П р я м ы е в р у б ы (призматические и щелевые) образуются шпурами, пробуренными перпендикулярно плоскости забоя. Для этого типа врубов харак терно наличие незаряженных шпуров, создающих дополнительную поверхность обнажения для облегчения разрушительного действия шпуровых зарядов, взрываемых первыми.
Наиболее широко применяются в настоящее время вертикальные клиновые врубы.
Глубина и эффективность прямых врубов не зависят от сечения выработки. Наиболее часто применяют симметричные врубы с центральным незаряженным шпуром.
При проведении выработок по неоднородной породе, по тонким пластам угля или рудным жилам для создания дополнительной поверхности обнажения вначале отбивается и убирается уголь или руда, а затем отбивается порода. Отбойка породы производится шпурами, пробуренными параллельно оси выра ботки.
При проведении вертикальных и наклонных выработок круглого сечения шпуры в них располагают по нескольким концентрическим окружностям. Вруб состоит из 6—12 шпуров, глубина которых на 15—20 см больше остальных. Чаще применяют врубы с параллельными шпурами, обеспечивающими меньший выброс породы вверх.
Соотношение между числом шпуров в окружностях принимается для зарядов в патронах диаметром 32 мм 1 : 2 : 3 : 4, для зарядов в патронах диаметром
45 мм 1 : 3 : 6.
Оконтуривающие шпуры бурят на расстоянии 15—20 см от проектного контура под углом 85—87° в сторону стенок. Концы шпуров, как правило, не выходят за контур сечения ствола.
Расчет зарядов при проведении выработок сводится к определению расчет ного удельного расхода ВВ и числа шпуров на 1 м3 взрываемого массива.
Принципы расчета параметров взрывания. Исходным в расчете параметров взрывания при проведении выработок является р а с ч е т н ы й у д е л ь н ы й р а с х о д ВВ, зависящий от многих факторов: физико-механических свойств пород, сечения выработки, глубины и диаметра шпуров, типа ВВ и т. д. Особая сложность заключается в том, что перечисленные факторы комплексно и по-раз ному влияют на величину заряда, и в настоящее время не представляется воз можным определить ее значение теоретическим путем. Поэтому в большинстве случаев удельный расход ВВ определяется по специальным таблицам, составлен ным на основе обработки большого числа производственных взрывов (табл. 50). При применении других ВВ пользуются переводными коэффициентами, которые обратно пропорциональны энергетическим характеристикам ВВ (см. стр. 225).
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 50 |
Расход ВВ на 1 |
м3 обуренной породы при проведении выработки |
|
|
|
(аммонит № 6ЖВ) |
|
|
|
|
|
|
Сечение выработки, м2 |
|
|
Коэффициент |
|
|
|
|
|
|
|
крепости |
4 -6 |
10-12 |
16-20 |
ДО 25 |
36-40 |
60-70 |
породы |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для горизонтальных выработок |
Для вертикальных выработок |
15—20 |
2,2 |
|
2,2 |
1,9 |
2,8 |
2,5 |
2,1 |
7 -9 |
1,5 |
|
1,4 |
1,3 |
2,1 |
1,8 |
1,4 |
Ч и с л о |
и г л у б и н а |
ш п у р о в |
по сечению выработки должно быть |
достаточным |
с точки |
зрения |
эффективного разрушения |
обуренного |
объема |
породы, размещения расчетного заряда ВВ и правильного оконтуривания выра ботки.
Наиболее просто число шпуров на забой определять исходя из найденного
по таблицам расхода ВВ на 1 |
м3 обуренной породы. |
1. Выбирается глубина шпуров исходя из требуемого подвигания забоя |
выработки за один цикл. |
ВВ на взрыв по формуле |
2. Определяется количество |
|
|
Q = qlS, |
(XI.24) |
где I — глубина |
обуривания забоя, м. |
|
3. Определяется число шпуров на забой исходя из максимального допусти |
мого их заполнения ВВ. Обычно ВВ заполняется 2/3 длины шпура, |
но в креп |
ких породах заполнение может быть большим. |
|
Масса заряда в одном |
шпуре |
|
где d — диаметр |
шпуров, |
Q3 = Y l J f ~ A' |
(X L25) |
дм. |
|
Число шпуров |
|
|
|
|
N = -ß~. |
(XI.26) |
|
|
ѵз |
|
4. Проверяется число шпуров исходя из необходимости правильного окон |
туривания выработки. При изменении числа шпуров на забой заряд отдельного
шпура |
пересчитывается по |
формуле |
|
|
|
<& = §-., |
(XI.27) |
где N' — необходимое число |
шпуров. |
а затем полу |
5. |
Общая масса заряда |
на взрыв делится на число шпуров, |
ченная средняя величина умножается на следующие поправочные коэффициенты: для врубовых шпуров — 1,2, для отбойных шпуров, оконтуривающих боковых и верхних, 0,8—0,9.
Вычисленные параметры взрывания проверяют путем проведения опытных взрывов.
Для пород с коэффициентом крепости / = 4 -г- 10 оптимальная глубина шнуров равна 1,8 —2,8 м, причем с увеличением крепости пород оптимальная глубина шпуров уменьшается, с увеличением сечения выработки — увеличи
вается.
При применении буровых кареток, позволяющих с одной установки бурить шпуры глубиной 3 м и более, рациональная глубина шпуров увеличивается. При этом, как правило, применяются призматические врубы.
Контурное взрывание. При проведении выработок происходит большее или меньшее разрушение массива породы за пределами проектного контура, ухудшающее устойчивость выработки и увеличивающее переборы породы. Для уменьшения разрушения за линией расположения зарядов применяют оконтуривающие шпуры уменьшенного диаметра, а также бурят их на некотором расстоянии от линии проектного контура.
Одним из эффективных способов уменьшения разрушений массива за линией зарядов является контурное взрывание. Сущность этого метода взрывания заключается в том, что оконтуривающие шпуры бурят возможно ближе к про ектному контуру сечения выработки с одновременным уменьшением расстояния между соседними шпурами. Шпуры заряжают таким образом, чтобы разрушение породы происходило только по линии, соединяющей соседние заряды. Это дости гается вследствие получения при взрыве на линии, расположения зарядов уве личенных напряжений. При этом обеспечивается почти точное соответствие фактического и проектного контуров выработки. Кроме того, благодаря умень шению разрушения массива устойчивость выработки увеличивается, что позво ляет при таком взрывании эксплуатировать выработки с уменьшенной толщиной крепи или даже совсем без крепления.
Уменьшение действия взрыва в глубь массива достигается:
1)применением ВВ с низкими энергетическими характеристиками;
2)применением большого (15—20 мм) радиального зазора между патроном
ВВи стенками шпуров;
3)применением специальной конструкции зарядов, представляющих собой
деревянный полуцилиндр, на котором расположены рассредоточенно (рис. 174, а) или непрерывно (рис. 174, б) полуцилиндры ВВ. Стенки полу цилиндра деревянного заряда примыкают к массиву, в результате чего заряд не имеет непосредственного контакта с внешним контуром породы.
Некоторый перерасход буровых работ путем сближенного расположения зарядов компенсируется снижением расходов на крепление и поддержание выра боток. Этот способ взрывания находит широкое применение при проходке выра боток в монолитных породах и при гидротехническом строительстве.
Короткозамедленное взрывание при проведении выработок. Все шире в прак
тику проведения подготовительных выработок внедряется к. з. |
в. зарядов. |
По данным большого объема исследований и производственных |
наблюдений, |
к. з. в. по сравнению с |
мгновенным обеспечивает следующие преимущества. |
1. Уменьшение удельных расходов бурения и ВВ на 10—20% благодаря |
лучшему |
использованию |
энергии |
взрыва зарядов. |
|
2. Лучшее дробление |
породы благодаря более длительному нахождению |
породы в |
напряженном |
состоянии |
при взрыве. |
|
3.Уменьшение сейсмического воздействия на массив и лучшее оконтуривание выработки.
4.Увеличение коэффициента использования шпуров на 10—15%. Важным достоинством к. з. в. при проходке стволов является уменьшенное
заколообразование на забое, из-за чего на 10—15% сокращается объем породы, убираемой с предварительной разборкой, и на 15—20% сокращается время на обуривание забоя.
Расположение шпуров сохраняется то же, что и при обычном замедленном взрывании, но при уменьшенном примерно на 10—15% общем числе шпуров.
Проведенными исследованиями установлено, что интервал замедления изменяется от 15 до 25 мс. С увеличением крепости пород интервал замедления уменьшается. Интервал замедления между врубовыми и остальными шпурами должен быть увеличен, поскольку время разрушения породы действием врубо вых зарядов, работающих при одной обнаженной поверхности, больше, чем у других шпуров. Число ступеней замедлений может приниматься одинаковым с замедленным взрыванием (врубовые — отбойные — оконтуривающие), однако это не является обязательным.
При применении к. з. в., особенно при завышенных удельных расходах ВВ, происходит усиленный выброс породы по оси выработки, приводящий к разрушению крепи и порче оборудования. Поэтому при переходе на к. з. в. следует в опытных взрывах уменьшить удельный расход ВВ примерно на 10— 15%. Окончательно параметры к. з. в. выбираются после проведения экспери ментальных взрывов.
Г л а в а X I I
ВТОРИЧНОЕ ДРО БЛЕН И Е НЕГАБАРИ ТА
§ 101. Классификация способов вторичного дробления
При существующей технике и технологии отбойки пород скважин ными зарядами на карьерах выход негабаритных кусков, особенно в трудновзрываемых породах, достигает 10% и более. Высокий выход негабарита ухудшает технико-экономические показатели ра боты карьеров, усложняет технологический процесс, снижает про изводительность погрузки, транспорта, повышает себестоимость добычи полезного ископаемого. От быстроты и эффективности дро бления негабаритных кусков существенно зависят ритм и общая организация работы на карьере. Для вторичного дробления негаба ритов в настоящее время разработано много способов и средств разрушения.
По характеру физических и механических процессов, происхо дящих в породе при ее разрушении, основные методы дробления могут быть разделены на взрывные, механические, термические, электрофизические. Их можно классифицировать следующим обра зом.
I. Взрывные способы разрушения негабаритов:
1)без бурения шпуров в негабарите: обычными накладными зарядами (рис. 175, а); кумулятивными зарядами (рис. 175, б).
2)с бурением шпуров в негабарите: шпуровыми зарядами ВВ (рис. 175, б); микрозарядами ВВ, гидровзрывные (рис. 175, г);
II. Механические способы разрушения негабарита: статическое с помощью гидроклина, динамическое пневмобутобоями и пада ющим грузом.
III. Термические способы дробления негабарита: разрушение термитом, разрушение огнеструйными горелками.
IV. Электрофизические способы разрушения негабаритов: элек трогидравлическое разрушение, разрушение токами высокой ча стоты, разрушение токами промышленной частоты, нагрев токами промышленной частоты.
V.Комбинированные способы разрушения негабаритов: ударное
иэлектротермическое воздействие на породу; механическое воз действие на породу в высокочастотном электромагнитном поле;
