глубины шпуров существует мно-

жество методик. При их анализе сделан вывод, что методики не

в полной мере учитывают оптимальную глубину шпуров по ка-

честву дробления горных пород и минимальным подготовитель-

но-заключительным и вспомогательным операциям с учетом за-

мены буровых коронок.

Практика сооружения вертикальных стволов показывает,

что при увеличении темпов проходки стволов с 200 до

400 м/мес. прямо пропорционально увеличивается глубина

шпуров от 2,15 до 4,5 м.

При применении стволопроходческих комплексов, в кото-

рых для бурения шпуров применяются установки типа БУКС, а

крепление осуществляется с применением передвижной опа-

лубки по совмещенной технологической схеме, глубина шпу-

ров должна быть предельной – 4,5 м. Исключение могут со-

ставлять случаи, когда абразивность горных пород не позволяет

осуществить бурение одного шпура одной коронкой. К таким

породам могут быть отнесены породы VI–VII классов абразивно-

сти по Л. И. Барону и А. В. Кузнецову.

В зависимости от применяемой технологической схемы

проходки ствола средняя глубина шпуров определяется из усло-

вия заданной продолжительности проходческого цикла. Оконча-

тельное определение глубины шпуров принимается с учетом

возможностей применяемого бурильного оборудования.

178

При проведении скоростных проходок среднюю глубину

шпуров можно определить по установленной скорости:





ТV

цм

шп

где V

– заданная месячная скорость проходки, м/мес.; Т

– про-

должительность цикла, ч; m – число часов в сутки, в течение ко-

торых производятся работы по проходке ствола, ч; n – число ра-

бочих дней в месяце по проходке ствола;  – коэффициент ис-

пользования шпуров.

Глубину отбойных и оконтуривающих шпуров принимают

равной средней расчетной глубине шпуров, а врубовые шпуры

бурят на 15–20 % больше средней глубины.

Определив среднюю глубину шпуров, выполняют комплек-

тацию процесса соответствующим оборудованием, технологией и

организацией работ, чтобы все проходческие операции были

выполнены в заданное время цикла.

Установлено, что трудоемкость бурения шпуров с учетом

вспомогательных операций имеет минимальное значение при

глубине шпуров l

= 3Î4 м.

При расчете паспортов БВР необходимо определить глуби-

ну врубовых шпуров, дифференцировав их для различных

горно-геологических условий, с учетом двух поверхностей об-

нажения. Это делается при рассредоточении врубовых шпуров по

179

двум или трем окружностям. Глубина шпуров первой окружно-

сти определяется:

зах

вр

ll  ,

где l

зах

– величина заходки, равная высоте опалубки, м.

Глубина врубовых шпуров второй окружности

1вр

1врзах

рв

9,0







 l

где η

– коэффициент использования врубовых шпуров первой ок-

ружности.

Глубина шпуров должна быть равной или несколько

больше величины заходки, т.е.

захшп

03,1 ll



Схема расположения шпуров. Расположение шпуров по

площади забоя ствола имеет важное значение и совместно с дру-

гими параметрами предопределяет качество взрывных работ.

Оно зависит от физико-механических характеристик пересе-

каемых пород, типа применяемых бурильных машин и бурового

180

инструмента, типа ВВ и СИ, заданной величины подвигания за-

боя за взрыв и других факторов.

В стволах круглой формы шпуры располагают по кон-

центрическим окружностям при горизонтальном или пологом

залегании слоев.

При проходке стволов в породах с крутым залеганием

оконтуривающие шпуры располагают по окружностям, а врубо-

вые и отбойные – рядами.

Количество окружностей в зависимости от диаметра и

прочностных свойств горных пород может быть от трех до пяти-

шести.

Шпуры в зависимости от назначения, очередности взрыва-

ния и местоположения в забое делят на: врубовые – в стволах

располагают в средней части и взрывают первыми, служат для

образования второй плоскости обнажения; оконтуривающие –

располагают по контуру поперечного сечения ствола и взрывают

последними; отбойные (вспомогательные) – располагают между

врубовыми и оконтуривающими и взрывают после врубовых.

Врубовые шпуры. В зависимости от положения шпуров в

пространстве по отношению к плоскости забоя и форме ворон-

ки, которая образуется после взрыва врубовых шпуров, разли-

чают следующие основные схемы врубов: конусные, клиновые,

призматические.

В породах средней крепости рекомендуется применять ко-

нусный вруб, образуемый 6–9 шпурами, располагаемыми по ок-