§ 9. Параметры и расположение скважин

К параметрам взрывных скважин относятся диаметр скважины, ее глубина L, перебур l, направление и угол наклона β (рис. II.15). Параметры скважин зависят от высоты уступа, физико-механических свойств горных пород, требований к качеству взрыва.

Диаметр скважин определяет количество ВВ, приходящегося на единицу длины скважины, и, следовательно, основные параметры буровзрывных работ. На современных карьерах диаметр скважин изменяется от 100 до 300мм и наиболее часто составляет 200÷250мм. При огневом бурении диаметр скважин может достигать 400÷500 мм. Уменьшение диаметра скважин обычно позволяет улучшить дробление горных пород и увеличить скорость бурения. Наряду с этим усложняется процесс зарядки скважин, увеличивается расход ВВ и СВ, в большинстве случаев снижается производительность буровых станков по общему объему обуренной горной массы из-за необходимости более густо бурить скважины, в связи с чем увеличиваются их общая длина на единицу обуренной горной .массы и время переездов от скважины к скважине.

При применяемой прямоугольной или квадратной сетке расположения зарядов в массиве при уменьшении диаметра заряда в п раз площадь массива, приходящаяся на один заряд, при сохранении прежнего удельного расхода ВВ уменьшится в п²раз. Следовательно,

чтобы иметь при уменьшенном диаметре скважин ту же сменную производительность по обуренной горной массе, как при большем диаметре, необходимо скорость бурения увеличить в п² раз. Современные станки не обеспечивают этого условия, и поэтому стоимость обуриванияединицы горного массива при уменьшении диаметра скважины увеличивается. Этим объясняется тенденция ряда крупных карьеров увеличивать диаметр скважины, хотя качество дробления при этом обычно ухудшается.

Рациональный диаметр скважин выбирают на основе технико-экономических расчетов с учетом свойств и структурных особенностей взрываемых пород. Малые диаметры скважин обычно рационально применять в крепких трудновзрываемых породах, разбитых трещинами на отдельные крупные глыбы,

Перебур скважин производят для усиления действия взрыва в нижней части уступа. Он обеспечивает разрушение породы на уровне подошвы уступа, что создает нормальные условия для работы экскаваторов.

Перебур скважин увеличивает объем бурения и частично разрушает нижележащий уступ, что ухудшает условия его обуривания. Поэтому величину перебура принимают минимально возможной. В легковзрываемых породах перебур не делают. В случае, когда в подошве уступа залегают мягкие породы, скважины недобуривают на 1÷2 м.

Длину перебура в каждом конкретном случае устанавливают опытным путем с учетом физико-механических свойств горных пород, условий их залегания, высоты уступа, диаметра скважин, сопротивления по подошве, способов взрывания и свойств применяемых ВВ. Обычно длину перебура принимают от 0,5 до 3м. С увеличением крепости пород, высоты уступа и сопротивления по подошве длину перебура увеличивают, при увеличении диаметра скважин и мощности ВВ - уменьшают. Ориентировочно длину перебура можно определить в зависимости от диаметра скважин Dпо выражению:

, м. (II.16)

Наиболее широко применяют на карьерах вертикальные скважины. Однако современные буровыешарошечные станкиконструктивно способны бурить наклонные скважины параллельно откосу уступа под углом 60÷75° к горизонту. Основными преимуществами наклонных скважин по сравнению с вертикальными являются более равномерное распределение зарядов ВВ в массиве уступа, лучшее дробление горных пород, меньший объем бурения и расход ВВ.

Применение наклонных скважин обеспечивает также лучшие условия для селективной выемки полезных ископаемых, меньшие разрушения тыльной части уступов и возможность создавать их устойчивые откосы под необходимым углом.

Взрывание пород каждого уступа производят отдельными блоками, размеры которых устанавливаются в соответствии с масштабами и технологией горных работ, размерами рабочих площадок и условиями безопасности.

Современные средства короткозамедленноговзрывания позволяют применять многорядное расположение скважин на обуриваемых блоках горных пород.

Параметрами сетки расположения скважин являются величина сопротивления по подошве W, расстояние между скважинами в ряду а, расстояние между рядами скважин в, число взрываемых рядов скважин п(см. рис. II.15).

Величина сопротивления по подошве (СПП) зависит от многих факторов, к основным из которых относятся физико-механические свойства

горных пород, диаметр скважин, высота и угол уступа, свойства применяемых ВВ.

Рис. II.15. Параметры скважин и их расположение в уступе

При проектировании параметров буровзрывных работ величину СПП наиболее часто рассчитывают по формулам, составленным на основе равенства зарядов ВВ при условии максимально возможного использования выбуренного объема скважин для размещения заряда ВВ и при условии соблюдения необходимогоудельного расхода ВВ.

Величина заряда по условию максимально возможного использования выбуренного объема скважины

, кг, (II.17)

гдeD— диаметр скважины, дм; ∆ — плотность заряда ВВ, равная 0,8÷0,9 кг/дм³ для порошкообразных ВВ, 0,9÷1,0 кг/дм³ для гранулированных ВВ и 1,3÷1,4 кг/дм³ для водонаполненныхи эмульсионных ВВ; Н — высота уступа, м.

Величина заряда по условию соблюдения необходимого удельного расхода ВВ

, кг, (II.18)

где q— удельный расход ВВ, кг/м³ (определяется на основе опытных взрывов, ориентировочно можно принимать по данным табл. II.8);т= -коэффициент сближения зарядов (т = 0,8÷1,2, меньшее значение принимают для трудновзрываемых пород, большее - для легковзрываемых). Приравняв правые части выражений (II.17) и (II.18), получим

, (II.19)

откуда:

, (II.20)

Таблица II.8

Удельный расход аммонита №6ЖВ при взрывании различных пород^*

Породы	Коэф-фициент крепости	Удельный расход ВВ, кг/м3
Мел	0,8-1	25-0,3
Гипс	1-1,5	0,35-0,45
Известняк-ракушняк	1,5-2	0,35-0,6
Мергель	1-1,5	0,3-0,4
Туфы трещиноватые, плотная пемза	1,5-2	0,35-0,5
Конгломерат, брекчи на известковом и глинистом цементе	2,3-3	0,35-0,45
Песчаники на глинистом цементе, сланецглинистый, слюдистый, серицитовый мергель	3-6	0,4-0,5
Доломит, известняк, магнезит, песчаники на известковом цементе	5-6	0,4-0,5
Известняк, песчаники, мрамор	6-8	0,45-0,7
Гранит, гранодиорит	6-12	0,5-0,7
Базальт, диабаз, андезит, габбро	6-8	0,6-0,75
Кварцит	12-14	0,5-0,6
Порфирит	16-20	0,7-0,75

*При применении других ВВ приведенный в таблице удельный расход ВВ умножают на переводной коэффициент k: для аммонита № 6, зерногранулита 79/21, гранулированного тротила k=1,0, для гранулита С-2, гранулита М, игданита k=1,13, для гранулита АС-8 k = 0,89, для алюмотола k=0,83.

Рассчитанная по выражению (II.20) величина СПП должна быть проверена по возможности безопасного обуривания уступа:

м,(II.21)

где α — угол откоса уступа; С — минимально допустимое расстояние от верхней бровки уступа до оси скважин, принимаемое не менее 2 м.

Если это условие не соблюдается, то принимают значение СПП, рассчитанное по формуле (II.21), и, приравняв ее к формуле (II.20), определяют коэффициент сближения зарядов в первом ряду скважин, при котором сохраняется необходимый удельный расход ВВ, или диаметр скважин, который обеспечивает нормальную проработку подошвы уступа при принятой СПП:

; (II.22)

, м. (II.22)

Рассчитанная по выражению (II.20) величина Wявляется основой дальнейших расчетов сетки скважин. Расстояние между скважинами в ряду

, м(II.23)

Расстояние между рядами скважин обычно принимают равным (0,75÷1) W.

Число взрываемых рядов скважин п определяется элементами применяемой системы разработки: шириной рабочей площадки, величиной требуемого запаса взорванной горной массы, а также технологией и организацией работ. На крупных карьерах наиболее часто n= 3÷6.

Расчетные значения параметров сетки скважин уточняют опытным путем в процессе производства буровзрывных работ на карьерах.