Файл: Вовк, А. А. Действие взрыва в грунтах.pdf

разработки 1 мг вскрыши в 1,2—1,5 раза [44]. Однако примене­ ние драглайнов при транспортно-отвальной и транспортной си­ стемах разработки, очевидно, нецелесообразно, так как требует специальных устройств для механической подрезки уступов.

Создание ослабляющей выработки в подошве уступа воздей­ ствием высоконапорной струи воды заложено в самом принципе гидромониторной разработки грунтовых уступов. Воздействие струи воды на разрушаемые породы весьма разнообразно и складывается из совокупности ряда процессов. Удар струи по породе сотрясает ее и нарушает первоначальные плотность и структуру грунта, образуя дополнительные трещины и сдвиги; одновременно в существующих и вновь образовавшихся трещи­ нах создается гидравлическое давление, способствующее отсое­ динению от массива отдельных частей породы; беспрерывный поток воды обеспечивает вымывание и унос из массива раздроб­ ленных частей породы. Однако процесс гидроразмыва является наиболее энергоемкой операцией из комплекса гидровскрышных работ. Образование ослабляющей выработки в подошве уступа (вруба) требует 50—80% всего рабочего времени при объеме по­ роды во врубе 4—5% общего объема уступа. В связи с этим по­ требовалось создание специальных подрезающих механизмов.

Внастоящее время промышленность еще не выпускает машины

имеханизмы для механической подрезки основания уступов, но ряд научных организаций работает над их созданием. Так, на­ пример, ИГД СО АН СССР проводит испытание созданного им опытного образца машины для механической подрезки уступов высотой до 30 м на базе экскаватора ЭШ-4. В лаборатории гид­ ромеханизации Московского горного института создана и испы­ тана экспериментальная буровая установка для подрезки усту­ па производительностью 50—55 м3/ч при глубине вруба 1,5— 1,6 м и высоте 0,45 м. Удельная энергоемкость составила 1,4—1,6 кет • ч/м3, что в 5—10 раз ниже энергоемкости подрезки уступа струей воды. Однако создающиеся установки для меха­

нической подрезки уступа также будут иметь ограниченный круг применения из-за уже существующих в них недостатков.

Теоретически обрушение уступа должно произойти при под­ резке его врубом минимальной высоты. Но при разработке грун­ тового уступа высота ослабляющей выработки в его основании имеет большое значение. Она регламентируется как физико-ме­ ханическими свойствами разрабатываемых пород, так и требо­ ваниями, предъявляемыми к качеству дробления обрушаемой по­ роды. Естественно, что для большинства связных пород высота вруба 0,5 м при разработке высоких уступов может оказаться недостаточной, т. е. в данном случае вновь возникает жесткая связь между оборудованием и разрабатываемым уступом.

С меньшей эффективностью, чем при гидромониторной разра­ ботке, но также успешно применяется принцип обрушения при разработке грунтовых массивов плавучими земснарядами. По

176

С целью обеспечения безопасности производства подготови­ тельных работ для обрушения уступа с помощью взрыва расчет­ ный коэффициент устойчивости должен быть не менее 1,5—1,20, что достигается приданием уступу устойчивого угла откоса. Об­ рушение уступа надежно обеспечивается при снижении расчет­ ного коэффициента 14 до 0,8—0,85.

Ослабление основания уступа может быть достигнуто взры­ вом на выброс призмы грунта в основании уступа или взрывом на разрыхление грунта в объеме этой призмы. В обоих случаях

Рис. 62. Технологические схемы обрушения уступов взрывом:

а — траншейного заряда (/); 6 — скважинных зарядов (2); в — котловых зарядов (3).

основополагающей является глубина выброса или рыхления, определяющая переход массива в состояние предельного равно­ весия. Эта глубина а (рис. 62) определяется из условия предель­ ного равновесия обрушаемого блока BKEDC при небольшой (в сравнении с высотой) мощности блока, которое может быть за­ писано в общем виде с учетом коэффициента устойчивости:

tg cp — коэффициент внутреннего трения пород; I — длина линии сдвижения (DC).

sin a

Подставив значения Р и / в уравнение (IV.6) и решив его отно сительно а, получим

178

словливает размер призмы выброса в основании уступа, и вели­ чина его определяется физико-механическими свойствами обрушаемых пород, углом обрушения уступа. Увеличение показателя действия взрыва улучшает рыхление обрушаемого грунта, так как чем больше высота вруба, тем больше возникает инерцион­ ных сил в момент удара обрушаемого блока о подошву уступа. Но при этом возрастает расход ВВ.

(рис. 62, а) и взрывом сосредоточенных зарядов, расположенных в наклонных или горизонтальных скважинах, пробуренных в по­ дошве уступа (рис. 62, б), либо в вертикальных скважинах, прой­

или на рыхление его с целью обрушения уступа могут быть ус­ пешно применены при практически неограниченной высоте необ­ водненного уступа, разрабатываемого экскаваторами или гидро­ мониторами.

Обрушение уступа по схеме рис. 62, а достигается разруше­ нием призмы упора взрывом удлиненного цилиндрического за­ ряда, расположенного в горизонтальной скважине, пройденной в подошве уступа. Эта схема применяется при обрушении высо­ ких уступов, сложенных плотными связными нескальными поро­ дами. Обрушение уступа по фронту производится блоками, дли­ на каждого ограничивается технологическими возможностями проведения горизонтальной скважины и заряжания ее и состав­ ляет 30—40 м. Диаметр скважины определяется радиусом заря­ да, размещаемого в ней. Зарядная скважина проходится станком горизонтального бурения или пневмопробойником типа ИП-4601.

Обрушение уступа может опережать отработку его обрушен­ ной части экскаватором на блок. Для опережения обрушения в основании уступа проходится выработка, в которой размещается оборудование для проведения скважины и заряжания ее. Выра­ ботка может быть пройдена также взрывом удлиненного гори­ зонтального заряда. Для этого в груди забоя параллельно по­ дошве уступа закладывается зарядная скважина. После взрыва заряда образуется цилиндрическая полость, радиус которой и вес заряда, образующий ее, связаны зависимостью

Гпол ; : ксж Vc„, (IV. ю) где kcm — коэффициент податливости (сжимаемости).

Длина выработки зависит от глубины заложения цилиндри­ ческого заряда, обрушающего уступ. Зарядка горизонтальных скважин производится пневмозарядчиками. Вес горизонтально­ го цилиндрического заряда, необходимого для разрушения приз­ мы упора на требуемую глубину а и обрушения уступа, рас­ считывается по формуле (IV.8).

Бурение скважины и заряжание ее должно быть выполнено до образования оконтуривающей щели. Взрывание удлиненного заряда в основании уступа производится после устройства окон­ туривающей выработки. Если выработка образуется взрывным способом, то взрывание удлиненного горизонтального цилиндри­ ческого заряда в основании уступа производится с замедлением 500 мсек по отношению к взрыву зарядов, образующих оконтуривающую щель.

Обрушение уступа по схеме рис. 62, б достигается разруше­ нием призмы упора взрывом котловых зарядов, расположенных в подошве уступа, в горизонтальных или наклонных скважинах, пробуренных с груди забоя, или в вертикальных скважинах, прой­ денных с кровли уступа. Расположение зарядов в горизонталь­ ных или наклонных скважинах применяется при обрушении уступов, сложенных устойчивыми нескальными породами.

Глубина наклонной буровой скважины определяется из вы­

где р — угол наклона скважины, град.

Расположение котловых зарядов в вертикальных скважинах, пройденных с кровли уступа, применяется при обрушении усту­ пов, сложенных слабоустойчивыми нескальными породами, ког­ да работа у основания уступа осложняется по соображениям техники безопасности.

Глубина вертикальной скважины равна высоте обрушаемого уступа, поэтому применение указанной схемы ограничено техно­ логическими трудностями бурения и заряжания глубоких сква­ жин в грунтах.

Глубина подработки основания уступа по этой схеме, опре­

где Wn — линия сопротивления заряда по подошве, ж; Н — вы­ сота уступа, ж; 6 — расстояние от верхней бровки уступа до оси скважины (устанавливается при проектировании, но не менее

3 ж).

Расчет веса котлового заряда определяется по известной формуле Борескова

180