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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 181

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Наклонные скважины, пробуренные параллельно откосу, обеспе­ чивают получение одинаковой л. н. с. по всей высоте уступа. Наибо­ лее широко применяют наклонные скважины диаметром 100—150 мм. Диаметр наклонных скважин определяется техническими возмож­ ностями бурения, поэтому на уступе любой высоты можно применять скважины желаемого диаметра. Это особенно ценно в трудновзрываемых породах, где при вертикальных скважинах образуется большой выход негабарита. Так, в результате применения на карьерах Первоуральского титаномагнетитового рудника наклонных скважин диаметром 100 мм вместо вертикальных диаметром 200 мм удалось снизить выход негабарита с 35—40 до 7—10%. Откос уступа при наклонных скважинах сохраняется значительно лучше и практи­ чески исключаются заколы за линией скважин.

Широкое внедрение наклонного бурения на карьерах пока сдер­ живается из-за недостаточного количества высокопроизводительных буровых станков 2СБШ-200Н, СБІП-250МН, СБУ-160, СБУ-200.

Применение наклонных скважин целесообразно в следующих

случаях:

п р и в з р ы в а н и и к р у п н о б л о ч н ы х

п о ­

р о д н а н е б о л ь ш и х к а р ь е р а х , о с о б е н н о

п р и

б о л ь ш о й в ы с о т е у с т у п а ; п р и в з р ы в а н и и в ы с о ­ к и х у с т у п о в ; п р и с е л е к т и в н о й в ы е м к е , к о г д а

к о н т у р ы р у д н о г о т е л а н а к л о н н ы ;

п р и з а о т -

к о с к е б о р т о в

к а р ь е р о в .

 

К недостаткам применения наклонных скважин относится труд­ ность их заряжания порошкообразными ВВ, особенно при угле на­ клона оси скважины меньше 65°. При взрывании вблизи обуренного массива значительная часть наклонных скважин, особенно диаме­ тром 100—150 мм, теряется вследствие вывалов кусков из их стенок и частичного или полного перекрытия их сечения. При этом практи­ чески исключается возможность чистки скважин с помощью бурового станка.

Расчет параметров расположения наклонных скважин основы­ вается на тех же принципах, что и вертикальных скважин: л. н. с. принимают равным 25-f-45d, коэффициент сближения наклонных скважин 0,8—1. Расчетный удельный расход ВВ принимают на 5— 15% ниже, чем при вертикальных скважинах. Перебур наклонных скважин, равный 5~^10d, меньше чем для вертикальных скважин, что в меньшей степени затрудняет обуривание нижерасположенного уступа.

К. з. в. скважинных зарядов. Наиболее распространены следу­ ющие схемы однорядного к. з. в.: ч е р е з о д н у с к в а ж и н у ,

в о л н о в а я

и п о с л е

д о в а т е л ь н а я . При взрыве через

одну скважину

(рис. 116) и

по волновой схеме в массиве образуются

дополнительные обнаженные поверхности, облегчающие действие последующих зарядов. При последовательной схеме даются замедле­ ния на каждую скважину относительно соседней. Эта схема обеспе­ чивает хорошее дробление и минимальную ширину развала взор­ ванной породы.


Применение однорядного к. з. в. обеспечивает:

у м е н ь ш е н и е

з а к о л о в

з а л и н и е й

с к в а ж и н ,

у м е н ь ш е н и е

ш и р и н ы р а з в а л а в з о р в а н н о й п о р о д ы , у л у ч ­ ш е н и е д р о б л е н и я п о р о д ы . Однако при однорядном к. з. в. нельзя достигнуть резкого улучшения дробления массива вследствие сильной трещиноватости его участков, прилегающих к поверхности уступа. При однорядном взрывании большая часть негабарита образуется из породы наружной части уступа.

Применение многорядного взрывания уступов исключает выход негабарита из наружной части забоя во втором и последующих рядах, поскольку к моменту взрыва этих рядов трещины от предыдущих

взрывов не успевают раскрыться до размеров,

препятствующих

распространению

волн

напря­

35

О

35

 

О

35

О

35

жений

по

массиву.

Важным

 

фактором

улучшения

дробле-

*

А .

*

/ \

*

Л.

 

ния породы является

соударе-

1 1 М 1 11 1 Ч М 11 М 1 1 ' 11 11

г 11ГгГ Т ф "

ние кусков в процессе движе-

^

 

 

 

 

 

 

 

ния их при взрыве.

 

JO

35

О

 

35

5/7

35

О

Оптимальное

время замед-

 

*

/ * \

 

 

*

*

/ * \

ления между соседними заря-

1 г і' і' і' і ' і ' і 1 1 1 1' і' 11 11 11 ІЧ11 М1

дами или рядами изменяется в

/j

 

 

 

 

 

 

 

пределах 15—50 мс. С увеличе-

О

 

Ж

 

7Ц

Ш

135

150

нием крепости породы интервал

, / Х

 

 

 

 

 

 

..

замедлении уменьшается.

' 1 1

' 1

1 1 1

1

1 1 1

1 1

Ч I I

Средний расчетный удельный

Рис. 116. Однорядное

к. з. в.:

раСХОД ВВ ПрИНИМаеТСЯ на 15—

а через

одну; б — волновая;

в — последо-

20% ВЫШе, ЧЄМ ПрИ ОДНОрЯДНОМ

 

 

вательная

 

 

взрывании.

При

многорядном

 

 

 

 

 

 

 

 

взрывании

изменением удельного расхода ВВ можно в широких пре­

делах

регулировать степень дробления

пород. Расстояние

между

скважинами и между рядами скважин принимается 0,8—1 с. п. п. первого ряда.

Перебур скважин при взрывании пород средней крепости со­ храняется таким же, как и при однорядном взрывании. Расстояние между скважинами врубового ряда (при порядных схемах) умень­ шают на 30—40%, а перебур увеличивают до 18d. Удельный расход ВВ и сетку скважин уточняют в процессе ведения взрывных работ. Поперечную (рис. 117, а), продольную (рис. 117, б) врубово-волно- вые схемы применяют при взрывании сильнотрещиноватых масси­ вов, обладающих высокими упругими постоянными и по своим свой­ ствам близких к тонкополосчатым железистым кварцитам Кривого Рога.

Клиновые схемы (рис. 117, в, г) применяют для взрывания среднеблочных пород типа известняков. Для взрывания пород типа гра­

нитов хорошо зарекомендовали себя

схемы клиновые, кольцевая

(рис. 117, е) и трапециевидный

вруб (рис. 117, д). Особенно

хорошее

дробление получается при схемах с т >

2. В трещиноватых

породах

применяют также колвцевые

схемы, когда скважины располагают

13*

 

 

195


по концентрическим окружностям. В результате внедрения много­ рядного взрывания на карьерах (например, ЮГОКа) выход негаба­ рита уменьшился 7—10 до 1%. Выход горной массы с і м скважины

а 50 35 О 35 50 35 0 35 50 35

>50

•35

>0

*35

*50

I 1 I1 I Ч 1 I 1 I1 I

8

70

70

70

 

г

 

 

 

50<

•О

 

•О'

 

35 I Ч Ч Ч 1 I 1

I 1 I ' I 1 I Ч

0 35 50 70 100 135

I Ч Ч Ч Ч Ч Ч Ч 1 I '

35 50 70 100

Ч і І і ГI ЧТ ТіТ Г Т Г ТгТ Т Т Р Т Ч

Р и с . 117. Основные схемы много рядного к. з. в. на карьерах

ские показатели траншейных

увеличился

на

20%,

а число про­

изводимых

взрывов

уменьшилось

в шесть раз.

Производительность

экскаваторов увеличилась на 30% , а общая стоимость добычи снизи­ лась на 13% . При многорядном к. з.в. скважин диаметром 100 мм по трапециевидной схеме на Пени-

зевических

гранитных

карьерах

был увеличен

выход горной массы

с і м скважины

с 7,8

до 12,5

м3 ,

а

выход

негабарита

снижен

с

25

до

2—18%.

В

результате

этого

стоимость

отбойки

снизилась

на

15%.

 

 

 

 

 

 

 

При узких рабочих площадках все шире применяют к а с к а д ­ н о е в з р ы в а н и е : одновре­ менно взрывают несколько усту­ пов, расположенных один над другим. Это позволяет при уве­ личении расхода ВВ достигать хорошего дробления породы.

Взрывание в траншеях. При взрывании на карьерах наиболее низкие показатели, получаются при проходке траншей. При мгно­ венном взрывании обычно бурят и взрывают один-два ряда скважин. Не имея возможности отбивать сразу большие объемы породы, взрывы производят через три-че­ тыре дня, вызывая значительные простои экскаваторов. При этом получается большой выход негаба­ рита и низкий выход породы с і м скважины. Эксперименты по при­ менению многорядного К. 3. в. скважин показали, что при этом способе взрывания значительно улучшаются технико-экономиче­ взрывов.

\, Многорядное взрывание в траншеях (рис. 118) на карьерах Кри­ вого Рога обеспечило резкое увеличение скорости подготовки новых горизонтов. Это достигалось в результате взрывания траншей по


врубовой схеме (замедление 200 мс) на участке длиной до 500 м и ввода для погрузки породы нескольких экскаваторов. При этом

скорость проходки траншей увеличивалась в

два — четыре

раза.

Удельный расход ВВ составляет 0,7—0,8 кг/м3 , сетка скважин

при­

нимается

от 7 х

7 до 8,5

X 8,5 м. Выход гор­

 

 

 

ной массы с і м

скважины

40—60 м3 .

 

 

 

 

Многорядное

взрывание

 

высоких

 

уступов.

 

 

 

Успешное

внедрение

на

карьерах

многоряд­

 

 

 

ного взрывания создало предпосылки для при­

 

 

 

менения

многоуступного

к.

з. в.,

 

позволя­

 

 

 

ющего

увеличить

время

воздействия

взрыва

 

 

 

на массив и благодаря этому значительно улуч­

 

 

 

шить дробление взорванной породы. Для уве­

 

 

 

личения времени

полезного

действия

взрыва

 

 

 

на массив могут быть применены грубодисперс-

 

 

 

ные ВВ типа

игданитов,

гранулитов и зерно-

 

 

 

гранулитов с широкой

зоной химической реак­

 

 

 

ции. Вследствие снижения пикового давления

Рис.

118. Многоряд-

на

фронте

детонационной

волны и

расширен­

ной

зоны

реакции

за

фронтом волны время

ное взрывание в тран­

 

шее

 

воздействия

на массив

увеличивается

на 10—

 

 

 

 

 

20%.

К. з. в.

обеспечивает

увеличение времени

воздействия

на массив на 40—70%. Изменение высоты уступа с 15 до 75 м увели­ чит время действия взрыва в 5—6 раз, а энергию, используемую на дробление, — более чем в 10 раз. Изменение диаметра заряда со 100

до 300 мм увеличит

время воздействия взрыва на массив почти в 2

 

 

 

раза,

но

при этом

одновре­

 

 

 

менно

возрастает

с. п.

п.,

 

 

 

отрицательно

влияющее

на

 

 

 

качество

дробления.

 

 

 

 

 

 

При

ведении

взрывных

 

 

 

работ на высоких уступах на

 

 

 

неубранную

горную

массу

 

 

 

(рис. 119) в сильнотрещино­

-зо-ьо

 

 

ватых породах с коэффициен­

Рис. 119. Взрывание высоких уступов

на

том

 

крепости

/ =

1 ~

12

выход

фракции

крупнее

400

неубранную

породу

 

мм немногим превышает 4%,

 

 

 

а в

отдельных

взрывах сни­

жается до 1% . Это создает реальные

предпосылки для

применения

на карьерах, разрабатывающих

крепкие

сильнотрещиноватые

по­

роды, оборудования

непрерывного

действия.

 

 

 

 

 

 

 

При отбойке высоких уступов вследствие уменьшения относитель­

ных величин забойки и перебура эффективнее используется

выбурен­

ный объем скважины: выход породы с і м

скважины

увеличивается

на 25—30%. Перебур для всех скважин принимается одинаковым (2 — 3 м). Стоимость 1 м3 горной массы, по данным работы карьеров ЦГОКа в Криворожском бассейне, при высоких уступах снизилась на 20%.


Применение этого способа в средне- и крупноблочных породах требует проведения дополнительных исследований.

Взрывание сосредоточенными зарядами. На карьерах сосредото­ ченные заряды весом 1—10 т и более размещают внутри взрывае­ мого массива в специальных камерах. В массиве проходят верти­ кальные шурфы или горизонтальные штольни и в их конце или от­ ветвлениях сооружают камеры, размеры которых определяются величиной заряда ВВ.

Подготовительные

выработки

сечением не менее 1,2 м 2

для

што­

лен

и 1 м 2 для шурфов проходят

обычно

Т-

или Г-образной

формы

 

 

А-А

 

Б-5

 

 

(рис. 120), чтобы затруднить вы­

 

 

 

 

 

брос газов из камеры при взрыве

 

Q

% ••' "Г — -

 

 

 

и максимально

использовать

 

 

И

 

 

 

 

энергию

ВВ

на

разрушение

 

 

ь,ч

 

 

 

 

массива. Опыт

Союзвзрывпрома

 

 

 

 

 

 

показал, что эффект взрыва не

 

 

 

 

 

 

 

ухудшается,

если

размещать

 

 

 

 

 

 

 

заряды в Т-образной выработке,

 

 

 

 

 

 

 

не проходя специальных

камер.

 

 

 

 

 

 

 

Это намного ускоряет подготов­

 

 

 

 

 

 

 

ку и снижает стоимость взрыв­

 

 

 

 

 

 

 

ных

работ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Горизонтальные

выработки

 

 

 

 

 

 

 

проводят

с

уклоном

 

3—6%.

 

 

 

 

 

 

 

При

наличии

 

притока

 

воды

 

 

 

 

 

 

 

вдоль стенок

устраивают

водо­

 

 

 

 

 

 

 

отводные канавы, а

шурфы за­

 

 

 

 

 

 

 

канчиваются

 

водосборниками

 

 

 

 

 

 

 

(зумпфами).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Целесообразность

 

проходки

Рис.

120.

Расположение

камерных

за­

штолен

или

шурфов

опреде­

 

 

рядов на

карьерах:

 

 

ляется условиями работ и тех­

 

а — в шурфах;

б — в

штольнях

 

 

нико-экономическим

 

расчетом.

 

 

 

 

 

 

 

Для

обрушения

больших

масс

горных

пород при вскрышных

и добычных работах,

при

образова­

нии

различных выемок глубиной 20

м и более, а также при строи­

тельстве дорог в гористой местности

применяется камерный

способ

взрывания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетную л. н. с. принимают для камерных зарядов равной(0,75— 0,95) Н. Расстояние между зарядами принимают (0,8-^1,4) W в зависимости от свойств пород и требуемого дробления.

Величину камерного заряда на рыхление определяют по формуле для сосредоточенных зарядов

Q = qW\ кг.

Значение q принимают по табл. 24.

Почва камер должна быть расположена на уровне подошвы уступа.