111.11. 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 иметод 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 д3» т- е- количество BB, необходимое для отбойки 1 м8 обуренной породы в массиве. Со­гласно эмпирической формуле H. M. Покровского,

(111.26)

где ^1 — удельный заряд условного BB, кг/м3;

Fn — 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); ер — 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

(111.27)

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 QBB на весь объем взрываемой породы при подвигании забоя выработки на величину 1за6 определяется по формуле

(111.28)

ГД6 'заб — подвигание забоя выработки, м.

Величина колонкового сосредоточенного заряда BB в шпуре ограничивается соотношением

(111.29)

гДе '»ар — длина заряда BB в шпуре, м; *шп — длина шпура, м; A3 — 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 /C3 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.

IV. Крепление очистных забоев

IV.1. Общие сведения

Крепление очистных забоев является одним из основных производ­ственных процессов при подземной разработке угля. От качествен­ного и своевременного крепления очистного забоя зависят не только производительная работа людей и механизмов, но и безопасность работ. В настоящее время создание надежных средств крепления, обеспечивающих производительную и эффективную работу выемоч­ных машин, в значительной степени определяет прогресс в добыче угля.

Особенно важное значение приобрел вопрос внедрения механи­зированных крепей при узкозахватной выемке. С каждым годом область применения механизированных крепей расширяется. Однако в некоторых горно-геологических условиях они еще не могут быть использованы и дальнейшее развитие получат индивидуальные крепи.

Крепь очистных забоев должна удовлетворять определенным техническим, производственным и экономическим требованиям.

К техническим требованиям относятся: проч­ность, устойчивость и жесткость крепи. Производственные требования: обеспечение выполнения в призабойном простран­стве всех производственных процессов и пропуска через него необ­ходимого количества воздуха, минимальная масса крепи, механи­зация ее установки и передвижки. Экономические требо­вания: минимальная стоимость крепи и наименьшие трудовые затраты на ее возведение, удаление, переноску или передвижку, надежность и долговечность крепи.

По принципиальной схеме конструкции все крепи разделяются на индивидуальные, секционные, комплектные и агрегатные.

Индивидуальные крепи состоят обычно из несущих и поддерживающих элементов (стоек и верхняков), устанавливаемых совместно и разбираемых полностью или частично при переноске или передвижке. В зависимости от выполняемых функций эти крепи могут разделяться на призабойные и посадочные.

Призабойной называют крепь, возводимую в призабой­ном пространстве очистной выработки и предназначенную для пре­дотвращения обрушения в нем пород кровли.

Посадочной называют специальную крепь, применяемую для обеспечения-периодического обрушения (посадки) пород кровли за пределами призабойного пространства по заданной линии «об­реза» кровли.

Индивидуальные крепи мобильны, универсальны, применяются почти в любых горно-геологических условиях, на пластах от весьма тонких до средней мощности включительно, однако установка их

является весьма трудоемким процессом, так как все операции по креплению выполняются вручную.

Секционные крепи состоят из отдельных секций, не имеющих постоянных силовых и кинематических связей между .собой и с другим оборудованием очистного забоя. Секции крепи гго кон­структивной схеме разделяются на бесстоечные, рамные и кустовые. К бесстоечнЫм относятся крепи, выполненные в виде огради­тельных щитов и предназначенные для применения при отработке пластов по падению. В секциях рамного типа стойки распо­лагаются однорядно по направлению передвижения крепи; в секциях кустового типа — в два или несколько рядов. Передвигают эти крепи обычно с помощью специальных передвижчиков, лебедок и переносных домкратов.

Комплектные крепи состоят из отдельных комплектов секций, не имеющих постоянных силовых и кинематических связей между собой и с другим оборудованием. Каждый комплект состоит из двух или более секций, подвижно связанных между собой. Пере­движение каждой секции осуществляется обычно с помощью гидро­домкратов с опорой на одну или две соседние секции этого же ком­плекта, находящиеся под распором.

Агрегатные крепи состоят из отдельных секций, имеющих постоянную силовую и кинематическую связь с другим оборудованием лавы. Для передвижения секций часть из них обору­дована гидродомкратами. Секции, имеющие гидродомкраты, передви­гаются, опираясь на базовую конструкцию, а секции без домкратов передвигаются вместе с базовой конструкцией.

Для секционных, комплектных и агрегатных крепей характерна полная (или почти полная) механизация процессов их передвижки и установки. Поэтому их называют механизированными.