7.3 Основные взрывные врубы
При проведении выработок имеется чаще всего одна открытая поверхность – забой, в котором перпендикулярно и наклонно к его поверхности бурят и взрывают комплект шпуров (от 10 до 60 и более). Взрыв комплекта шпуров должен отвечать следующим требованиям:
1 – первоначально необходимо создать взрывом части шпуров дополнительную вторую открытую поверхность, чтобы усилить разрушительное действие остальных зарядов;
2 – разрушить породу в сечении выработки на куски требуемых размеров, а навал породы получить компактным для эффективной работы погрузочных машин, обеспечить безопасность людей и исключить повреждения крепи и оборудования выработок;
3 – образовать сечение выработки, максимально близкое к проектному, сведя к минимуму недоборы и переборы породы, обеспечить высокий КИШ, а также исключить нарушение естественной прочности массива за контуром сечения выработки.
Критерием правильного оконтуривания является коэффициент излишка сечения (КИС) – отношение фактической площади поперечного сечения выработки в проходке SФ.ПР. к площади проектного поперечного сечения вчерне SВЧ.
КИС=SФ.ПР./SВЧ.
Нормативное значение КИС равно 1,03-1,05.
4 – затраты времени и стоимостные показатели БВР (удельные затраты) должны быть минимальные.
Для достижения указанных результатов взрыва в комплекте шпуров применяют врубовые, отбойные, оконтуривающие и наклонные шпуры, прямые (призматические врубы) и комбинированные врубы.
Врубовые шпуры (на рис.53 №№ 1–4) – взрыв зарядов создает дополнительную (вторую) открытую поверхность в забое и улучшает условия взрывания остальных шпуров. Врубовые шпуры обычно бурят на 0,2–0,3 м глубже остальных, а величина зарядов врубовых шпуров на 15–20% больше, чем в остальных.
Отбойные шпуры (на рис.53 №№ 5–9) взрывают после врубовых, предназначены для расширения полости, образованной врубом. При малых сечениях выработки отбойных шпуров может не быть, а при большом сечении отбойными шпурами разрушают основную часть породы в забое.
Оконтуривающие шпуры (на рис.53 №№ 10–22). Заряды в этих шпурах взрывают последними. Они предназначены для придания выработке проектного сечения. Концы оконтуривающих шпуров в крепких породах выпускают за проектный контур на 100–150 мм, а в мягких породах располагают на проектном контуре выработок. В выработках прямоугольного, трапециевидного и сводчатого сечения применяют наклонные и прямые врубы.
Наклонные врубы образуют шпурами, пробуренными наклонно под углом 60°–70° к поверхности забоя. Расстояние между концами шпуров 10–20 см. В трещиноватых породах шпуры располагают так, чтобы они пересекали поверхности трещин под углом 90°.
Прямые (призматические) врубы (рис.54) образуют шпурами, пробуренными перпендикулярно поверхности забоя (параллельно оси выработки). При этих врубах, как правило, один или несколько шпуров оставляют незаряженными для создания дополнительных открытых поверхностей, облегчающих разрушительное действие остальных шпуров. Расстояние между соседними шпурами 20–30 см, в очень крепких породах – 5–10 см.
Однако наиболее надежные врубы - щелевые, рис.54,а, призматические, рис.54,б, и спиральные шагающие, рис.54,в. Применение спирально-шагающих врубов требует использования только прессованных ВВ. Области применения прямых и наклонных врубов зависят от глубины
шпуров (l), сечения выработки (S), коэффициента крепости пород (f) и могут быть определены по графикам рис.55.
Из комбинированных врубов наибольший интерес представляет шагающий пирамидально-клиновой вруб, рис.56, состоящий из девяти шпуров. Шпур №1 – центральный, имеет наименьшую глубину (1 – 1,2 м) заряд из одного патрона ВВ. Этот шпур бурится перпендикулярно поверхности забоя. Шпуры №№ 2 – 5 располагаются на равных расстояниях от №1. Глубина этих шпуров, считая от центрального, постепенно увеличивается с интервалом 0,2 – 0,33 м. Заряды также увеличиваются на один патрон, т.е. на 0,25 – 0,3 кг в каждом последующем шпуре по сравнению с предыдущим. Бурят с некоторым наклоном к оси шпура №1. Очередность взрывания соответствует номерам шпуров. После взрыва шпуров 1 – 5 через 15 – 30 мс взрывают заряды в шпурах №№ 6 – 9.
Рис.53. Схема расположения врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров: а – пример размещения шпуров в сечении забоя; б – вид сбоку; в – вид сверху.
Рис. 6.4. Некоторые схемы расположения прямых врубов:
а – щелевой вруб; б – призматический вруб;; 1 – заряженный шпур; 2 – незаряженный шпур; в – спиральный шагающий вруб: 1, 2, 3, 4, 5, 6 – номера зарядов и соответствующая последовательность их взрывания.
Рис.55. Графики зависимости области определения наклонных и прямых врубов от глубины шпуров (а) и сечения выработки (б).
Рис.56. Шагающий пирамидально-клиновый вруб
Прямые врубы с глубокими шпурами, в которых использован эффект взрывной запрессовки, свободной от заряда части шпуров, взрываемых с замедлением, а также прямые врубы с дополнительными очищающими врубовую полость зарядами, показаны на рис.57,а и 57,б соответственно.
На рис.58 приведены схемы врубов, которые наиболее часто применяются в шахтах при взрывных работах.
Целесообразный интервал замедления между врубовыми и отбойными шпурами составляет 50 – 75 мс, а между отбойными и оконтуривающими шпурами – 15 – 25 мс. С увеличением крепости пород интервал замедления уменьшается. Увеличенный интервал замедления между врубовыми и отбойными шпурами объясняется тем, что время разрушения породы врубовыми зарядами, работающими при одной открытой поверхности, больше чем у отбойных и оконтуривающих.
Рис.57. Схема расположения прямых врубов с глубокими шпурами:
а – со взрывной запрессовкой; б – с очищающими врубовую полость зарядами; 1 – разрушающий заряд; 2 – очищающий заряд; 0, 50 – время замедления, мс.
Минимально допустимое расстояние между смежными шпуровыми зарядами должно составлять не менее величин, указанных в табл. 17.
В породах с f >10 расстояние между смежными шпуровыми зарядами должно определяться нормативами, разработанными по согласованию с организацией-экспертом по безопасности работ.