3.4. Расчет количества шпуров в забое

Высокая эффективность буровзрывных работ возможна при правильном выборе их параметров, которые должны обеспечить заданные размеры и форму поперечного сечения выработки, равномерное дробление породы, сосредоточенный отброс породы от забоя, высокий КИШ.

Количество шпуров в комплекте на забой выработки оказывает существенное влияние на эффект взрыва и зависит от физико-механических свойств породы, поперечного сечения выработки, глубины и диаметра шпуров, свойств ВВ и других факторов. В данном случае рекомендуется пользоваться методикой проф. Н.М. Покровского [1], которая основана на рациональном размещении ВВ в шпурах:

, (3.3)

где N_зр – число заряжаемых шпуров в комплекте на забой; q – расчетный удельный заряд ВВ, кг/м³;;  - количество ВВ, приходящееся на 1 м заряженного шпура, кг/м (зависит от коэффициента заряжания, плотности заряжания, плотности ВВ, диаметра шпуров). При коэффициенте заряжания 0,7-0,8 и заряжании стандартными патронами ВВ диаметром 32 и 36 мм соответственно значение  = 0,7- 0,8 – для порошкообразных ВВ.

Расчетный удельный заряд ВВ (q) определяется по формуле проф. Н.М. Покровского и корректируется по данным практики:

, (3.4)

где f – коэффициент крепости породы; F – коэффициент строения породы (табл. 3.9); V – коэффициент зажима породы, учитывающий площадь поперечного сечения выработки; m – коэффициент, учитывающий изменение расхода ВВ с переходом от стандартного диаметра патрона ВВ к принятому; е – коэффициент работоспособности ВВ.

Таблица 3.9 Значения коэффициента строения породы
Характеристика пород	Значение F
Вязкие, упругие - трудновзрываемые	2,0
Дислоцированные породы с неправильным залеганием и мелкой трещиноватостью	1,7
Дислоцированные породы со сланцевым залеганием, меняющейся крепостью и напластованием, параллельным направлению шпура	1,4
Породы со сланцевым залеганием, с меняющейся крепостью и напластованием, перпендикулярным направлению шпура	1,3
Массивные хрупкие породы	1,0

При одной обнаженной поверхности забоя коэффициент зажима рассчитывается по формулам

, (3.5)

. (3.6)

Коэффициенты, учитывающие влияние диаметра патрона и работоспособности ВВ вычисляются по формулам

, (3.7)

, (3.8)

где d_п – диаметр патрона ВВ; Р – работоспособность принятого ВВ.

3.5. Расположение шпуров в забое

Способ расположения шпуров в забое зависит от многих факторов, в том числе от свойств и условий залегания пород, формы и размеров выработки, глубины и числа шпуров, применяемого оборудования для бурения шпуров и др. Все шпуры в комплекте по своему назначению подразделяются на врубовые, вспомогательные и оконтуривающие (рис. 3.3). Вспомогательные и оконтуривающие шпуры являются отбойными шпурами. В горно-разведочных выработках с небольшим поперечным сечением вспомогательные шпуры, как правило, отсутствуют.

Рассчитанное число шпуров располагается в забое таким образом, чтобы обеспечить:

- наиболее полный отрыв породы от массива в контурах проектного поперечного сечения выработки;

- равномерное дробление породы и наименьший ее разброс.

Вся работа шпуров в забое при взрыве предопределяется результатами работы врубовых шпуров. При их взрыве образуется дополнительная поверхность обнажения массива – врубовая полость, которая обеспечивает эффективную работу вспомогательных и оконтуривающих шпуров. Поэтому обоснованию типа вруба надо придавать особое значение.

Н аиболее распространены врубы с наклонными и перпендикулярными (прямыми) к плоскости забоя шпурами и реже – комбинированные типы врубов. К наклонным врубам относятся пирамидальные, клиновые (вертикальные, горизонтальные, боковые, верхние, нижние), веерообразные, воронкообразные. К прямым – щелевые, призматические, спиральные, ярусные. К комбинированным – клиновые в сочетании с веерными, пирамидально-призматические, двойные клиновые и др. Наклонные врубы занимают 20-25%, прямые 10%, а комбинированные 10-20% общей площади сечения выработки.

Наклонные врубы (рис.3.4, 3.5) применяют в выработках площадью поперечного сечения более 4 м² и площадь вруба составляет более 1,0-1,5 м², прямые (рис.3.6, 3.7) – при любой площади сечения выработки и площади вруба 1,0 м², а также при проходке восстающих.

П

Рис. 3.3. Расположение шпуров в забое

ирамидальные (центральные) врубы состоят из 3-6 шпуров, пробуренных в средней части забоя с наклоном шпуров к его центру. Эффективны врубы в крепких, монолитных породах, а также при проходке выработок поперек породных слоев. Угол наклона шпуров к плоскости забоя 60-75º.

Рис. 3.4. Вертикальный клиновой вруб	Рис. 3.5. Пирамидальный вруб
Рис. 3.6. Щелевой вруб	Рис. 3.7. Спиральный вруб

Клиновые врубы состоят из двух вертикальных (или горизонтальных) рядов шпуров, пробуренных посередине забоя с наклоном друг к другу и к оси выработки. Угол наклона шпуров _вр = 6575º. Вертикальные клиновые врубы применяют при вертикальных трещинах и напластованиях, а горизонтальные – при горизонтальных трещинах и напластованиях. Расстояние между парами шпуров – 0,2-0,5м.

Щелевые врубы представляют собой ряд перпендикулярных к поверхности забоя шпуров, располагаемых на удалении 0,15-0,2м один от другого и заряжаемых через один. Врубы эффективны при проведении горизонтальных и восстающих выработок в крепких, вязких породах при длине заходки до 2,0 м. Рациональная длина щели 0,8-1,2 м. Кроме основных, обычно бурят вспомогательные врубовые шпуры по два с каждой стороны щели на удалении 0,7-0,9 ее длины. Для увеличения выброса породы из вруба центральный шпур выполняют на 0,2-0,3 м длиннее остальных. Заряжают его небольшим зарядом в перебуре и взрывают с замедлением.

Призматические врубы образуют бурением между врубовыми шпурами незаряжаемого шпура или скважины. Последние играют роль свободной поверхности и компенсационного пространства для смещения разрушенных от взрыва зарядов в смежном шпуре пород. Расстояние между незаряженными и заряженными шпурами принимается до 5 диаметров шпуров.

Спиральные врубы эффективны в крепких монолитных породах или при напластованиях пород параллельно забою выработки. Врубовые шпуры располагают по спирали: центральный шпур выполняется холостым, а остальные с расстояниями от 0 и между собой 1,2,3,4,5, и т.д. диаметров шпуров.

Глубина врубовых шпуров на 10-20% (примерно на 250 мм) больше оконтуривающих, которые определяют глубину шпуров в комплекте. Величина зарядов во врубовых шпурах принимается на 2030% больше чем в оконтуривающих и вспомогательных. Общее количество заряжаемых и незаряженных врубовых шпуров определяется типом принятого вруба.

Оконтуривающие шпуры обеспечивают форму и размеры поперечного сечения выработки. Их бурят под углом _ок = 7580º в направлении контура выработки с учетом выхода их концов за пределы контура для крепких пород с f >10 на 100-150 мм. Вспомогательные шпуры, как правило, бурят перпендикулярно плоскости забоя (_всп = 90º). Они имеют одинаковую глубину с оконтуривающими шпурами, взрываются после врубовых и перед оконтуривающими, расширяют врубовую полость и облегчают работу оконтуривающих шпуров. Общее количество оконтуривающих и вспомогательных шпуров рассчитывается по формулам

, (3.9)

, (3.10)

где N_ВР, N_ВСП, N_ОК – соответственно число врубовых, вспомогательных и оконтуривающих шпуров в комплекте; b – коэффициент, зависящий от крепости породы (табл. 3.10)

Таблица 3.10 Определение коэффициента b
Коэффициент крепости породы	Коэффициент b
2 … 4	0,8
5 … 9	0,7 … 0,8
10 … 15	0,5 … 0,4
> 15	0,3

Окончательно фактическое количество шпуров в комплекте уточняется после распределения зарядов ВВ по всем шпурам и графического построения схемы их расположения в забое с учетом выбранного вруба и необходимого количества незаряженных шпуров.