Файл: Полосин-Никитин, С. М. Механизация дорожных работ учебник.pdf

работ (при двухрядном взрывании скважин) высота уступа (по Н. В. Мельни­ кову) равна (в м)

эффициент разрыхления породы; г\ — отношение линии наименьшего сопротивле­

ния первого ряда скважин к высоте уступа, обычно равное 0,55— 0,70 (для усло­ вий мгновенного взрывания; ц" — отношение расстояния между рядами скважин

к линии наименьшего сопротивления, обычно равное 0,75— 0,70 (для условий мгновенного взрывания).

Выгодно разрабатывать высокие уступы, так как повышается эффективность буро-взрывных работ, сокращается число передвижек экскаватора, упрощается транспортная схема карьера, сокращаются затраты труда. Ширина заходки за­ висит от типоразмеров экскаваторов и вида породы. В скальных породах шири­ на ее равна 1,5— 2,5 радиуса резания экскаватора. Для создания широкого фронта работ при одновременной работе нескольких экскаваторов заходки могут быть разделены на ряд блоков-захваток. Уступ разрабатывают последовательны­ ми параллельными полосами-заходками (проходками). Заходки — это часть слоя, длина L и высота которого йу соответствуют длине и высоте уступа, а ширина А

зависит от применяемого способа рыхления и выемки породы. Часть заходки по ее длине (см. рис. 3,1), разрабатываемая самостоятельными средствами отбойки, называется блоком. Та часть заходки по ее длине, которая подготовлена для раз­

рядном расположении скважин A=h.yr\'(l + f\") м, при однорядном A = hyr\'. Ширина рабочих площадок П уступов зависит от размеров и расстановки на

рабочей площадке основного экскаватора, а также от необходимых размеров полосы для прохода автомобилей и устойчивости рабочего борта карьера.

Интенсивность отработки уступа определяется суточным продвиганием за­

равномерное дробление горных пород с обеспечением крупности кусков, отвечаю­ щих требованиям производства. Создание запаса взорванной породы, соблюдение заданных параметров развала породы способствует высокопроизводительной ра­ боте транспортных и погрузочных машин. Подготовка горной породы к взрыву состоит из бурения шпуров диаметром йш до 50 мм, глубиной hm до 5 м и сква­ жин hc> 5 м, d0 = 100—300 мм. Шпур и скважины — искусственно пробуренные

углубления в массиве камня. Бурение шпуров и скважин механизировано. Буре­ ние шпуров и скважин производят выше и ниже подошвы уступа. Недобур — расстояние между уровнем подошвы уступа и дном скважины, находящимся выше подошвы уступа. Длина недобура зависит от физико-механических свойств взрываемой породы, диаметра заряда, мощности ВВ:

= = (3 -г- 12) d 3a p .

К недобуру шпуров и скважин прибегают в легко разрушаемых мягких поро­ дах, при наличии мягких рыхлых пород под разрушаемым твердым пластом или ясно выраженном напластовании пород при раздельной выемке полезных иско­

51

(табл. 6), равный 100 кгс/см2. Скважины бывают вертикальные и направленные —

взрывании значительно снижается выход негабарита и на 16—20% увеличивается выработка экскаватора, л. н. с. — кратчайшее расстояние от центра или оси за­ ряда до обнаженной поверхности — меньше линии наименьшего сопротивления по подошве (л. с. п.). При размещении зарядов в наклонных скважинах л. н. с. и л. с. п. почти равны. Величина л. н. с. зависит от диаметра заряда, свойств по­ роды, высоты и угла откоса уступа. Условно л. н. с. обозначают буквой Wp.

Линия расчетного сопротивления (л. р. с.) — расстояние от центра или оси заряда до обнаженной поверхности — один из важных параметров для расчета зарядов. Для скважинных и шпуровых зарядов при двух обнаженных поверхно­ стях за л. р. с. для первого ряда принимают линию сопротивления по подошве, для последующих рядов — расстояние между рядами скважин или шпуров.

Л. с. п. — расстояние от оси или центра заряда до обнаженной плоскости на уровне подошвы уступа. При высоте уступа Я у и расстоянии от оси скважин до бровки уступа В величина л. с. п. (в м)

Wn — b + Ну ctg а .

С увеличением высоты уступа величина л. с. п. возрастает, а с уменьшением угла наклона откоса уступа л. с. п. увеличивается. Между Wn и Wр существует

зависимость

W a — W p- s i n а .

Наклонное бурение имеет недостатки: ухудшается работа бурового инстру­ мента, несколько осложняется зарядка скважины ВВ. Последний недостаток устраним при механизированном заряжении скважины. Промышленность присту­ пила к массовому изготовлению станков для наклонного бурения, что значитель­ но улучшит показатели добычи горной породы.

Очистку скважин от буровой мелочи наиболее целесообразно производить водой, это улучшает условия труда и увеличивает стойкость бурового инструмен-

52

П р и м е ч а н и е . Разрушенные, выветрелые, трещиноватые породы можно относить к категориям с более низким коэффициентом крепости. Так, трещинова­ тый гранит, являясь твердым, в то же время разбит трещинами. Для бурения шпуров следует брать f = 10, для взрывных работ соответственно меньший, т. е. 6 или 7.

53

та. Для работы при отрицательных температурах в станках предусмотрена воз­

можность сухого улавливания пыли.

Станки ударно-вращательного бурения с погружными пневмоударниками предназначены для бурения крепких пород. Рабочим органом служит пневмоудар­ ник, навинчиваемый на трубчатые буровые штанги и погружаемый в скважину по мере ее углубления. Скважины очищаются от буровой мелочи отработавшим воздухом. Погружной ударник следует непосредственно за коронкой. Диаметр скважин — в пределах 100— 150 мм.

Эффективно бурение станками с погружным пневмоударником. Они имеют большую скорость, чем ударно-канатные. Можно бурить скважины в крепких породах от 0 до 90° к горизонту, отсутствует необходимость в подвозке тяжелого инструмента и снабжении водой. Бурение возможно в породах с коэффициентом крепости до 10— 16.

Станки шарошечного бурения также предназначены для бурения крепких пород ( f= 6— 14). Рабочим органом служит шарошечное долото, привинчиваемое

на нижний конец бурового стана. Поступая от компрессора в скважину, сжатый

дают высокой скоростью, превышающей в 3—4 раза скорость станков канатно­ ударного бурения, не требуются вода и тяжелые долота. Можно регулировать осевое давление на буровой инструмент и число оборотов в широких пределах, подбирать оптимальные режимы работы в разных горногеологических условиях. К недостаткам можно отнести: большую массу станков, связанную с необходи­ мостью иметь определенную величину осевого давления, недостаточную стойкость шарошек и большой их расход. Возможно бурение вертикальных и наклонных скважин диаметром 150—Э20 мм в породах крепостью от 6 до 14—.16 по шкале М. М. Протодьяконова. При шарошечном бурении горные породы разрушаются благодаря сложному воздействию долота: удару, резанию, смятию.

Вращательное бурение скважин шнековыми станками удобно в породе кре­ постью менее 6. Скважины бурят диаметром 110— 150 мм. Бурение допустимо в породах с коэффициентом крепости меньше 6, например в мягких известняках, некрепких песчаниках.

Для получения скважин диаметром 100— 150 мм в породах, равнозначных по прочности каменному углю, целесообразны станки шнекового вращательного бурения. Они в 3—4 раза производительнее станков ударно-канатного бурения. Ими можно бурить вертикальные, горизонтальные и наклонные скважины, стои­ мость бурения невысокая, обслуживание несложное, отсутствует потребность в воде для очистки скважины от мелочи, которая выносится шнеком на поверхность забоя. К недостаткам такого бурения относятся высокая стоимость резцов, арми­ рованных пластинками твердого сплава, быстрая изнашиваемость его и в связи с этим ограниченность применения, возможность обвала стенок скважин в тре­ щиноватых породах.

Термическое бурение применяют главным образом в породах, имеющих крем­ нистое основание и крепость 14—4.6 по М. М. Протодьяконову. Порода в основном разрушается за счет термических напряжений, возникающих вследствие неравномерного нягревания отдельных слоев и изменения структуры кварца под воздействием горячих газов, образующихся при сгорании топлива и истекающих из сопла со сверхзвуковой скоростью. Для бурения применяют горелку реактив­ ного _типа, в которую подают смесь кислорода и керосина. Горелка охлаждается водой, которая под воздействием высоких температур переходит в пар, вынося­ щий на поверхность продукты разрушения породы.

Разновидность термического бурения пород любой крепости — бурение тер­ модинамической активной струей плазмотрона [3.9].

Выбор бурового станка представляет сложную задачу, решать которую сле­ дует с учетом свойств породы, способов взрывных работ, их объема.

З а р я ж а н и е с к в а ж и н и ш п у р о в . Пробуренные шпуры и скважины заряжают взрывчатыми веществами ВВ. Наиболее распространены (90%) аммиачно-селитренные ВВ Ас, основной составной частью которых является аммиачная селитра. Большинство их сравнительно безопасно в обращении, легко

54

статкам ВВ Ас относятся гигроскопичность, слеживаемость, низкая водоустойчи­ вость, невысокая плотность при ручном заряжании, недостаточная чувствитель­ ность к начальному импульсу, особенно при переувлажнении. По характерным свойствам ВВ Ас разделяются на несколько групп: акваниты, акватолы, аммона­

лы, аммониты, гранулиты, детониты, динамоны, зерногранулиты, игданиты (96% гранулированной селитры и 4% солярового масла).

Одна из основных групп аммиачно-селитренных ВВ представляет собой меха­ ническую смесь аммиачной селитры со взрывчатыми нитросоединениями и не­ взрывчатыми горючими добавками. В качестве взрывчатых нитросоединений используют порошкообразный тротил, гексоген, динатронафталин, которые вводят для повышения мощности и чувствительности ВВ. Горючими невзрывчатыми до­ бавками являются древесная мука, мука сосновой коры и др. Их вводят для улучшения структуры аммонитов против слеживаемости, в качестве горючего материала. ВВ выпускают в порошкообразном, патронированном виде. К группе ВВ Ас относятся аммоналы — механическая смесь кристаллической селитры, тро­ тила и алюминиевого порошка или их сплавов. Промышленность изготавливает эти ВВ порошкообразными и литыми.

Аммиачная селитра NH4NO3 (нитрат аммония) получается взаимодействием

аммиака на азотную кислоту. Широко используется в сельском хозяйстве как удобрение. А с — взрывчатый кристаллический порошок белого цвета, легко рас­ творяется в воде с поглощением тепла, плавится при 145— 160°, малочувстви­ телен к внешним воздействиям, является слабым ВВ и сильным окислителем. При взрыве 1 г Ас выделяется 0,2 г кислорода. Для снижения слеживаемости проводят гранулирование Ас или вводят добавки-нитраты кальция и магния, фуксин, апа­ тит или фосфоритную муку.

Взрыв характеризуется очень быстрым переходом потенциальной энергии ВВ в кинетическую, сопровождается повышенным давлением на окружающую среду (скальную породу) и звуковым эффектом. Взрыв ВВ происходит вследствие одно­ временного сталкивания огромного количества активных молекул, обладающих запасом энергии, которая обеспечивает непрерывность протекания взрывчатой реакции по массе вещества. Каждое вещество имеет в своем составе активные молекулы, количество которых резко возрастает с увеличением температуры и давления. При взрыве на небольшом участке ВВ количество активных молекул увеличивается в миллион раз, выделяемая при их столкновении энергия образует ударную и детонационную волну. Для производства взрыва рассчитывают заряд ВВ, подготовленный к взрыву в шпуре или скважине.

М е т о д в з р ы в н ы х р а б о т — система приемов и способов подготовки

рядных камер проверяют, обязательно измеряя их размеры. Объем зарядных камер подсчитывают как объем геометрических тел. Объем шпуров и скважин подсчитывают по объему цилиндра

где I — длина, d ■— диаметр шпура или скважины.

При значительной величине сосредоточенных зарядов объем зарядной камеры

менее 12—Т5 м, а его угол не менее 50°. Этот метод дает значительный выход не­ габарита, при нем трудоемки подготовительные работы, возникают значительные сейсмические колебания, сложно ликвидируются отказы. Метод комбинированных зарядов (рис. 3.4, б) обеспечивает равномерное дробление пород и преодоление

55