Общие принципы ведения работ

Для разрушения горных пород при проведении выработок в породах с f >6—8 применяются взрывные работы.

При проведении выработок взрывным способом выполняют следующие операции: бурение шпуров (и скважин), заряжание и взрывание, проветривание, уборку породы и крепление выработки.

От правильно выбранных параметров взрывания зависят эффективность остальных процессов и технико-экономические показатели проведения выработки в целом.

Взрывание забоя выработки выполняется в соответствии с паспортом буровзрывных работ, в котором указываются: породы, число, диаметр и глубина шпуров, тип вруба, тип ВВ, величина зарядов, схема взрывания, ожидаемые результаты взрыва. При изменении свойств пород паспорт должен уточняться, он также периодически уточняется с учетом результатов взрыва.

При проведении выработок имеется, как правило, одна открытая поверхность — плоскость забоя, к которой перпендикулярно или наклонно бурят комплект шпуров (от 10 до 60). Взрывание комплекта шпуров должно отвечать следующим требованиям:

первоначально необходимо создать взрывом части шпуров дополнительную открытую поверхность, чтобы усилить разрушительное действие остальных зарядов;

разрушить породу в забое выработки на куски требуемых размеров;

навал породы должен быть компактным для эффективной работы погрузочных машин;

при взрывных работах должны быть исключены повреждения крепи и оборудования выработки;

сечение выработки должно быть максимально приближенным к проектному, т.е. должны быть сведены к минимуму недоборы и переборы породы.

Для достижения указанных результатов взрыва в комплекте шпуров при проведении выработки применяют врубовые, отбойные и оконтуривающие шпуры (рисунок 10.1).

Взрыв зарядов во врубовых шпурах (№ 1—№ 4) создает дополнительную (вторую) открытую поверхность в забое и улучшает условия взрывания остальных шпуров. Врубовые шпуры обычно бурят на 0,2—0,3 м глубже остальных, а величина зарядов врубовых шпуров на 15—20 % больше, чем в остальных.

Заряды в отбойных шпурах (№ 5—№ 9) взрываются после врубовых и предназначены для расширения полости, образованной врубом. При малых сечениях выработок отбойных шпуров может и не быть, а при большом сечении отбойными шпурами разрушается большая часть породы в забое.

Рисунок 10.1 - Схема расположения шпуровых зарядов

при проведении выработки

Заряды в оконтуривающих шпурах (№ 10— № 18), взрываются последними и предназначены для придания выработке проектного сечения. Концы оконтуривающих шпуров в крепких породах выступают за контур на 100—150 мм, а в мягких породах располагаются на проектном контуре выработок.

При проведении выработок шпуры глубиной более 2,5 м считаются глубокими, глубиной 1,5—2,5 м—средними и глубиной менее 1,5 м—мелкими.

Коэффициентом использования шпуров (к.и.ш.) называется отношение величины подвигания забоя за один взрыв к средней глубине шпуров. К. и. ш. является одним из основных критериев качества взрыва, правильности выбранной схемы расположения врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров и удельного расхода ВВ. Взрыв считается неудовлетворительным при к. и. ш. менее 0,65—0,7, нормальным при к.и.ш. 0,80—0,9, хорошим—при к. и. ш. выше 0,9. К. и. ш. существенно зависит от размеров врубовой полости, из-за чего выбору схемы расположения врубовых шпуров (типа вруба) придается первостепенное значение.

В выработках прямоугольного, трапециевидного 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 врубовые шпуры располагают так, чтобы они пересекали плоскость трещин под углом, близким к 90°.

Прямые (призматические) врубы образуют шпурами, пробуренными перпендикулярно к поверхности забоя. При этих врубах, как правило, один или несколько шпуров оставляют незаряженными для создания дополнительной открытой поверхности, облегчающей проявление разрушительного действия остальных шпуров.

Схемы различных типов врубов приведены на рисунке 10.2.

а - пирамидальный; б - клиновой; в - призматический; г - щелевой

Рисунок 10.2 - Основные типы врубов, применяемых

при проведении выработок

Области применения прямых и наклонных врубов зависят от глубины шпуров l (м), сечения выработки S, м², коэффициента крепости пород f .

Разработаны новые конструкции прямых врубов с глубокими шпурами, в которых использован эффект взрывной запрессовки свободной от заряда части шпуров, взрываемых с замедлением, а также прямые врубы с дополнительными зарядами, размещенными в шпурах большей глубины и взрываемыми с замедлением. Взрывом этого заряда разрушаемая во врубовой полости зарядами порода выбрасывается из ее пределов.

Оконтуривающие шпуры бурят на расстоянии 15—20 см от проектного контура под углом 85—87° в сторону стенок. В зависимости от горно-геологических условий и условий безопасности шахт и рудников при проходке выработок используются патронированные ВВ различной степени предохранительности и работоспособности.

В качестве средств инициирования применяют ДШ с капсюлями детонаторами и электродетонаторы.

Расчет параметров взрывания

Расчет параметров взрывания сводится к обоснованию и выбору глубины шпуров, определению их необходимого количества, а также величины заряда в них.

Глубина шпуров l_шп зависит от крепости взрываемых пород, сечения выработки, типа применяемого ВВ и принимается из справочных данных. При применении буровых установок глубина шпуров ограничивается ходом подачи бурильной головки и составляет 2,2 - 3,0 м.

Для определения удельного расхода ВВ используют эмпирическую формулу Н.М.Покровского

, (11.1)

где q₁ = 0,1f - расход ВВ при стандартных условиях взрывания;

f - коэффициент крепости породы;

f₀ - коэффициент структуры породы, принимающий следующие значения: вязкие, упругие и пористые породы - 2,0; с неправильным залеганием и мелкой трещиноватостью - 1,4; сланцевые с напластованием, перпендикулярным направлению шпура - 1,3; мелкослоистые - 0,8;

v - коэффициент зажима породы, при одной обнаженной поверхности , при двух обнаженных поверхностях v = 1,1-1,5;

S_вч - сечение выработки в черне, м²;

- коэффициент работоспособности ВВ;

А_ВВ - работоспособность применяемого ВВ, см³;

- коэффициент, учитывающий диаметр патрона ВВ, для патронов диметром 24, 32, 36, 40 и 45 мм соответственно равен 1,33; 1,0; 0,89; 0,8; 0,71.

Общее количество ВВ для отбойки определяется по формуле

, (11.2)

Число шпуров определяется по формуле

, (11.2)

где Δ - плотность ВВ в патронах, кг/м³;

- диаметр патрона ВВ, м;

а - коэффициент заполнения шпуров, который равен 0,4-0,5 при диаметре шпуров 32 и 36 мм и 0,5-0,65 при диаметре шпуров 40-45 мм;

k - коэффициент уплотнения ВВ при заряжании, равный для обычных патронов 1,1 и для надрезанных патронов 1,2.

Средняя величина заряда в шпурах определяется по формуле

(11.3)

Полученную среднюю величину заряда умножают на следующие поправочные коэффициенты — для врубовых шпуров на 1,2; для отбойных шпуров, оконтуриващих, боковых и верхних — на 0,8-0,9 и корректируется с учетом веса одного патрона ВВ (0,2; 0,25; 0,3 кг).

Окончательно общий расход ВВ на цикл взрывания рассчитывается по формуле

, (11.4)

где Q_вр, Q_отб, Q_ок - величина заряда соответственно во врубовых, отбойных и оконтуривающих шпурах;

N_вр, N_отб, N_ок - количество врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров.

Вычисленные параметры проверяют опытными взрывами.