Файл: Кутузов, Б. Н. Взрывные работы учебник.pdf

к ее первоначальному объему называется к о э ф ф и ц и е н т о м р а з р ы х л е н и я . Наибольшим коэффициентом разрыхления об­ ладают крепкие, вязкие и абразивные породы.

У с т о й ч и в о с т ь — свойство горных пород сохранять боко­ вую поверхность обнажения уступа. Этот показатель обычно харак­ теризуется углом естественного откоса, т. е. углом, при котором обнаженный откос породы находится в устойчивом состоянии. Вели­ чина его для различных пород меняется от 0 до 80° (см. табл. 1). Устойчивость существенно влияет на выбор диаметра и направления взрывных скважин.

Особенно важное значение приобретает устойчивость пород при разработке глубоких горизонтов карьеров (300 м и более), так как чем устойчивее откосы уступов, тем меньший объем вскрыши необ­ ходимо выполнить для извлечения полезных ископаемых. Разра­ батываются специальные методы увеличения устойчивости бортов карьеров.

С л о и с т о с т ь — свойство пород относительно легко разде­ ляться по плоскостям наслоения. При ведении работ в слоистых породах шпуры и скважины следует располагать перпендикулярно плоскостям наслоения, так как это улучшает эффективность взрыва и уменьшает вероятность искривления шпуров и, особенно, скважин.

Т р е щ и н о в а т о с т ь — характеризуется частотой и про­ странственным расположением трещин в массиве горной породы, которыми он разделен на отдельности различных размеров. Моно­ литные, т. е. не имеющие трещин, породы практически не встречаются при разработке месторождений полезных ископаемых.

Естественная трещиноватость уступа горной породы, которая определяется геологической характеристикой месторождения, до­ полняется искусственной, зависящей от свойств пород и методов ведения работ. Искусственная трещиноватость образуется в резуль­ тате воздействия взрыва на массив; при этом с увеличением диаметра заряда степень трещиноватости возрастает.

При больших диаметрах зарядов (>200 мм) трещиноватость оказывает основное влияние на кусковатость породы, получаемой при взрыве, а следовательно, на выход негабарита. Одни и те же по химическому и петрографическому составу породы при интенсив­ ной трещиноватости хорошо разрушаются, не образуя негабарита,

инаоборот, при слабой трещиноватости дают в результате взрыва большой выход негабарита.

Поэтому при выборе методов ведения взрывных работ на карьере

иустановлении допустимого размера куска необходимо учитывать трещиноватость разрабатываемых пород. Трещиноватость массива характеризуется удельной трещиноватостью, т. е. числом открытых трещин всех систем, приходящихся на единицу прямой, проведенной

впроизвольном направлении. Величина, обратная удельной трещи­

14

Содержание крупных или мелких отдельностей в массиве до взрыва выражается в процентах к его объему. Отдельности, превы­ шающие заданный кондиционный размер, принято называть круп­ ными (негабаритными), меньше его — мелкими отдельностями.

Для массивов одного происхождения, имеющих сложную систему трещин, различие в степени трещиноватости на отдельных участках объясняется многократностью действия напряжений. Учитывая длительность процесса трещинообразования, можно предположить, что более трещиноватые массивы образовались из менее трещино­ ватых. Средний объем крупных отдельностей, слагающих массив, зависит от типа трещиноватости массива, и чем больше содержание в массиве крупных отдельностей, тем больше их средний объем.

Все породы по степени трещиноватости или содержанию в массиве крупных отдельностей разделены на пять категорий (табл. 2).

Т а б л и ц а 2

Классификация пород по трещиноватости Междуведомственной комиссии по взрывному делу

В общем случае в пределах карьерного поля имеются породы различной степени трещиноватости. Поскольку для каждой кате­ гории пород по трещиноватости можно выбрать наиболее рациональ­ ный диаметр скважин, параметры их расположения и взрывания, то для каждого карьера целесообразно составить карту трещинова­ тости, на которой указывается в процентах содержание пород разных категорий на данный период и на перспективу. Такая карта карьера позволяет более обоснованно выбирать диаметр буримых скважин (тип бурового станка) и ассортимент применяемых ВВ. Для соста­ вления карт трещиноватости карьерное поле разбивается на ряд участков, в пределах которых породы однородны.

Степень и категория трещиноватости пород могут быть опреде­ лены различными методами: по анализу разведочных кернов горных

15

Для действующих карьеров основными при районировании являются планиметрический метод и метод прозвучивания, для проектируемых — метод изучения кернов.

Планиметрический метод оценки трещиноватости. Для опре­ деления удельной трещиноватости вдоль забоя натягивается шнур (лента рулетки) и подсчиты­ вается число естественных тре­ щин п, пересекающихся с ним на участке длиной L не менее 10 м, а затем вычисляется

удельная трещиноватость

тельно или опасно, можно пользоваться количественным подсчетом числа трещин на обнажении уступа. При этом забой рассматривается с определенного расстояния (20 м) через шаблон (рис. 1), на экране которого нанесена масштабная сетка. С помощью этой

Содержание крупных кусков на участке слоистого массива опре­ деляется как отношение суммарной мощности слоев, содержащих крупные куски, к суммарной мощности всех слоев.

Фотопланиметрический метод оценки трещиноватости. При этом методе вдоль поверхности забоя опускаются две ленты с делениями через 0,5 или 0,2 м, расстояние между лентами 10 м. Забой фото­ графируется и делаются отпечатки размером не менее 13x18 см.

16

По делениям на ленте проводятся линии, вдоль которых измеряются размеры кусков (рис. 2).

При пользовании этим методом возможны ошибки, связанные с трудностью отличия естественных и искусственных трещин на фотопланограммах. Рационально сочетать планиметрический и фото­ планиметрический методы.

Метод оценки трещиноватости по кернам основан на том, что керн разделяется на части по ес­ тественным трещинам. По упрощен­ ному способу категория трещино­ ватости определяется по удельной трещиноватости, определяемой по формуле (1.1), где коэффициенты будут иметь следующий смысл:

L—длина интервала замера керна;

п— число разделений керна по естественным трещинам.

Акустический метод оценки трещиноватости основан на сопо­ ставлении скоростей продольных волн в массиве и отдельности. Методика таких измерений разра­ ботана в МГИ, а степень трещино­ ватости оценивают по акустиче­

В результате исследований на многих карьерах установлено соотношение между категорией пород и акустическим показателем:

Степень трещиноватости не является абсолютной характеристи­ кой и может изменяться в результате воздействия на массив раз­ личных факторов, из которых наиболее существенным является влияние предшествующих взрывов.

После взрыва поверхность массива нарушается трещинамизаколами, которые обычно параллельны бровке уступа. При верти­ кальных зарядах зона заколообразования по кровле уступа состав­ ляет около 100 диаметров заряда d, а вдоль оси заряда в глубь

Граница между целиком и нарушенным массивом может быть установлена различными методами: по изменению скорости утечки воды из скважины при ее заполнении до различного уровня, по изменению скорости бурения, по изменению скорости прохождения сейсмических волн на различной глубине. Однако все эти методы дают только качественную оценку: на данной глубине трещин больше, чем на другой, но определить по этим данным интенсив­ ность трещиноватости без сравнительной оценки изменений трещи­ новатости и, например, скорости бурения, нельзя.

Нарушение массива предшествующим взрывом приводит к ухуд­ шению степени дробления горной массы и требует применения спе­ циальных методов взрывных работ (например, многорядного к. з. в., взрывания в зажатой среде и т. д.).

Каждая из рассмотренных характеристик горных пород может служить для ориентировочной оценки эффективности процессов

ным влиянием рассмотренных выше физико-механических характе­ ристик пород. Эти понятия положены в основу классификаций

Классификации горных пород имеют большое практическое значение при ведении горных работ с точки зрения выбора буровых

Ниже приведены наиболее распространенные в СССР класси­ фикации горных пород.

Классификация горных пород проф. М. М. Протодьяконова.

В основу этой классификации положен коэффициент крепости гор­ ных пород /, который характеризуется относительной прочностью горных пород на раздавливание при одноосном сжатии. Принято, что порода с прочностью на раздавливание 100 кгс/см2 имеет коэффи­

т. е. коэффициент крепости показывает, во сколько раз данная порода крепче другой, крепость которой принята за единицу.

Проф. М. М. Протодьяконов считал, что величина коэффициента крепости характеризует породу во всех производственных процессах, т. е. если данная порода крепче другой, например при бурении, то она, как правило, во столько же раз крепче и при других про­ изводственных процессах, например при взрывании.

18