Взрывные технологии подземной отбойки угля

Взрывное разрушение угля в лавах в настоящее время не имеет широкого распространения. Однако на гидрошахтах для увеличения производительности гидромониторов разрушение и ослабление угольных пластов, подсечка угольных целиков тонких пластов крутого падения осуществляются с помощью взрыва. Широкое применение взрывного разрушения угля имеет место при щитовой системе разработки пластов крутого падения большой мощности – более 8 м. Рассмотрим два варианта взрывной отбойки угля в лаве: без машинной подрубки и с машинной подрубкой.

Взрывная отбойка угля без машинной подрубки. Этот метод предусматривает расположение шпуров при мощности пласта ≤1 м в один ряд, а при мощности пласта более 1 м в два ряда наклонно к линии забоя, чтобы обеспечить отбрасывание угля, рис.62. При этом удельный расход ВВ составляет 0,2–0,4 кг/м³. Глубину шпуров выбирают в зависимости от устойчивости пород кровли, а если шпуры бурят под углом, то с учетом угла наклона.

Рис.62. Схема взрывного разрушения угля в лаве:

1 – угольный пласт; 2 – кровля; 3 – почва; 4 – заряженные шпуры.

Продвигание забоя за один цикл при неудовлетворительной устойчивости кровли составляет 0,8–1,0 м, при нормальной – 1,0–1,2 м. Число шпуров на лаву определяется по формулам:

при расположении в один ряд N=L/a;

при расположении в два ряда N=L(1/а₁+1/а₂),

где L – длина лавы (взрываемого участка); а – расстояние между шпурами в ряду; а₁ и а₂ –расстояние между шпурами, расположенными соответственно в первом и втором ряду.

Если расстояние между шпурами в рядах одинаковое, то число шпуров определяют по формуле:

N=L·n/a (n=1,2,3…).

Рекомендуемая величина заряда ВВ на один шпур:

- 0,2–0,4 кг при l_Ш=1,0-1,3 м;

- 0,4-0,6 кг при l_Ш=1,5-1,8 м;

- 0,5-0,8 кг при l_Ш>1,9 м.

Расстояние между шпурами в ряду на антрацитовых пластах находятся в пределах 1,2-1,8 м.

Отбойка угля в лавах с машинной подрубкой (рис.63). При отбойке угля по этой схеме шпуры бурят перпендикулярно поверхности забоя на величину вруба (l_ВРУБ=l_Ш) и заряжают их из расчета удельного расхода ВВ (типа аммонитов ПЖВ-20, Т-19) 0,1-0,2 кг/м³.

Образование ниш в лавах обычно производят с помощью взрывов, средств беспламенного взрывания или применяют отбойные молотки. В результате взрыва может образоваться навес пачки угля (рис.64). Чтобы этого не произошло необходимо l_Ш увеличить на 0,1-0,15 м по сравнению с

величиной l_ВРУБ. В слабых углях рекомендуют выбирать l_Ш=l_ВРУБ – (0,1-0,15).

Рис.63. Схема расположения шпуров в забое при машинной подрубке угля:

1 – угольный пласт; 2 – почва; 3 – шпур с зарядов ВВ; 4 – кровля.

Рис.64. Навес пачки угля:

1 – угольный пласт; 2 – кровля; 3 – почва; 4 – навес пачки угля.

При хорошем отделении угля от кровли расстояние, на котором бурят шпуры от кровли, составляет 10-20 см (при m_ПЛ≥1,2-2,2 м). Расстояние между шпурами в ряду на антрацитовых пластах составляет 1,8-2,5 м. В шахтах, опасных по взрыву газа и пыли отбойка подрубленной пачки угля с применением ВВ представляет опасность. Так как подрубленная пачка под действием собственной массы и давления на нее кровли оседает с образованием трещин, в которых быстро накапливается метан. Заряд, пересекающий трещину, может легко воспламенить взрывчатую смесь. Поэтому в процессе машинной подрубки пачку надежно закрепляют подшашками, рис.65.

Рис.65. Схема закрепления подрубленной пачки угля подшашками.

В шахтах, опасных по газу и пыли, при взрывании в забоях применяют предохранительные ВВ в патронах диаметром 36 – 37 мм; в неопасных шахтах – диаметром 36 – 37 мм, 31 – 32 мм. Для контурного взрывания используют ВВ в патронах диаметром 28 мм. При проходке вертикальных стволов применяют ВВ в патронах диаметром 36 – 37 мм и 44 – 45 мм, для оконтуривания – диаметром 32 мм.

В угольных забоях бурят шпуры на 5 – 8 мм больше диметра патрона ВВ. Диаметр шпуров породных забоев на 3 – 5 мм больше диметра патрона ВВ (допускается 2 – 3 мм). Запрещается бурение шпуров сильно изношенными коронками и резцами, диаметр которых меньше диаметра патрона ВВ. Выбор глубины шпуров производится с учетом площади и формы забоя, свойства взрываемых пород, работоспособности ВВ, типа бурового оборудования, требуемой величины продвигания забоя за один взрыв.

На практике при одной свободной поверхности глубина шпура 1,5 – 3,0 м:

- до 1,8 м в крепких породах (f = 7–20);

- 1,8– 2,2 м в породах средней крепости (f = 4–6);

- 2,2 – 2,5 м в слабых породах (f = 1,5–3,0).

Среднюю глубину шпура в породных забоях в зависимости от величины коэффициента крепости и площади забоя в проходке находят из таблиц. Также из таблиц находят среднюю глубину шпуров в угольных подготовительных забоях с одной открытой поверхностью с учетом коэффициента крепости пород и площади поперечного сечения забоя.

При проведении вертикальных стволов шахт:

- глубина шпуров 3 – 2,6 м при f = 1,5 – 3,0;

- глубина шпуров 2,5 – 2,2 м при f = 4 – 6;

- глубина шпуров 2,1 – 1,5 м при f = 7 – 20.