§ 8. Конструкции зарядов взрывчатых веществ

Зарядом называется определенное количество ВВ, подготов­ленное к взрыву. Различают сплошные и рассредоточенные скважинные заряды.

При сплошном заряде (рис. 11.14, а) ВВ помещают в нижнюю часть скважины, а верхнюю заполняют забоечным материалом (песком, глиной, буровой мелочью и т. п.). Такие заряды воздей­ствуют непосредственно только на нижнюю часть уступа; верх­няя разрушается главным образом под действием собственного веса. Поэтому при применении сплошных зарядов наибольший выход негабаритных кусков имеет место в верхней части уступа.

Для более равномерного дробления массива заряд рассредото­чивают по длине скважины на несколько частей, между которыми помещают забоечный материал или оставляют воздушные проме­жутки. Наиболее эффективно рассредоточение зарядов в скважи­нах воздушными промежутками (рис. 11.14, б). Такая конструк­ция заряда, разработанная под руководством акад. Н. В. Мель­никова, позволяет улучшить дробление горных пород и снизить удельный расход ВВ. Величину верхнего заряда обычно принима­ют равной 20—40% от веса всего заряда, а длину воздушного промежутка 0,5—3 м. При этом верхний заряд располагают не ближе 3—4 м от устья скважины. Промежуточные детонаторы помещают в обе части заряда. Иногда применяют несколько ви­доизмененную конструкцию заряда — воздушный промежуток оставляют между зарядом и забойкой (рис. 11.14, в).

Воздушные промежутки создают при помощи деревянных дис-:ков диаметром, равным диаметру скважин, соединенных между собой деревянными стержнями, картонных пустотелых патронов или бумажных пыжей, подвешенных на шнуре.

Широкое распространение на карьерах получили комбиниро­ванные заряды, при применении которых нижнюю часть скважин заряжают мощными водоустойчивыми ВВ типа тротила и алюмотола, верхнюю часть — менее мощными ВВ типа игданита, гранулитов и зерногранулитов. Применение комбинированных зарядов позволяет улучшить дробление и снизить затраты на взрывные ра­боты.

Трудности в применении рас­средоточенных и комбинирован­ных зарядов возникают при ме­ханизации зарядки и забойки скважин.

Забойка скважин производит­ся с целью более полного исполь-

объема скважины под заряд ВВ длина забойки l₃ должна быть минимальной, но достаточной для предотвращения утечек продук­тов взрыва, опасного разлета кусков и образования сильной удар­ной воздушной волны. Обычно

l₃ = (20÷30) D, м, (11.15)

где D — диаметр скважин, м.

Верхний предел относится к сильнотрещиноватым, а нижний к монолитным трудновзрываемым породам.

§ 9. Параметры и расположение скважин

К параметрам взрывных скважин относятся диаметр скважи­ны, ее глубина L, перебур I, направление и угол наклона β (рис. 11.15). 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 300 мм и наиболее часто со­ставляет 200—250 мм. 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.

П ри применяемой в настоящее время 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 п² раз. 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 обуривания едини-

Рис. 11.15. Параметры скважин и их расположение у ступе.

цы 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 3 м. 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 D по выражению

l = (10 ÷ 15) D, м. (11.16)

Наиболее широко применяют на карьерах вертикальные .скважины. Наклонные и горизонтальные скважи­ны начали применять только в последние годы, когда появились новые, более совершенные буровые станки.

Наклонные скважины обычно бурят параллельно откосу усту­па под углом 60—75° к горизонту. Основными преимуществами их по сравнению с вертикальными скважинами 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.

Горизонтальные скважины не нашли пока распространения на карьерах и применяются в частных случаях.

Взрывание пород каждого уступа производят отдельными бло­ками, размеры которых устанавливаются в соответствии с масш-

табами и технологией горных работ, размерами рабочих площа­док и условиями безопасности.

Расположение скважин на взрываемом блоке может быть од­норядным и многорядным. В последние годы в связи с широким распространением короткозамедленного взрывания наиболее ча­сто применяют многорядное расположение скважин. Параметра­ми сетки расположения скважин являются величина сопротивле­ния по подошве W, расстояние между скважинами в ряду а, рас­стояние между рядами скважин b, число взрываемых рядов сква­жин п (см. рис. 11.15).

Величина сопротивления по подошве (СПП) зависит от мно­гих факторов, к основным из которых относятся физико-механиче­ские свойства горных пород, диаметр скважин, высота и угол откоса уступа, свойства применяемых ВВ.

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 скважины для размещения заряда ВВ и при условии соблюдения необходимого удельного расхода ВВ.

Величина заряда по условию максимально возможного исполь­зования выбуренного объема скважины

_(11.17)

где D — диаметр скважины, дм; Δ —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 водонаполненных ВВ; Н — высота уступа, м.

Величина заряда по условию соблюдения необходимого удель­ного расхода ВВ

Q₂=qHWa=qHW²m, кг, (11.18)

где q — удельный расход ВВ, кг/м³ (определяется на основе опытных взрывов, ориентировочно можно принимать по данным табл. П.8); т = a⁄W коэффициент сближения зарядов (т = 0,8 ÷ 1,2, меньшее значение принимают для трудновзрываемых пород, большее—для легковзрываемых).

Величина заряда по условию соблюдения необходимого удель­ного расхода ВВ

Приравняв правые части выражений (11.17) и (11.18), полу­чим

(11.19)

о ткуда

Таблица П.8