Параметры буровзрывных работ.

Основными параметрами буровзрывных работ являются: конструкция шпурового заряда, глубина шпура, коэффициент использования шпура, коэффициент заполнения шпура.

Конструкция заряда. Конструкция заряда определяется расположением патронов ВВ в шпуре, местом нахождения патрона-боевика, длиной и типом забойки. Патрон-боевик – патрон ВВ с введенным детонатором.

При строительстве горных выработок применяют в основном колонковую (удлиненную) конструкцию заряда, при которой длина заряда превышает его диаметр, а патроны ВВ располагаются один за другим вплотную друг к другу

Патрон-боевик может располагаться первым от устья шпура (прямое инициирование) (Рис 4.1.а) или первым от забоя шпура (обратное инициирование) (Рис 4.1.б). При прямом инициировании детонация распространяется от устья шпура, воздействие взрыва на массив породы и раскрытие трещин происходит в направлении к свободной поверхности. Потери энергии и прорыв продуктов детонации через трещины в атмосферу снижает коэффициент использования энергии взрыва, порода в донной части шпура недостаточно разрушается, остаются «стаканы».

При обратном инициировании детонация распространяется от забоя шпура. В этом случае увеличивается время воздействия газов взрыва на породу, возрастает количество энергии, затраченной на разрушение породы, повышается полнота детонации. На основании опытных данных, применение обратного инициирования повышает коэффициент использования шпура на 8 – 10 %, что способствует равномерности дробления породы.

Рис 4.1 Конструкция шпурового заряда.

а- прямое инициирование; б – обратное инициирование.

1 –забойка; 2 – патрон-боевик; 3 – патроны ВВ.

В горных выработках, опасных по газу и пыли, обратное инициирование не применяется, так как продукты взрыва заряда ВВ, выбрасываемые в атмосферу, в этом случае имеют боле высокую температуру, чем при прямом инициировании, и могут вызвать воспламенение газа.

При всех способах инициирования детонатор в патроне-боевике должен быть помещен таким образом, чтобы кумулятивная воронка на дне детонатора была направлена в сторону заряда.

Пространство между зарядом и устьем шпура заполняется инертным материалом – производится забойка шпура.

В момент взрыва часть забойки, примыкающая к заряду ВВ, расклинивается и герметизирует шпур на период взрыва, увеличивая тем самым время воздействия продуктов взрыва на породу, и способствует наиболее полному использованию энергии взрыва. В качестве забойки могут быть использованы песчано-глиняные пыжи, полиэтиленовые ампулы с водой, и пр.

Длина забойки в шпуре нормирована коэффициентом заполнения шпура К_зш :

(4.1)

где: l_з – длина заряда шпура;

l_ш – глубина шпура.

Таблица 4.3

Значения К_зш для горизонтальных выработок

Диаметр патрона, мм	Коэффициент заполнения шпура Кзш для пород с коэффициентом крепости
f = 3 - 9	f = 10 - 20
32; 36	0,3 – 0,6	0,6 – 0,85
	0,3 0,5	0,5 – 0,75

Диаметр шпура. Диаметр шпуров определяется исходя из диаметра патронов ВВ и необходимого зазора между стенкой шпура и патронами ВВ, позволяющего посылать патроны ВВ в шпур без усилий. Резцы и коронки при бурении и заточке изнашиваются, в результате чего уменьшается их диаметр. Поэтому начальный диаметр резцов и коронок применяют несколько большим, чем требуется, и он составляет 41 – 43 мм для патронов ВВ диаметром 36 – 37 мм и 51 – 53 для патронов ВВ диаметром 44 – 45 мм. Диаметр шпура должен быть на 5 –6 мм при расположении патрона-боевика первым от устья шпура, и на 7 – 8 мм при расположении патрона-боевика не первым от устья шпура.

Увеличение диаметра шпуров ведет к увеличению размещаемого в них заряда ВВ, и следовательно, уменьшается число шпуров. Вместе с тем увеличение диаметра шпуров приводит к ухудшению оконтуривания горной выработки, излишнего разрушения породы за проектным контуром, а также отрицательно сказывается на темпах бурения – снижается скорость бурения.

С увеличением диаметра заряда шпуров на контуре выработки возрастает зона разрушения массива и, следовательно, снижается устойчивость пород. Поэтому с уменьшением поперечного сечения выработки целесообразнее применение шпуров малого диаметра. С уменьшением сечения выработки и повышением крепости пород диаметр шпуров и зарядов при прочих равных условиях должен уменьшаться. Поскольку выпускаемые в настоящее время ВВ (детониты) способны с высокой скоростью детонировать в патронах малого диаметра (20 – 22 мм), то очевидна целесообразность применения шпуров уменьшенного диаметра. А при использовании ВВ с невысокой скоростью детонации типа аммонитов в шпурах целесообразно размещать патроны диаметром 32 – 40 мм.

Глубина шпура. Глубина шпуров – параметр проходческих работ, определяющий объем основных операций в проходческом цикле и скорость проведения выработки.

При выборе глубины шпуров учитывают площадь и форму забоя, свойства взрываемых пород, работоспособность применяемых ВВ, тип бурового оборудования, требуемое подвигание забоя за взрыв и др. Желательно, чтобы продолжительность проходческого цикла составляла смену или целое число смен, а при многоцикличной работе в смену заканчивалось целое число проходческих циклов.

При малой (1 – 1,5 м) глубине шпуров увеличивается отнесенное к 1 м подвигания забоя время вспомогательных работ (проветривание. подготовительно-заключительные операции при бурении шпуров и погрузке породы, заряжание и взрывание ВВ и т.д.).

При большой (3,5 – 4,5 м) глубине шпуров снижается скорость бурения шпуров и в конечном итоге увеличивается относительная продолжительность проведения 1 м горной выработки.

Кроме того, при выборе глубины шпура следует учитывать, что при взрывании на больших глубинах от земной поверхности, где взрываемые породы со всех сторон сжаты горным давлением, разрушающее действие взрыва значительно уменьшается.

Глубину шпуров определяют исходя из заданной технической скорости проходки, количества и производительности горнопроходческого оборудования или по нормам выработки.

Зная заданную скорость проходки, можно рассчитать глубину шпура:

, м (4.2)

где: ν – заданная скорость проходки, м/мес;

t_ц – продолжительность цикла, ч;

n_с – число рабочих суток в месяце;

n_ч – число рабочих часов в сутки;

η – коэффициент использования шпура (КИШ).

Коэффициент использования шпура. Коэффициентом использования шпуров называют отношение использованной глубины шпура к первоначальной глубине. При взрыве зарядов ВВ в шпурах порода не отрывается на всю глубину шпуров, часть шпура по глубине не используется и остается в массиве поды, которую принято называть стаканом.

Для определения КИШ для всего комплекта шпуров необходимо замерить глубину всех шпуров и определить среднюю глубину шпура. После взрыва зарядов нужно замерить глубину всех стаканов и определить среднюю глубину стакана, по которой можно найти среднее значение КИШ. Следовательно, для определения среднего значения КИШ необходимо величину среднего подвигания забоя разделить на среднюю глубину шпура.

(4.3)

где: l_з – длина заряда шпура;

l_ш – глубина шпура.

Если задано подвигание забоя за цикл, то среднюю глубину шпура можно определить, разделив подвигание забоя за цикл на среднее значение КИШ.

Величина КИШ зависит от крепости, трещиноватости и слоистости взрываемых пород, площади забоя, числа открытых поверхностей во взрываемом массиве, работоспособности ВВ, глубины шпуров, качества забойки шпуров, очередности взрывания зарядов и других факторов. При правильном определении всех параметров, строгом выполнении технологии ведения взрывных работ величина КИШ должна быть не менее следующих величин.

Таблица 4.4.