БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Расположение шпуров и расчет зарядов для забоев с несколькими обнаженными поверхностями

Расположение шпуров и расчет зарядов при проведении подготовительных выработок

При проведении выработок большого сечения (более 18—20 м2) забой выработки иногда делят на два или больше самостоятель­ных забоя, располагая их уступами (рис. 62). Передовой забой /

Имеет-одну обнаженную поверхность, отстающий забой II— две. В передовом забое, имеющем одну обнаженную поверхность, рас­положение шпуров и расчет зарядов осуществляют как указано в §39.

I

Рис. 62. Схемы забоя выработки: а — с вертикальным уступом; б — с гори­зонтальным уступом

Для отстающего забоя, имеющего две обнаженные поверхности, расположение шпуров и расчет зарядов производят, пользуясь иными формулами и нормами. Шпуры в нем располагают парал­лельно одной из обнаженных поверхностей отстающего забоя.

Рис. 63. Схема расположения шпуров:

I — угольный забой; II — породный забой

При проведении выработок в неоднородных породах забой де­лят на две части: передовой забой, проходимый по более слабой породе, и отстающий — по более устойчивой. Так, например, при проведении подготовительных выработок по маломощным уголь - ым пластам вначале вынимают уголь, а затем подрывают боко - ые породы, обычно более крепкие, чем уголь. Породный забой отстает от угольного и благодаря этому имеет две обнаженные по­
верхности (рис. 63), что облегчает взрывание породы. Помимо это­го, проведение выработки двумя забоями позволяет вынимать раз­дельно уголь и породу.

При выемке пластов угля мощностью до 0,7—0,8 м шпуры рас; полагают веерообразно (см. рис..57).

В угольных забоях в пластах, мощностью 0,7—1,5 м шпуры рас­полагают с образованием клинового бокового (см. рис. 63) или центрального (рис. 64) вруба. Если в нижней (или в верхней) час­ти пласта находится более слабая пачка угля, то по ней распола­гают веерообразный ряд шпуров, создающий врубовую щель, а по

Более крепкому углю бурят несколь­ко отбойных шпуров, (рис, 65).

В шахтах, опасных по газу или пыли, взрывание шпуров-по уг­лю можно производить только электродетонаторами мгновенного и короткозамедленного действия с максимальным замедлением не более 130 мсек. Поэтому шпуры располагают так, чтобы их все можно было взорвать одновременно и не более, чем в 4—5 серий.

В угольном забое при взрывании достаточного количества шпу­ров длиной до 2—2,5 м к. и. ш. обычно составляет 0,9. При шпурах длиной 3,5—4 м к. и. ш. снижается до 0,8, так как при этом увели­чивается коэффициент зажима и уменьшается наклон шпуров.

В угольном забое шпуры следует располагать так, чтобы рас­стояние между зарядами было не менее 0,6 ж, так как при мень­шем расстоянии, по исследованиям МакНИИ, патроны аммонита в некоторых шпурах могут не взорваться вследствие переуплотне­ния ВВ, вызванного ударной волной соседнего, ранее взорвавшего­ся заряда. При расположении зарядов в разных пачках угля рас^ стояние между зарядами может быть уменьшено до 0,4 м. При расстоянии между зарядами врубовых шпуров 0,4—0,6 м они дадут удовлетворительный эффект лишь, в том случае, если будет приме­
нен двойной клиновой вруб. В забоях шириной менее 3,2 м, где такой вруб невозможен, следует вынимать уголь механическим спо­собом или применять вруб со свободной скважиной (призматиче­ский вруб). Шпуры должны располагаться не ближе 0,5 м от сква­жины.

На рис. 66 показана схема расположения шпуров при щелевом врубе (но без свободных шпуров), примененная при скоростной проходке штрека на шах­те № 103 треста Чистяковантрацит (за месяц было пройдено 1051 ж, в сутки выполняли 12 циклов с подвиганием на 3 ж за цикл). Врубовые шпуры 1 к 2 располагали в разных пачках некрепкого антрацита на расстоянии 30—35 сж один от другого. Шпуры по породе взрывали после взрывания по углю (но в один прием). В кровле, где залегал легкообрушающийся глинистый сланец, рас-

В отстающем породном забое, имеющем две обнаженные по­верхности, шпуры чаще всего располагают параллельно оси выра­ботки. В зависимости от крепости и мощности подрываемой толщи пород их размещают в один или несколько рядов. При располо­жении шпуров в один ряд расстояние между ними и величина л. н. с. принимаются приблизительно одинаковыми. При неболь­шой подрывке (при малой л. н.е.), когда количество шпуров в за­бое невелико, расстояние между шпурами можно брать в 1,5—2 ра­за больше л. н. с.

Если шпуры располагают в несколько рядов при поочередном их взрывании, расстояние между рядами и между шпурами в ря­дах принимают приблизительно одинаковое. При взрывании одно­временно 2—3 рядов (см. рис. 63,11) расстояние между рядами принимают на 20% меньше, чем л. н. с. первого ряда W. Рас­стояние между шпурами во втором (и третьем) ряду принимают при монолитной породе такое же, как расстояние между рядами, т. е. а2 ~ W'; при слоистой породе а2 = (1,24-1,5) W\ к. и. ш. пер­вого ряда равен I, второго ряда 0,9—0,85. Поэтому шпуры второ­го ряда должны быть длиннее шпуров первого ряда.

При проведении штреков, бремсбергов и уклонов длина шпу­ров в породном забое чаще бывает 1,8—2 м, реже 3,5—4 м. В по­следнем случае за один цикл в угольном забое выполняют две за­ходки длиной по 1,8—2 м, а в породном забое — одну заходку дли­ной 3,5—4 м. При скоростных проходках уголь и породу не разде­ляют, а проходят выработку общим забоем, длину заходки принимают 2—3 м. Величину зарядов и количество шпуров для за­боев с двумя обнаженными поверхностями рассчитывают таким же методом, как и для забоев с одной обнаженной поверхностью.

Удельный расход ВВ можно определять по формуле проф. М. М. Протодьяконова, предложенной им для забоев с двумя об­наженными поверхностями,

Q = 0,15КГ(К0^/ + і) е~Чг, (91)

Где В — ширина (длина) породного забоя по средней линии, па­раллельной обнаженной поверхности, в сторону которой направлено действие взрыва. Остальные обозначения те же, что и в формуле (81).

Можно пользоваться также формулой (83) проф. Н. М. По­кровского.

Расчет зарядов для забоев очистных выработок

Отбойка руды скважинными зарядами. При до­быче руд подземным способом широкое применение имеет отбойка руды с помощью глубоких скважин. Скважины в отбиваемом слое руды могут располагаться параллельно или веером, а'отбиваемые слои могут быть горизонтальными, вертикальными (рис. 67) или наклонными в зависимости от горногеологических условий и при­нятой системы разработки.

Диаметр скважин составляет 75—125 мм. При веерном распо­ложении скважин их суммарная длина на 30—40% больше, чем при параллельном. Но для бурения параллельных скважин тре­буется проводить дополнительные подготовительные выработки.

Толщина отбиваемого слоя не должна быть более половины его ширины и более той величины л. н. е., которую может преодолеть заряд скважины. Величина л. н. е., интервал между скважинами и величина заряда могут быть рассчитаны по формулам (67) — (76).

Удельный расход ВВ можно определить по нормативным дан­ным (см. табл. 4 приложения). Значение k в формуле (69) следует брать равным 0,8—0,9 (при длине скважин 10—30 м).

Величина зарядов для веерных скважин подсчитывается так же, как и для параллельных. Общая масса зарядов, полученная расчетом для параллельных скважин, распределяется по веерным скважинам пропорционально их длине с коэффициентом заполне­ния 0,6—0,7. Это будет теоретическая длина заряда скважин. При заряжании веерных скважин в каждой второй или третьей сква­жине увеличивают длину заряда за счет соседних, доводя коэффи-

Циент заполнения в ней до 0,8—0,85. В крайних, отрезных скважи­нах коэффициент заполнения должен быть 0,85—0,9. Количество веерных скважин устанавливается с таким расчетом, чтобы рас­стояние между ними «в раструбе» (у периферийных концов) было приблизительно такое же, как между параллельными скважинами.

При одновременном взрывании нескольких рядов скважин (при обрушении нескольких слоев одновременно) необходимо приме­нять короткозамедленное взрывание. Криворожский горнорудный институт рекомендует как наиболее рациональные две схемы (рис. 68) короткозамедленного взрывания с применением пиротех­нического детонационного реле КЗДШ-58. Эти схемы были опро­бованы на рудниках Криворожского бассейна при обрушениях потолочин и междукамерных целиков, при подэтажном обрушении

Шился (по сравнению с мгновенным взрыванием) сейсмический эффект взрыва и улучшилось дробление руды, что способствовало повышению (на 35—40%) производительности труда скреперистов и снижению вдвое расхода ВВ на вторичное взрывание.

Схема расположения заряда в скважине показана на рис. 69. Детонационные реле КЗДШ-58 имели замедления 10, 20, 35 и 50 мсек. Большие замедления (до 200—250 мсек) получали путем последовательного соединения этих реле.

Отбойка угля скважинными зарядами применя­ется в Кузбассе в очистных забоях мощных крутопадающих пла­стов с устойчивыми боковыми породами при безлюдной выемке угля. Система разработки — длинные столбы по простиранию с разделением этажа на подэтажи высотой 25—30 м. Работы в верх­них подэтажах ведутся с опережением на 15 м относительно ниж­них. Между лавами оставляют охранные целики размером 4X5 м. Выемочное поле подэтажа делят разрезными печами на блоки длиной от 10 до 40 м в зависимости от крепости пород кровли.

Скважины бурят снизу вверх на расстоянии 1—1,5 м одна от другой в 1—2 ряда (при мощности пласта 1,5—5 м) ближе к почве пласта (рис. 70). Скважину заряжают патронами аммонита. ПЖВ-20. Сверху и снизу по 1,5-—2 м скважины заполняют забоеч­ным материалом. Расход ВВ в зависимости от мощности пласта и крепости угля составляет от 300 до 600 г на 1 т добытого угля.

При освоении этого способа добычи себестоимость. угля снижается на 40—60% и производительность труда рабочих повышается на 40—70%.

Расчет шпуровых зарядов ирасположение шпу­ров в очистном угольном забое. При отбойке угля в ла­ве с машинным врубом шпуры располагают перпендикулярно фрон­ту забоя или под углом 60—70°. Глубина их принимается равной глубине вруба или несколько меньшей. Расстояние между шпура­ми в зависимости от крепости угля принимается от 1 до 3- м.

Удельный расход ВВ определяется по формуле (91) проф. М. М. Протодьяконова или по нормативным таблицам. Подсчитав затем суммарный расход ВВ на забой и разделив его на величину
шпурового заряда, получают общее количество шпуров. Величина шпурового заряда бывает 0,2—0,4 кг при мощности пласта 0,7—1 м. При отбойке угля в пластах большей мощности масса шпурового заряда увеличивается. Но длина заряда должна быть не более л. н. с. и не более длины забойки, а последняя должна быть не менее 0,5 м.

Чтобы подрубленный уголь не обрушивался до взрыва и не за­крывал зарубную щель, в последнюю забивают деревянные клинья- подшашки. Взрывание шпуровых зарядов в осевшем подрублен­ном угле неэффективно, а если, к тому же, пласт с большим газовыделе­нием, то и опасно, так как может вызвать взрыв ме - тано-воздушной смеси, заполняющей верхнюю и боковую щели (щель под кровлей и боковую щель, по которой произошел об­рыв осевшей пачки угля), поскольку шпуры распо­ложены под кровлей (см. рис. 72). При значитель­ном газовыделении в пла­стах мощностью 0,7—1,3 м следует в целях безопас­ности располагать врубовую щель вверху (под кровлей), а шпуры бурить внизу (над почвой).

Технико-экономические показатели в очистных забоях рассчи­тываются обычно на 1 т добытого полезного ископаемого.

В негазовых шахтах взрывание шпуров в лаве огневое или электрическое с помощью электродетонаторов замедленного дей­ствия. В газовых шахтах взрывание электрическое с помощью элек­тродетонаторов мгновенного и короткозамедленного действия. При этом одновременно взрывают в зависимости от состояния кровли от 1 до 10 шпуров и более.

При щитовой системе разработки мощных крутопадающих угольных пластов количество одновременно взрываемых шпуров достигнет 100 шт. Так, например, при одинарных щитах при обу - ривании проходов между углеспускными печами (рис. 71, а) бу­рят до 60 шпуров, а при обуривании опорных целиков (рис. 71,6) у лежачего и висячего боков — до 100 шпуров.

Глубина шпуров 1,6—1,8 м в проходах и 1,2—1,5 м в опорных целиках. Величина шпурового заряда соответственно 0,6—0,8 и 0,4—0,6 кг. Заряжание и монтаж взрывной электросети производят в определенном порядке — от фланговой секции к ходовой печи, т. е. к выходу из-под щита.

Пример 1. Рассчитать буровзрывной комплекс для лавы с машинной заруб­
кой. Длина забоя 100 м, мощность пласта 0,85 м, глубина вруба 1,8 м, коэффи­циент крепости угля f = 1,5, шахта газовая.

1. В качестве ВВ принимаем предохранительный аммонит ПЖВ-20 и элек - тродетоиаторы мгновенного и короткозамедленного действия.

2. Длина шпуров по углю принимается равной, глубине вруба 1Ш = 1,8 м.

3. Удельный расход ВВ по формуле (91) проф. М. М. Протодьяконова равен

— / ------------ 1 \ 525

Q = 0,151Л.5 I • 1,5 + jog 1 зад 1 = 0,22 кг/м3.

4. Объем взрываемого угля по всей лаве за один цикл равен V = = (0,85—0,15) 1,8- 100 = 125 м3 (0,85 м — мошность пласта; 0,15 м — высота за - рубиой щели).

-*івоо н

5. Общий расход ВВ на цикл составит

Q = qV = 0,22 - 125 = 27,5 кг.

6. Количество шпуров в забое при массе шпурового заряда qш — 0,4 будет

Q 27,5

7. Расстояние между шпурами (рис. 72)

100

А = - уо - = 1,4 м.

Пример 2. Рассчитать буровзрывной комплекс для отбойки руды горизон­тальными слоями (см. рис. 67). Ширина камеры Ь — 10 м, длина I = 30 м, коэф­фициент крепости руды по проф. М. М. Протодьяконову f = 8, диаметр скважи­ны 75 мм. В качестве ВВ применяется дииафталит работоспособностью 320 см3.

1. Удельный расход ВВ находим по табл. 4 приложения

300

Q = 0,42 220 ~ 0,37 кг/м3.

2. Масса заряда на 1 ж скважины составит

JtD2 3 ■ 14 • 0,0752 —А = 4

3. Площадь 5 (площадь слоя в поперечном сечении), приходящаяся на одну скважину, равна

7 3,8 S = k jj =0,9рзу = 9,2 м2.

4. Находим л. н. с. я расстояние между скважинами (см. табл. 13), считая, что руда имеет плотную структуру:

W = 1,1 У£Г= 1,1 У9,2 = 3,3 M-,

A ~ W ~ 3,3=2'8 M - 5. Определим количество скважии в слое

Ь 10

6: Массу зарядов четырех скважин слоя найдем из выражения (Зек.= Nk^k3an = 4 • ЗО. 3,8 • 0,9 = 408 кг.

7. Находим объем взрываемого слоя

Усл = 3,3 • 10 • 30 = 990 м3.

8. Подсчитаем-расход ВВ иа 1 я3 и иа 1 т руды

408

<7р = ggp = 0,41 кг/м3, или 0,09 кг/т.

Повышение удельного расхода ВВ произошло вследствие уменьшения рас­стояния крайних скважин от стенок камеры.