Файл: Мельников Л.Л. Сооружение выработок большого сечения в крепких породах.pdf

от острого угла встречи в простом клиновом врубе, по­ строенная по данным исследований У. Лангефорса [16]. Следует отметить, что перегружать шпуры клино­ вого вруба ВВ не рекомендуется вследствие возможно­ сти подрыва одного шпу­ ра другим. Во всех слу­ чаях расстояние между концами шпуров клино­ вого вруба должно быть

не менее 20 см.

К преимуществам кли­ нового вруба можно от­ нести: удобство и просто­ ту обуривания вследствие возможности рациональ­ ного расположения буро­ вого оборудования в за­ бое; достаточно высокий к. и. ш.; наилучшие ре­ зультаты применения его в условиях пород с верти­ кальным направлением пластов и трещин.

К недостаткам клинового вруба можно отнести: огра­ ничение глубины вруба, а следовательно, подвигания за взрыв шириной выработки; большой разброс взорван­ ной породы и нарушение целостности крепи и боков вы­ работки; ограничение применения его типом пород.

Клиновой горизонтальный вруб применяют при гори­ зонтальном направлении напластования пород и трещин. Этот вруб широкого распространения не получил вслед­ ствие сложности практического выполнения.

Боковой вруб, нижний вруб, верхний вруб (см.

рис. 40, е, ж, з) применяют в породах средней крепости при соответствующем падении слоев породы или трещин на забой. Вследствие присущих им недостатков (слож­ ность размещения шпуров по поверхности забоя и при­ дания им заданного угла наклона; трудность бурения наклонных шпуров и т. д.) эти врубы широкого распро­ странения не получили.

Многоклиновой вруб (см. рис. 40, б) получил наи­ большее распространение в Швеции при сооружении тоннелей с площадью сечения 5>40 м2. В зарубежной

122

литературе он известен под названием «плужный вруб». Число «клиньев» многоклинового вруба зависит в основном от ширины выработки: 3 клина при ширине тоннеля до 6 м; 3—5 клиньев при ширине тоннеля 6—

более эффективного взрыва шпуров этого вруба и тре­ буемая последовательность взрывания их.

Преимущества многоклинового вруба: обеспечивает высокий к. и. ш. при глубине бурения до 7—10 м; удо­ бен для бурения вследствие возможности рациональ­ ного размещения бурового оборудования и буриль­ щиков.

Недостатки многоклинового вруба: зависимость вели­ чины подвигания выработки за цикл от ширины ее; сложность бурения шпуров и монтажа электровзрывной

Многоклиновой вруб целесообразно применять в ши­ роких выработках при необходимости получения подвиганий за цикл не менее 4—5 м.

Пирамидальный вруб (см. рис. 40, д) получил свое название вследствие того, что врубовые шпуры обра­ зуют как бы четырехгранную или трехгранную пирами­ ду в забое. В некоторых местах известен под названием центральногоили «вруба Лейнера». Хотя использование пирамидального вруба при сооружении выработок боль­ шого сечения известно, например, тоннель Санди-Ридж (США), однако присущие ему недостатки (зависимость глубины подвигания от ширины выработки, неудобство бурения врубовых шпуров и др.) резко сократили его применение.

Веерный вруб (рис. 40, е) в зависимости от располо­ жения шпуров может быть как горизонтальным, так и вертикальным. Для образования взрывной полости не­ обходимо соблюдать прямой угол между направлением

шпуров и их взрывании.

Отношение расстояния между соседними шпурами в ряде Е к рядам шпуров V зависит от конкретных усло­

123

вий и составляет, по данным У. Лангефорса, — =

= (0,8ч-1,2).

Преимущества веерного вруба: обеспечивает высокий к. и. ш. при правильном соблюдении направления и очередности взрывания шпуров; дает возможность по­ лучения весьма значительных подвиганий за цикл.

Недостатки веерного вруба: сложность соблюдения необходимого угла наклона и длины шпуров; необхо­ димость вести обурнвание всех шпуров вруба одним бу­ рильщиком; необходимость соблюдения высокой культу­ ры буровых и взрывных работ; большие трудности, воз­ никающие при попытках полностью механизировать про­ цесс бурения вруба.

Анализируя практику применения врубов при соору­ жении выработок большого сечения, можно сделать вы­ вод, что наибольшее применение среди наклонных вру­ бов в СССР получил клиновой вруб, в Швеции — мно­ гоклиновой. Однако эти врубы постепенно уступают ме­ сто более' прогрессивному прямому врубу.

Прямые врубы. К этой группе относятся врубы, обра­ зованные шпурами, перпендикулярными к плоскости за­ боя (шпуры параллельны друг другу). Большинство прямых врубов представляет собой комбинацию из за­ ряженных и холостых шпуров (скважин). На рис. 43 показаны основные типы прямых врубов, нашедших применение в отечественной и зарубежной практике со­ оружения выработок большого сечения. Некоторые ти­

соответствии с определенной комбинацией шпуров и- их расположением в забое, например тип вруба 20. (рис. 43) — прямой вруб с одним центральным заряжен­ ным и четырьмя периферийными холостыми шпурами.

Прямой вруб имеет следующие достоинства.

1. Величина подвигания неограниченна и не завис от ширины выработки. Это положение чисто теорети­ ческое. Практически отклонение шпуров от заданного направления и запрессовка их ограничивают величину подвигания. По данным проф. Янелида (Швеция), пря­ мые врубы следует применять при подвигании забоя до

124

I_42 — прямые врубы; 43—48 — комбинированные врубы

2,5 м. Для больших подвиганий необходимо соответст­ вующее увеличение диаметра холостой скважины

(рис. 44).

2. Высокая эффективность вруба в крепких породах. Влияние типа горной породы на эффективность взры­ ва прямого вруба было исследовано многими авторами. С. А. Смирнов, Г. С. Черепанов [40] испытывали раз-

fl 2 4 6 в ю іг і.м

Рис. 44. Области рационального приме­ нения различных врубов со скважиной

обычного диаметра

личные схемы прямого вруба в разных горных породах (железистых кварцитах, скарнах, апатите и гипсе), в ре­ зультате чего пришли к выводу, что прямой вруб весьма эффективен в крепких и средней крепости породах, не склонных к пластической деформации. Позднее Р. Бул­ лок (США) [47] подтвердил эти исследования. На рис. 45 показана зависимость расстояния между центра­ ми шпуров от горной породы. Данный график построен для определенного значения диаметра холостой сква­ жины, поскольку последняя также влияет на это рас­ стояние.

В производственных условиях в породах, склонных к пластической деформации, для полного выброса взор­ ванной породы из вруба иногда в холостой шпур поме­ щают дополнительный заряд ВВ, взрываемый после взрыва остальных. Тип ВВ для дополнительного заряда выбирают по чувствительности его к детонации, так как в случае высокой чувствительности -дополнительный за­ ряд может взорваться одновременно с другими заряда­

126

ми, что опять-таки приводит к запрессовыванию взор­ ванной породы.

3. Малый разброс породы (объясняется направле­ нием отбойки) влечет за собой повышение производи­ тельности погрузки породы в забое и уменьшение неже­ лательных последствий взрыва в тоннеле.

Рис. 45. Зависимость расстояния между центрами шпуров в прямом врубе W от горной породы:

4. Позволяет создать максимальную концентрацию бурового оборудования у забоя, что важно для осуще­ ствления скоростного сооружения выработок. В пер­ спективе применение прямого вруба позволит полностью механизировать и автоматизировать процесс бурения шпуров.

Поэтому все конструкции буровых рам, предназна­ ченные для полуавтоматического обуривания забоев тоннелей (агрегат БА-1, буровая рама тоннеля под Мон­ бланом и т. д.), предусматривали применение прямого вруба.

К недостаткам прямого вруба можно отнести сле­

дующее:

трудоемкость бурения скважин большого диаметра (в случае применения соответствующей конструкции

прямого вруба); недостаточное исследование процессов, происходящих

при взрыве прямого вруба, что затрудняет определять параметры прямого вруба в конкретных условиях.

Практически все работы, посвященные исследованию прямого вруба, сводятся к определению необходимого расстояния между заряженным шпуром и холостым в

127

зависимости от диаметра последнего в производствен­ ных условиях. Хотя в количественной и качественной оценке этого фактора мнения ученых расходятся, в ча­ стном случае при равенстве диаметров заряжаемого и холостого шпуров мнения большинства исследователей едины, а именно

Влияние отклонения шпуров от заданного направле­ ния. В последнее время установлено, что на эффектив­ ность разрушения породы в области прямого вруба боль­ шое влияние оказывает отклонение шпуров от задан­ ного направления. На практике соблюдением точного расстояния между шпурами прямого вруба нередко пре­ небрегают, поскольку не существует сколько-нибудь приемлемого приспособления для их разметки и забури­ вания. Практически соблюдение заданного расстояния и точного направления шпура целиком зависит от квали­ фикации бурильщика, бурового оборудования и состоя­ ния поверхности забоя. При сооружении гидротехииче-

128