3.11. Методы взрывных работ

Работы по отбойке и дроблению полезного ископаемого или породы, выполняемые с помощью взрывчатых веществ, называются взрыв­ными работами. Взрывные работы широко применяются как при открытой, так и при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.

В зависимости от назначения и конкретных условий применяют различные методы взрывных работ. Последние определяются спосо­бом размещения заряда, формой и его величиной. В угольных шах­тах, например, взрывные работы ведут с применением небольших зарядов BB массой в несколько сотен граммов. При разработке рудных месторождений с крепкими породами величина заряда дохо­дит до нескольких десятков килограммов и тонн. Наконец, на карье­рах при так называемых массовых взрывах масса зарядов BB может составлять несколько сотен тонн.

Ниже рассмотрим лишь те методы взрывных работ, которые применяют при подземной разработке пластовых месторождений.

Обычно заряды BB размещают в шпурах или скважинах. В соот­ветствии с этим различают; шпуровой метод и метод скважинных зарядов. При этом в шпуре или скважине размещают необходимое количество BB и забойки и затем произво­дят взрывание зарядов. В результате взрыва происходит чрезвычайно быстрое превращение взрывчатого вещества в газообразные продукты с большим давлением и высокой температурой, которые производят сильный удар по стенкам шпура или скважины. Под действием удара в породе создаются различного рода напряжения, вызывающие разрушение породы.

Величина заряда BB определяется в зависимости от свойств взрываемых пород, работоспособности BB, конструкции и порядка взрывания зарядов, а также от наличия обнаженных поверхностей. Сначала определяется удельный заряд BB q_з т. е. количество BB, необходимое для отбойки 1 м³ обуренной породы в массиве. Со­гласно эмпирической формуле H. M. Покровского,

(3.26)

где q₁ — удельный заряд условного BB, кг/м³;

F_П — коэффициент структуры породы, принимаемый в зависи­мости от структуры породы в пределах от 0,8 до 2;

v₃ — коэффициент сопротивления породы отделению ее от массива (коэффициент зажима);

е_р — коэффициент работоспособности BB.

Величины удельных зарядов BB и коэффициенты структуры по­род определяют опытным путем. Для очень крепких гранитов, гней­сов, базальтов и других кристаллических пород удельный заряд BB колеблется в пределах 1,2—1,5 кг/м³, для трещиноватых и раз­рыхленных известняков, антрацита, крепкого каменного угля этот показатель снижается до 0,15 кг/м³.

Коэффициент зажима v₃ при одной поверхности обнажения опре­деляется по формуле

(3.27)

где S — площадь поперечного сечения выработки, м².

Коэффициенты работоспособности некоторых BB составляют:

83%-ный динамит………………………………. 0,8

62%-ный динамит и алюмит…………………… 1,0

Аммонит АП-1 …………………………………. 1,5

Победит ПУ-2 ………………………………….. 1,7

Общий расход BB Q_ВВ на весь объем взрываемой породы при подвигании забоя выработки на величину l_заб определяется по формуле

(3.28)

l_заб — подвигание забоя выработки, м.

Величина колонкового сосредоточенного заряда BB в шпуре ограничивается соотношением

(3.29)

где l_зар — длина заряда BB в шпуре, м;

l_шп — длина шпура, м;

k_з — максимально допустимый коэффициент заряжания шпура (отношение длины шпура, заполненного BB, к общей длине шпура).

От правильного выбора коэффициента заряжания шпура зависят эффективность работы заряда и безопасность ведения взрывных работ. Для шахт, не опасных по газу или пыли, величину k_з следует принимать исходя из крепости взрываемых пород: чем больше крепость пород, тем больше этот коэффициент. Так, при крепости пород по шкале M, M. Протодьяконова до 3 коэффициент k₃ прини­мают равным 0,6, а при крепости пород свыше 6 его величина увели­чивается до 0,8. Для шахт, опасных по газу или пыли, при длине шпура 0,6—1,5 м заряд BB должен занимать не более половины длины шпура.

Эффективность взрывных работ во многом зависит от правиль­ного расположения шпуров относительно друг друга и по отноше­нию к обнаженным поверхностям, в частности к поверхности забоя. Для придания выработке расчетного поперечного сечения бурят оконтуривающие шпуры.

Диаметр шпуров принимается на 10—15% больше диаметра патронов BB. В угольной промышленности стандартными считаются патроны диаметром 36 мм, которым соответствует диаметр шпуров 40 мм. В последнее время намечается тенденция к более широкому применению шпуров увеличенного диаметра — 45, 55 и 65 мм, что позволяет уменьшить число шпуров в комплекте и сократить время на обуривание забоя. При взрывании заряда обычно часть шпура со стороны массива остается неиспользованной, как говорят, обра­зуется стакан. Эффективность использования шпура оценивается коэффициентом использования шпура (к. и. ш.), под которым пони­мается отношение использованной части шпура к его полной глу­бине. Величина этого коэффициента зависит от физико-механических свойств пород, расположения шпура в забое, типа BB и др. При пра­вильно выбранных параметрах буровзрывных работ величина к. и. ш. достигает 0,85—1,0.

Правилами безопасности запрещается взрывание зарядов в шпу­рах без забойки. В шахтах в качестве материала для забойки обычно используют смесь из трех частей жирной глины и одной части песка. Кроме того, хорошей забойкой является увлажненный песок, кото­рый используют дри применении пневмозабойников. На зарубежных шахтах большое распространение получили забойники, в которых в качестве забойки используется породная мелочь.

Выемка угля буровзрывным способом ведется лентами шириной 0,9—1,2м по всей длине лавы. Шпуры в лаве бурят глубиной 1— 1,2 м. Располагают их в два-три ряда в шахматном порядке. Ленту делят на участки длиной 3—6 м по падению в зависимости от устой­чивости боковых пород.