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
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 |
|
•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.