Лекция № 9 Параметры взрываемых скважин и конструкции зарядов

К основным параметрам скважин (рис. 9.1) относятся глубина, диаметр и угол наклона скважины. От этих параметров, а также от типа и плотности ВВ, размеров сетки скважин на уступе и порядка взрывания зависит масса заряда, вместимость одного метра скважины, выход взорванной породы с 1 м скважины и конструкции заряда.

Рисунок 9.1 Параметры скважинного заряда; Рисунок 9.2 График зависимости радиуса

зоны регулируемого дробления Rд от диаметра скважины dс 1 и 2 соответственно легко и труднобуримые породы

Глубина скважины Lс (м) определяется высотой взрываемого уступа Ну, углом наклона скважины к горизонту и величины перебура скважины ℓп ниже отметки подошвы уступа:

Lс = Ну/sin + ℓп.

По величине угла различают горизонтальные, наклонные и вертикальные скважины.

В настоящее время в основном применяют вертикальные скважины. Горизонтально расположенные взрывные скважины ( = 0) не нашли пока распространения на карьерах

и используются в частных случаях. Наклонные скважины бурят под углом 60° 85°; при <60° весьма затруднительно ручное заряжание скважин россыпными ВВ. При взрывании наклонных скважинных зарядов, когда β = α, где α – угол откоса уступа, сопротивление породы взрыванию постоянно по высоте уступа, отрыв пород происходит, как правило, по линии скважин, улучшается степень дробления, хорошо прорабатывается подошва уступа, расход ВВ может быть снижен на 5-7%.

Перебур скважины (м) необходим для качественного разрушения пород в подошве уступа и должен составлять

ℓп = (10-15) dс,

где dс – диаметр скважины, м.

Перебур скважины ведет к увеличению объема бурения, нарушению кровли нижнего уступа, вследствии чего в легковзрываемых породах его принимают минимальным. В трудновзрываемых породах при использовании многорядного короткозамедленного взрывания иногда ℓп>15dск. Перебур скважины не производят или даже ее не добуривают до подошвы уступа, если нижележащий уступ представлен пластом полезного ископаемого или пластичными породами.

Длина заряда в скважине ℓвв должна быть максимальной, это улучшает дробление пород. Конструкция заряда при увеличении диаметра скважины ведет к увеличению кусковатости взорванной породы, выхода негабарита и объема переизмельчаемой породы вблизи заряда.

Забойка скважины должна быть плотной, ее длина ℓз (м) – достаточной для предотвращения утечек продуктов взрыва, выброса породы и образования сильной ударной воздушной волны. В то же время ℓз ограничивается по условию возможного удаления заряда ВВ от кровли уступа и размерами зоны нерегулируемого дробления. Обычно

ℓз =(20-35) dс.

Верхний предел относится к чрезвычайно трещиноватым, а нижний – к практически монолитным трудновзрываемым породам. В качестве материала для забойки применяется буровая мелочь, песок, щебень, хвосты обогатительных фабрик с размерами частиц не более 50 мм.

Длина заряда ВВ (м)

ℓвв = Lc - ℓз (0.6—0.85) Lc (0,65—1,0) Ну.

Диаметр скважины должен обеспечивать размещение требуемого заряда ВВ для разрушения заданного объема породы при установленной его длине ℓвв, а также возможно большую зону регулируемого дробления заряда (рис. 9.2). При расчетах диаметра скважины необходимо учитывать расстояние от центра заряда до открытой поверхности, т.е. линию наименьшего сопротивления (л.н.с.) ℓл.н.с.. От диаметра скважины (дм) зависит ее вместимость (кг/м):

Р =7.85d²c∆,

где ∆ - плотность заряжания ВВ в скважине, кг/дм³.

При ручном и механизированном заряжании величина ∆ соответственно равна 0.9 и 1 кг/дм³, а при применении водосодержащих ВВ ∆ = 1.4 и 1.6 кг/дм³ для ручного и механизированного заряжания.

Для определенного вида бурового оборудования и инструмента диаметр скважины является обычно заданной величиной, и применительно к нему и проектному удельному расходу ВВ устанавливают массу заряда и объем породы, подлежащий взрыванию.

Конструктивно скважинный заряд ВВ может быть сплошным или рассредоточенным (рис. 9.2). У последнего основной заряд расположен в нижней части, а один-два дополнительных заряда – в средней и верхней частях скважины, что позволяет уменьшить размеры зоны нерегулируемого дробления и выход негабаритных кусков, особенно в крупноблочных породах.

Рисунок 9.2 Конструкции скважинных зарядов: а – сплошной колонковый; б – рассредоточенный инертной забойкой; в – рассредоточенный воздушным промежутком; 1 и 2 – основной и вспомогательные заряды ВВ соответственно; 3 – забойка; 4 – воздушный промежуток.

В породах легковзрываемых и средней трудности взрывания, когда величина заряда не лимитируется диаметром скважины, используется рассредоточенный заряд с оставлением между отдельными частями его воздушных промежутков, что позволяет добиться увеличения дробления. В нижней части скважины размещают 65-75% заряда; здесь лучше использовать плотные ВВ. Верхний заряд также может рассредоточиваться. Воздушные промежутки создаются только по длине скважины. Кольцевые зазоры (по диаметру) снижают дробящее действие взрыва.

Количество частей заряда и длина воздушных промежутков зависит от минимально допустимой длины забойки, которая в этом случае может быть уменьшена на 20-30%. Обычно длина воздушного промежутка принимается в пределах (0.15—0.40) ℓвв; меньшее значение принимается для более прочных пород. Трудности в применении рассредоточенных зарядов возникают при механизированном заряжании скважин.