Файл: Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие.pdf

от сечения выработки, крепости породы и глубины шпуров могут быть определены по графикам (рис. 101).

При проведении выработок по неоднородной породе по тонким пластам угля (рис. 102, а, б) или рудным жилам (рис. 102, в) и для создания дополнительной поверхности обнажения вначале отбивают и убирают уголь или руду, а затем отбивают породу. Отбойку по­ роды производят шпурами, пробуренными параллельно оси вы­ работки.

В выработках круглого сечения (стволах, тоннелях) шпуры рас­ полагают по нескольким концентрическим окружностям. Вруб со­ стоит из 6—12 шпуров, глубина которых на 15—20 см больше осталь­ ных. Наиболее распространены врубы с параллельными шпурами, обеспечивающими меньший выброс породы вверх. Для зарядов в па­ тронах диаметром 32 мм соотношение между количеством шпуров в окружностях принимают 1 : 2: 3 : 4, для зарядов в патронах диа­ метром 45 мм — 1 : 3 : 6 .

Оконтуривающие шпуры бурят на расстоянии 15—20 см от про­ ектного контура под углом 85—87° в сторону стенок. Концы шпуров, как правило, не выходят за контур сечения ствола.

Расчет параметров взрывания. Исходным в расчете параметров взрывания при проведении выработок является расчетный удельный расход ВВ, зависящий от многих факторов: физико-механических свойств пород, сечения выработки, глубины и диаметра шпуров, типа ВВ и т. д. Удельный расход ВВ определяется по таблице, со­ ставленной для аммонита № 6ЖВ на основе обработки производ­ ственных взрывов (табл. 22). При применении других ВВ пользуются переводными коэффициентами, которые принимают обратно пропор­

и глубину шпуров. Число шпуров по сечению выработки должно быть достаточным с точки зрения эффективного разрушения обурен­ ного объема породы, размещения расчетного заряда ВЁ и правиль­ ного оконтуривания выработки.

Предложено более 20 различных формул для определения числа шпуров на забой. Эти формулы можно разделить на две группы — эмпирические и аналитические. К первой группе относятся формулы

При изменении числа шпуров на забой заряд отдельного шпура пересчитывают по формуле

V 3 — N * ,

где N' — необходимое число шпуров.

Полученную среднюю величину заряда умножают на следующие поправочные коэффициенты: для в р у б о в ы х шпуров на 1,2; для

пород оптимальная глубина шпуров уменьшается, а с увеличением сечения выработки — возрастает. При устойчивых породах эффек­ тивная отбойка может производиться при глубине шпуров 4—4,5 м.

Диаметр шпуров. В настоящее время нет общепризнанных фор­ мул, позволяющих определить оптимальный для данных горнотех­ нических условий проходки диаметр шпуров. Это объясняется тем, что оптимальный диаметр шпуров следует выбирать с учетом следу­ ющих основных факторов: сечения выработки, мощности применя­ емой бурильной машины, типа ВВ, физико-механических свойств пород.

С увеличением диаметра шпуров увеличивается величина раз­

При равенстве коэффициентов заполнения шпуров ВВ их число будет обратно пропорционально отношению квадратов диаметров, т. е.

(IX.5)

Однако эта формула не дает точного ответа, поскольку число врубовых и оконтуривающих шпуров не может быть уменьшено в со­ отношениях, определяемых ею, так как существует предельно ми­ нимальное число шпуров, обеспечивающих нормальное разрушение пород и оконтуривание выработки. Поэтому чем меньше сечение выработки, тем целесообразнее уменьшение диаметра шпуров. При наличии ВВ, способных устойчиво детонировать с высокой скоростью в патронах малого диаметра (20—22 мм), типа детонитов целесо­ образность применения шпуров уменьшенного диаметра увеличи­ вается. В случае применения ВВ с невысокой детонационной спо­ собностью, например предохранительных аммонитов, целесообразно

использовать патроны диаметром 36 — 40 мм, размещая их в шпурах соответствующего диаметра.

С увеличением диаметра шпуров увеличивается неравномерность дробления породы й ухудшается качество оконтуривания выработки. Поэтому даже в вертикальных и горизонтальных выработках боль­ шого сечения целесообразно применять оконтуривающие шпуры уменьшенного диаметра.

Мощность бурильной машины оказывает влияние на скорость обуривания забоя. Приняв скорость бурения обратной квадрату диаметра шпуров, найдем, что продолжительность обуривания забоя постоянна независимо от диаметра шпуров. Скорость бурения мощ­

Рис. 103. Конструкция зарядов при контурном взрывании

диаметра шпуров снижается более резко, в этом случае целесооб­ разно применение шпуров уменьшенного диаметра.

Тип ВВ. Как показывают опытные взрывы на некоторых пред­ приятиях в породах с коэффициентом крепости / > 12 (по шкале проф. М. М. Протодьяконова) целесообразно применение более мощ­ ных, хотя и дорогих ВВ.

Механизированное заряжание шпуров россыпными ВВ способ­ ствует увеличению плотности заряжания с 0,9 до 1,2 г/см3 . Вслед­ ствие этого увеличиваются устойчивость детонации ВВ и вес заряда на единицу длины шпура. В таких случаях целесообразно примене­ ние ВВ с невысокими энергетическими характеристиками типа гранулитов, игданитов и т. д.

Гладкое взрывание является одним из эффективных способов уменьшения разрушений массива за линией зарядов. Сущность его заключается в том, что оконтуривающие шпуры бурят по возмож­ ности ближе к проектному контуру сечения выработки, одновре­ менно уменьшают расстояние между шпурами. При этом достигается почти точное соответствие фактического и проектного контуров вы­ работки. Благодаря меньшему разрушению массива устойчивость выработки увеличивается.

Уменьшение действия взрыва зарядов в оконтуривающих шпу­ рах в глубь массива достигается применением ВВ пониженной мощ­ ности; оставлением большого радиального зазора (15—20 мм) между

патроном ВВ и стенками шпуров; применением специальной кон­ струкции зарядов, представляющих собой деревянный полуцилиндр, на котором рассредоточены (рис. 103, а) или непрерывно располо­ жены (рис. 103, б) полуцилиндры ВВ. Деревянная часть заряда при­ мыкает к массиву.

Некоторый перерасход на бурении вследствие сближенного рас­ положения зарядов компенсируется снижением расходов на крепле­ ние и поддержание выработок.

Гладкое взрывание находит широкое применение при проходке выработок в монолитных породах и при гидротехническом строи­ тельстве, все шире распространяется на рудных и угольных шахтах, а также на карьерах (для заоткоски бортов).

Короткозамедленное взрывание (к. з. в.) при проведении вырабо­ ток. По данным большого объема исследований и производственных наблюдений, к. з. в. по сравнению с замедленным обеспечивает уско­ рение темпов проведения выработок в шахтах, опасных по газу или пыли, так как отпадает необходимость взрывания в несколько прие­ мов. «Едиными правилами безопасности при взрывных работах» раз­ решается при взрывании по углю и смешанным забоям принимать суммарный интервал замедлений 135 мс (номинальное значение 100 мс), а при взрывании породных забоев — 195 мс (номинальное значение 150 мс).

Безопасность применения к. з. в. в шахтах, опасных по газу или пыли, обеспечивается тем, что за время, равное суммарным интерва­ лам замедлений, концентрация метана и пыли в забое может изме­ ниться весьма незначительно. Кроме того, за это время массив не подвергается существенным подвижкам, а следовательно, исклю­ чается возможность обнажения и взрывания открытого за­ ряда.

Однако это требует проведения дополнительных исследований. К. з. в. способствует также уменьшению на .10—20% объема бурения и расхода ВВ вследствие лучшего использования энергии взрыва. Оно обеспечивает лучшее дробление породы в результате более дли­ тельного нахождения породы в напряженном состоянии, уменьше­ ние сейсмического воздействия на массив и лучшее оконтуривание выработки, а также увеличение к. и. ш. на 10—15%.

Благодаря уменьшению заколообразования на забое при к. з. в. в вертикальных стволах на 10—15% сокращается объем породы, убираемой с предварительной разборкой, и на 15—20% сокращается время на обуривание забоя.

Расположение шпуров сохраняется то же, что и при замедленном взрывании, но число шпуров уменьшается на 10—15%.

Установлено, что целесообразный интервал замедления между врубовыми и отбойными шпурами составляет 50—75 мс, а между отбойными и оконтуривающими 15—25 мс. С увеличением крепости пород интервал замедления уменьшается. Увеличенный интервал замедления между врубовыми и остальными шпурами объясняется тем, что время разрушения породы врубовыми зарядами, работа-