6.4 Основные принципы расчета паспорта буровзрывных работ (бвр)

Расчет паспорта БВР можно рассчитывать по одной из двух схем.

По первой схеме вначале рассчитывают количество ВВ и количество шпуров на весь забой, а затем рассчитывают величину зарядов в шпурах, параметры расположения шпуров по забою.

По второй сначала определяют массу шпуровых зарядов ВВ и параметры шпуров, а затем количество ВВ на весь забой на один проходческий цикл.

В обоих случаях вначале необходимо определить удельный расход ВВ. Он зависит от крепости пород, степени их зажима, мощности ВВ и ряда других факторов. Нормальный удельный расход ВВ можно принимать на основании данных практики (табл. 6.1).

Таблица 6.1 -Таблица удельного расхода ВВ

Порода	Коэффициент крепости пород по шкале проф.М.М.Протодьяконова, ƒ	Рекомендуемый удельный расход ВВ, q1, кг/м3
1	2	3
Очень крепкие песчаники, граниты и гнейсы, базальты и другие кристаллические породы. Исключительные по крепости известняки, песчаники и доломиты	15 - 20	1,2 – 2,0
Плотные граниты, кварцевые песчаники, диориты. Мелкозернистые, монолитные песчаники и известняки и гнейсы	10 - 15	1,0 – 1,2
Некрепкий гранит, плотные песчаники и известняки, колчеданы, крепкие мраморы и доломиты	8	0,7 – 1,0

Окончание таблицы 6.1

1	2	3
Крепкие песчано-глинистые и песчанистые сланцы, сланцевые и глинистые песчаники, крепкие глинистые сланцы с включением колчедана, мягкие песчаники и известняки	4 - 6	0,4 – 0,7
Глинистые и углистые сланцы средней крепости, плотный мергель, слабые песчанистые сланцы, крепкие антрациты	2 - 3	0,2 – 0,3
Трещиноватые, разрыхленные известняки и доломиты, слабые глинистые и углистые сланцы, каменные угли, средней крепости антрациты	2	0,15 – 0,2

Удельный расход ВВ можно определить по формуле проф. М.М.Протодьяконова. Она дает удовлетворительные результаты в довольно широких пределах крепости пород и площади поперечного сечения забоев и глубине шпуров.

Для забоев с одной открытой поверхностью эта формула имеет вид

q = 0,4 ( )² ·е^-1·k, кг/м³, (6.1)

где S – проектное сечение выработки вчерне, м²;

е – коэффициент работоспособности используемого ВВ.

е = ; (6.2)

Р – работоспособность принятого ВВ, см³;

Р_эт – 525см³ – работоспособность эталонного ВВ. В качестве эталонного ВВ в данной формуле принят 93%-ный динамит работоспособностью 525см³;

k = 1,2-1,3 – коэффициент усиления зарядов, учитывающий дополнительный расход ВВ при механизированной уборке горной массы.

Удельный расход ВВ определяют также по формуле проф. Н.М.Покровского

q = q₁·S₁·V₁·e₁, кг/м³, (6.3)

где q₁ – рекомендуемый удельный расход стандартного ВВ, кг/м³. Его определяют по формуле (6.4) или выбирают из таблицы 6.1.

q₁ = 0,1ƒ, кг/м³, (6.4)

S₁ – коэффициент текстуры породы, зависящий от строения пород (табл. 6.2);

_{Таблица 6.2 - значений коэффициента S}1

Породы	S1
Вязкие, упругие, пористые	2,0
Дислоцированные с неправильным залеганием и мелкой трещиноватостью с возможной утечкой газов через трещины	1,4
Со сланцевым залеганием и меняющейся крепостью, с напластованием, перпендикулярным плоскости шпура	1,3
Массивные, плотные	1,0
Мелкослоистые, плотные, без утечки газов	0,8

V₁ – коэффициент зажима породы. При одной открытой поверхности он равен

, (6.5)

либо

. (6.6)

При ярусном взрывании вместо глубины шпура ( ) в формулу (6.6) необходимо подставить глубину расположения соответствующего яруса.

е₁ – коэффициент, обратный коэффициенту работоспособности

е₁ = . (6.7)

В качестве эталонного ВВ в данной формуле выбран 62 %-ный динамит работоспособностью Р_эт = 380см³.

Для забоев с двумя плоскостями обнажения в забое удельный расход ВВ определяют по формуле проф. М.М.Протодьяконова

q = 0,15 , кг/м³ (6.8)

где В – ширина той части выработки, по которой располагают оконтуривающие или другие шпуры, м.

Его также находят по формуле проф. Н.М.Покровского (6.3), в которой коэффициент зажима породы имеет фиксированные значения: при верхней подрывке V₁ = 1,2; при нижней –1,5; при боковой подрывке (на крутом падении) V₁ = 1,3.

Порядок расчета паспорта БВР для 1-й схемы следующий:

1. В соответствии с горно-геологическими условиями проведения (крепость пород, обводненность забоя, наличие взрывоопасных смесей пыли и газов) выбирают тип ВВ и СВ.

2. Устанавливают длину заходки, тип вруба, КИШ в зависимости от горно-геологических и горно-технических условий проведения выработки, организации работ.

3. Определяют объем породы, взрываемой за один цикл

V_зах = S· = S· ·η, м³, (6.9)

где S – площадь сечения выработки вчерне, м²;

- величина заходки, м;

- глубина шпуров, м;

η - коэффициент использования шпуров.

4. По формулам (6.1 - 6.8) находят удельный расход ВВ.

5. Определяют расход ВВ на весь забой (заходку)

Q_зах = q·V_зах = q· ·S·η, кг. (6.10)

6. Рассчитывают величину заряда одного шпура

q_шп= , кг/шпур,

где - длина патрона ВВ, м;

k_зап – коэффициент заполнения шпура, равный отношению длины заряда ( ) к длине шпура ( ), k_зап = 0,30–0,8. Для врубовых шпуров его выбирают равным 0,3-0,5; для вспомогательных и отбойных шпуров 0,4-0,5; среднее значение по забою 0,4-0,5, для прямых врубов он равен 0,6-0,8;

q_п – масса одного патрона, кг;

α – угол наклона шпура к плоскости забоя, град. Среднее значение sinα = 0,98-0,99 для значения углов 80⁰-85⁰, т.е. близкое к единице.

Зная приведенные параметры, окончательно выразим массу патрона через диаметр патрона d_п (кг), его длину (м) и плотность патронирования Δ (кг/м³)

q_шп = , кг (6.11)

или q_шп = , кг.

7. Находят общее количество шпуров на забой

N_шп = . (6.12)

Заменим Q_зах и q_шп соответствующими значениями из (6.10) и (6.11), получим

N_шп = , шп. (6.13)

Округлим значение N_шп до ближайшего большего целого числа. Далее округляем величину заряда в одном шпуре до ближайшего большего или меньшего значения кратного массе патрона ВВ. Уточняем расход ВВ на заходку.

8. После этого окончательно выбирают тип вруба и составляют схему расположения шпуров, которую можно корректировать, исходя из условия изменения количества шпуров. Врубовые шпуры бурят на 20- 40см длиннее остальных.

При проведении выработок круглого поперечного сечения шпуры располагают по концентрическим окружностям, поэтому необходимо определить расстояние между окружностями и их количество. Для чего следует найти площадь забоя, приходящуюся на один шпур S = S/ N_шп. Приняв эту площадь за площадь круга, находят его диаметр d = , который и будет средним расстоянием между окружностями и между шпурами в каждом из них. После этого определяют количество окружностей, их радиусы и количество шпуров, приходящихся на каждый из них.

9. Окончательно определяют количество ВВ, СВ и шпурометров на цикл и на 1м проходки.

На основании проведенных расчетов составляют паспорт БВР (в масштабе 1÷50), который является техническим документом, на основании которого проводят 3-4 опытных взрывания, опираясь на результаты которых проводят корректировку этого паспорта БВР. Откорректированный паспорт БВР утверждается главным инженером предприятия и он является руководящим документом для взрывников, проходчиков и ИТР.

Расчет паспорта БВР по 2-й схеме производят с учетом порядка взывания шпуров (см. рис. 6.2- 6.9).

В первую очередь необходимо взрывать заряды врубовых шпуров 1, разрушая породу в центральной части забоя и получая врубовую полость. Затем взрывают заряды вспомогательных шпуров 2, в результате чего врубовая полость окончательно расширяется и оформляется, в забое появляется вторая обнаженная плоскость. Тем самым облегчается работа взрыва зарядов отбойных и оконтуривающих шпуров. Взрыв зарядов отбойных шпуров 3 увеличивает ранее образованную полость, а взрыв зарядов оконтуривающих шпуров 4 окончательно оформляет выработку требуемого сечения на величину получаемой заходки.

Поэтому, согласно второй схемы расчета, зону действия зарядов врубовых и вспомогательных шпуров рассматривают как забой с одной плоскостью обнажения, а зону отбойных и оконтуривающих шпуров - как забой с двумя плоскостями обнажения.

Расчет начинают с определения параметров зарядов оконтуривающих и отбойных шпуров, а затем для зарядов врубовых и вспомогательных шпуров.

Удельный расход ВВ для отбойных и оконтуривающих шпуров (q_к) рассчитывают по формулам (6.3) или (6.8). При расчете по указанным формулам в выработках большого поперечного сечения, проводимых в крепких породах между врубовой и оконтуривающей зонами могут располагаться несколько рядов отбойных шпуров. Для них величину удельного расхода ВВ следует принимать такую же, как для зоны оконтуривающих шпуров.

Определение параметров расположения оконтуривающих и предконтурных шпуров заключается в определении их линии наименьшего сопротивления (W_к) и расстояния между шпурами (а_к)

W_к = , м, (6.14)

а_к = , м; (6.15)

где k_зап – коэффициент заполнения шпуров ВВ; его следует брать в пределах 0,6-0,7 при d_п = 36мм и плотности ВВ 1- 1,2г/см³ и 0,45- 0,5 при плотности ВВ 1,45- 1,55г/см³;

γ_к – масса одного метра заряда оконтуривающего или предконтурного шпура, кг/м;

γ_к = , (6.16)

d_к – диаметр патрона ВВ, м;

Δ – плотность патронирования, кг/м³;

q_к – удельный расход ВВ, определенный по формулам (6.3) и (6.8), кг/м³;

m – коэффициент сближения шпуров,

m = ; (6.17)

При слоистых породах в выработках, проводимых по простиранию, рекомендуется принимать m = 8 в боках отработки и m = 1-1,2 по кровле выработки.

Количество оконтуривающих шпуров определяют по формуле

N_ок = , шпуров, (6.18)

где Р_к – периметр части выработки, по которой располагают оконтуривающие шпуры, м.

На эскизе поперечного сечения выработки, вычерченном в масштабе 1:50 по линии, находящейся на определенном расстоянии от проектного контура, располагают полученное количество оконтуривающих шпуров. От этой линии, сделав несколько засечек, параллельно проводят линию расположения предконтурных шпуров, на которой их и располагают с учетом а_пк = а_к и W_пк = W_к при условии, что свойства пород в сечении не меняются.

Если между предконтурными шпурами находится дополнительный ряд отбойных шпуров, то расстояние между ними и ЛНС определяется аналогично.

Определение параметров врубовых и вспомогательных шпуров осуществляют, исходя из типа вруба, а также количества врубовых и вспомогательных шпуров для разрушения врубовой и вспомогательной зоны, в зависимости от их площади, длины заходки, крепости и текстуры пород.

Если площадь этой зоны составляет около 4м², ширина 1,2- 2,5м, высота 0,8- 1,6м, то можно применять любой тип вруба. При площади вышеназванной зоны ≥ 1м², следует применять клиновые и встречные веерные врубы: при глубине врубовых шпуров = 1,5–1,8м рекомендуют применять одинарные клиновые врубы, при >1,8м – двойные клиновые врубы или клиновые врубы с щелевыми.

Если площадь зоны врубовых и вспомогательных шпуров меньше 1м², то рекомендуется применение призматических врубов.

Полость, образованная взрывом зарядов врубовых шпуров, расширяется и доводится до границы зоны отбойных шпуров (или предконтурных) взрывом зарядов вспомогательных шпуров. Поэтому, для этой зоны удельный расход ВВ определяют по формуле

q_вр = 3q_пк , кг/м³, (6.19)

где S₁ – площадь, заключенная внутри замкнутой линии расположения вспомогательных шпуров, м.

Количество врубовых и вспомогательных шпуров рассчитывают по формуле

N_вр = , шп. (6.20)

Коэффициент заполнения шпуров, как правило, принимают в пределах 0,3 – 0,45, иногда и выше.