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

153

164

ента. Абсолютное значение этого коэффициента обычно лежит в пределах 0,5—0,6. Следует отметить, что этот метод количественной оценки влияния второй свободной поверхности учитывает в одинаковой степени роли всех дополнительных свободных поверхностей, что является неправильным. Свободная поверхность — понятие ши­ рокое — от незаряжаемого шпура до свободной поверх­ ности уступа площадью в десятки и сотни квадратных метров. Вполне очевидно, что влияние различных вто­ рых поверхностей не может быть одинаковым. Кроме того, такой подход не дает возможности оценить влия­ ние протяженности второй свободной поверхности на удельный расход ВВ, что снижает достоверность окон­ чательных результатов.

Разработка нижнего уступа горизонтальными шпу­ рами представляет собой дальнейшее расширение выра­ ботки, причем шпуры располагают таким же образом, как это имело бы место в случае сооружения выработ­ ки сразу на полное сечение, т. е. можно допустить, что условия взрыва шпуров нижнего уступа аналогичны ус­ ловиям взрыва нижних шпуров при сооружении выра­ ботки сразу на полное сечение. Отсюда

Q ii.y = Qo6m Qi3.y>

где Q o6m , Qb. у, Qir. у — общее количество ВВ для разра­ ботки соответственно всего сече­ ния выработки, верхнего и ниж­ него уступов.

Исходя из формулы (11), имеем:

V ' S ,общ

где q, S, I с индексами «общ», «в. у», «н. у» — удельный расход ВВ, площадь поперечного сечения и средняя длина шпуров соответственно для всего сечения выработки, верхнего и нижнего уступов.

155

(31)

Формула (31) основана на использовании известного

впериод разработки нижнего уступа удельного расхода

ВВдля ранее проведенной верхней части выработки. Следует дополнить, что формула верна для случаев, когда используется то же ВВ, которое применялось для разработки верхней части выработки. При применении другого ВВ формула (31) будет иметь вид

где е — коэффициент относительной энергии ВВ.

В табл. 31 приведено сравнение фактических удель­ ных расходов ВВ при разработке нижних уступов гори­ зонтальными шпурами с удельными расходами ВВ, вы­ численными по формуле (32).

Из табл. 31 следует, что использование формулы (32) для расчета удельного расхода ВВ при разработке ниж­ него уступа дает близкие к фактическим результаты, что позволяет рекомендовать ее к применению.

156

Диаметр, число и глубина шпуров. Как указыва­ лось выше, разработка нижнего уступа методом гори­ зонтальных шпуров подобна разработке забоя выработ­ ки на полное сечение, вследствие чего основные положе­ ния, изложенные в главе III настоящей работы, посвя­ щенные исследованию диаметра, числа и глубины шпу­ ров при сооружении выработок большого сечения на полное сечение, справедливы и для нижнего уступа.

Таким образом, общее число шпуров при разработке нижнего уступа наиболее рационально определять исхо­ дя из формулы (19)

рой обнаженной поверхности корректируется соответст­ вующим значением удельного расхода qa.y, определяемо­ го по формуле (32).

Глубину шпуров при разработке нижнего уступа ме­ тодом горизонтальных шпуров целесообразно находить исходя из формул (26) и (27):

по фактору бурения

пбТ с

Благодаря наличию второй обнаженной поверхности от­ падает необходимость в бурении и взрывании врубовых шнуров и появляется возможность расположения шпу­ ров рядами.

І57

§ 15. ПАРАМЕТРЫ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НИЖНЕГО УСТУПА МЕТОДОМ БУРЕНИЯ И ВЗРЫВАНИЯ НИСХОДЯЩИХ СКВАЖИН (ШПУРОВ^)

Диаметр скважин. Выбор рационального диаметра скважин определяет степень дробления горных пород и общие технико-экономические показатели как по буро­ взрывным работам, так и по всему циклу сооружения выработки.

При разработке нижнего уступа методом нисходящих скважин отсутствует возможность использования реко­ мендаций по выбору оптимального диаметра скважин для открытых работ, что объясняется спецификой веде­ ния работ в подземных условиях.

К разработке нижнего уступа при сооружении выра­ боток большого сечения предъявляют особые требова­ ния, обусловленные необходимостью строгого соблюде­ ния проектного контура выработки, минимального раз­ рушения окружающих выработку пород, в том числе в зоне перебуров скважин (в почве выработки), мини­ мального сейсмического эффекта взрыва.

Кроме того, при разработке уступов в подземных ус­ ловиях особые требования предъявляют также к каче­ ству дробления горной породы. Известно, что ликвида­ ция недоборов или негабаритов в подземных условиях связана с дополнительными трудовыми затратами побу­ рению, заряжанию и взрыванию дополнительных шпу­ ров и скважин с последующим проветриванием забоя. Причем удельные затраты на производство этих работ много выше затрат при производстве аналогичных ра­ бот на поверхности.

Исследованиями ряда ученых установлено, что ука­ занные отрицательные явления при взрыве скважинных зарядов в значительной степени уменьшаются путем раз­ работки уступов скважинами малых диаметров.

Эксперименты А. Н. Ханукаева и др., сопровождав­ шиеся ускоренной киносъемкой процесса разрушения, показали, что заряды малых диаметров обеспечивают более полное использование энергии ВВ и лучшую сте­ пень раздробленности горной массы. Работы этих уче­ ных подтверждаются зарубежными исследованиями. На­ пример, Г. Хельвиг (ФРГ) на основании сравнения ре­ зультатов буровзрывных работ при разработке уступа скважинами диаметром 8Ö и 100 мм утверждает, что

158

стоимость буровзрывных работ при применении сква­ жин диаметром 80 мм составляет примерно 75% стои­

мости буровзрывных работ при применении скважин диаметром 100 мм [50].

Необходимость применения скважин уменьшенного диаметра вытекает также из анализа, отечественной практики разработки нижних уступов при сооружении тоннелей. Так, например, при разработке нижнего усту­ па Токтогульской ГЭС методом бурения и взрывания наклонных скважин диаметром 105 мм большие затра­ ты времени (иногда до 25% общего времени проходче­ ского цикла) и труда были связаны с необходимостью ликвидации негабаритов и недоборов. Высокие скорости

лотков тоннелей строители столкнулись с необходимо­ стью удаления всей разрушенной породы в зоне перебуров скважин, что потребовало больших затрат руч­ ного труда и времени. Практика разработки уступов показывает, что указанные отрицательные явления в значительной степени уменьшаются при применении скважин малых диаметров.

С точки зрения выбора рационального диаметра скважин значительный интерес представляет обобщение передовой зарубежной практики разработки нижних уступов. На рис. 55 показана зависимость применяемых диаметров скважин при разработке нижних уступов за­ рубежных тоннелей от высоты уступов. Если учесть, что обобщению подлежали лишь те примеры, где были до­ стигнуты высокие технико-экономические показатели разработки нижнего уступа, то можно сделать вывод, что оптимальное значение диаметра скважины возра­ стает с увеличением высоты разрабатываемого нижнего уступа. Хотя для окончательных выводов требуется большее число примеров, тем не менее изображенная на рис. 55 кривая 1 вполне удовлетворительно совпа­ дает с рекомендациями Аш Рихарда (Англия) .(кри­ вая 2), что позволяет выделить некоторую область оп­ тимальных диаметров скважин в зависимости от высоты уступа [45].

Математически эта зависимость выражается эмпири­ ческой формулой

159