Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
58
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
31.47 Mб
Скачать

I l l

— оконтуривающие шпуры {13—30), служащие для отбойки

породы по контуру выработки. Однако такое

деление

условно,

так, например, в

выработках малого сечения

отбойных

шпуров

может и не быть, а

роль отбойных шпуров выполняют оконтурива-

ющпе шпуры.

 

 

 

Точность оконтуривания выработки в забое с одной обнаженной поверхностью достигается правильным размещением оконтуривающих шпуров по отношению к проектному контуру сечения. Шпуры располагают равномерно по периметру выработки, заряды в них

взрываются в

последнюю

 

 

 

 

 

очередь,

за

исключением

 

 

 

 

 

ряда

специальных

схем

 

 

 

 

 

(предварительное щелеоб-

 

 

 

 

 

разование), когда оконту­

 

 

 

 

 

ривающие шпуры взрыва­

 

 

 

 

 

ются первыми в комплекте.

 

 

 

 

 

Величина продвижения

 

 

 

 

 

забоя за цикл, как прави­

 

 

 

 

 

ло,

определяется глубиной

ш Л

 

 

Л лг

 

врубовой полости, обра­

 

 

 

КМ

 

 

и з

 

зованной

взрывами

заря­

V/}

 

 

 

дов врубовых шпуров.

1

 

 

I

 

Правильно

выбранный

 

 

 

вруб

обеспечивает

макси­

 

 

 

мальное подвигание

забоя

££

 

 

 

за взрыв с минимальными

§

 

 

I

трудовыми и материаль- ^

 

 

ными затратами. В связи

^

 

 

с

этим

к

выбору типа

 

 

вруба

для

 

конкретных

 

 

 

горно-геологических усло­

Рис. 168. Схема расположения шпуров в забое

с

одной

обнаженной

поверхностью:

вий, сечений и назначения

7 — врубовые шпуры; II — вспомогательные и отбой­

горных выработок следует

 

ные;

III — оконтуривающие шпуры

подходить

с

особой тща­

 

опыт

практики и данные научно-

тельностью,

используя богатый

исследовательских

работ.

 

 

 

 

 

три

Известные в горной практике типы врубов подразделяются на

основные

группы:

образуемые

шпурами,

пробуренными

 

1 — наклонные

врубы,

под углом к плоскости забоя; 2 — прямые (призматические) врубы, шпуры в которых бурят

перпендикулярно забою; 3 — комбинированные врубы, состоящие из наклонных и пер­

пендикулярных по отношению к плоскости забоя шпуров.

Врубы с наклонным расположением шпуров. Основным достоин­ ством наклонных врубов являются простота бурения и возможность использования структуры пород (напластований, кливажа, плоско­ стей контактов и т. п.) для увеличения объема врубовой полости.

365

Этот тип врубов дает удовлетворительные результаты в породах любой крепости.

К недостаткам наклонных врубов следует отнести: ограничение глубины бурения врубовых шпуров и, как следствие, величины подвигания забоя за взрыв; большой разброс отбитой породы, что

 

осложняет

ведение

 

погрузочных

 

работ, вызывает нарушение крепи.

 

 

Рассмотрим основные виды на­

 

клонных врубов.

 

 

 

 

 

 

 

 

П и р а м и д а л ь н ы й в р у б

 

(рис. 169) состоит из шпуров

(1

 

4),

сходящихся

в

одной

точке.

 

Он

относится к

числу

наиболее

 

мощных

врубов

и

 

применяется

 

в

крепких

породах,

так

как

 

при этом врубе создается наи­

 

большая

 

концентрация

 

ВВ

 

в

одном

месте

(вершина

пира­

Рис. 169. Пирампдальпый вруб

миды).

Удельный расход ВВ на

единицу

объема

воронки

вруба

 

 

наибольший

из

всех

наклонных

а

врубов. Число шпуров, расстояние

между ними

и угол наклона зави­

 

сит от крепости породы (табл.

78).

з2

 

С увеличением крепости пород

число

шпуров

в

пирамидальном

i

врубе

увеличивается

 

до

68 .

 

К л и н о в о й

 

в р у б

 

со­

as

 

 

 

 

стоит из

нескольких шпуров,

об­

 

разующих клин (рис. 170).

В вы­

 

работках

значительной

ширины

 

применяют

вертикальный

клино­

 

вой вруб (рис. 170, а), а в срав­

 

нительно узких, но высоких вы­

 

работках применяют

 

горизонталь­

 

ный клиновой вруб

(рис.

170, б).

 

После

взрыва

врубовых шпуров

 

этой группы

образуется

клино­

 

образная выемка. Клиновые вру­

 

бы применяют в породах средней

 

крепости.

Удельный

расход

ВВ

 

и бурения

при

клиновом

врубе

 

по

сравнению

с

пирамидальным

ШШ/Ш

меньше. При увеличении крепости

пород

расстояние между

парами

 

сходящихся

на

клин

 

шпуров

Рис. 170, Клиновой вруб:

уменьшается,

а

для

получения

а — вертикальный; б — горизонтальный

достаточного

объема

врубовой

366

полости необходимо пробурить несколько пар шпуров, которые образовывают двойной или тройной клиновой вруб (рис. 171).

Однако даже в крепких породах при клиновом врубе удается получить необходимую интенсивность дробления и достаточно вы­

сокий к.

и.

ш.

 

а

 

О д н о с т о р о н н и е

 

в р у б ы

 

(рис. 172) со­

8

L Л

стоят из одного ряда шпу­

ров,

расположенных в на­

 

Г1 Л 2

правлении

боков,

почвы

Э----- 10

s f c - * f

11------ 12

пли

кровли

 

выработки

Щ т т т т т

 

и наклонно

к

плоскости

 

 

 

забоя. Эти врубы приме­

 

 

няют в основном в слабых

Ш£Ш

 

породах, причем тот или

 

иной

тип

одностороннего

 

 

вруба выбирается в зави­

 

 

симости

от

слоистости и

 

 

трещиноватости

разраба­

Рис. 171. Разновидности

клиновых врубов

тываемых пород. Так, на­

- двойной клиновой; б — тройной липовой

пример,

 

боковой

вруб

применяют

 

при

крутом

 

 

падении пластов или при проведении выработок параллельно

контакту пород. Нижний вруб

применяют при падении пластов

п трещин на забой или

при

проведении смешанных забоев с пла­

стом угля в нижней части.

Верхний вруб применяют в слоистых

трещиноватых породах

при

падении пластов и трещин от забоя.

Д в у с т о р о н н и й

в р у б

(рис. 173) образует два направлен­

ных в противоположные стороны боковых вруба. Применяют при проведении подготовительных выработок по сильнотрещиноватым,

разрушенным породам.

(рис.

174) состоит из двух шпуров,

В р у б « н о ж н и ц ы »

расположенных в

параллельных

плоскостях таким образом,

что

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

78

 

Категория крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова

Показатели

1 - И

III

Ш а

IV

V

VI

 

 

 

Расстояние между

 

 

 

 

 

 

 

шпурами или меж­

 

 

 

 

 

 

 

ду парами шпуров,

0,2-0,3

0,3—0,4

0,4-0,5

0,5—0,6

0,6-0,7

0,7—0,8

м ...........................

Угол наклона шпуров

 

 

 

 

 

 

 

к плоскости забоя,

55—60

65—70

65-70

70-75

75—80

75—80

градус ................

367

проекции этих шпуров на любую из них пересекают одна другую примерно посередине. Применяется этот вруб при проведении выра­ боток по углю и слабым породам.

В е е р н ы й , и л и щ е л е в о й , в р у б (рис. 175) состоит из нескольких шпуров, пробуренных под разными углами в одной плоскости, расположение которых в плане напоминает развернутый веер. Первый шпур небольшой длины пробуривают под небольшим

а

5

Р и с. 172. Одпосторошше врубы:

а — боковой; б — нижний; в — верхний

Р и с. 173. Двусторонний

Р и с. 174. Вруб «нож­

Рис. 175 . Веерный

вруб

ницы»

вруб

углом к плоскости забоя с таким расчетом, чтобы донная часть его находилась от забоя на расстоянии, равном расчетной л. н. с. для данной крепости породы. Последующие шпуры бурят под увеличи­ вающимися углами. Расстояние между донными частями шпуров также равны л. н. с. Взрывание шпуров разновременное. Применяют

'368

веерный вруб при проведении горизонтальных выработок по углю и породам ниже средней крепости.

П р я м ы е в р у б ы . К этой группе относятся врубы, образу­ емые шпурами, расположенными перпендикулярно забою. По харак­ теру действия, основанному на принципе дробления породы между параллельными шпурами, прямые врубы иногда называют «дробя­ щими». Врубы этой группы имеют ряд преимуществ: например тео­

ретически возможно

образо­

 

 

 

 

 

вание врубовой

полости лю­

 

 

 

 

 

бой

глубины;

возможность

 

 

 

 

 

бурения

врубовых

шпуров

 

 

 

 

 

любой

глубины

независимо

 

 

 

 

 

от

сечения

выработки;

про­

 

 

 

f c ш :

стота расположения

и буре­

 

 

 

ния врубовых и вспомога­

Р и с. 176 . Прямой щелевой вруб

тельных шпуров в забое;

 

 

 

 

 

мелкое

дробление

породы

 

 

 

 

*

при взрыве зарядов во вру­

 

 

 

 

бе;

компактность

развала

 

 

 

 

IS

отбитой породы и отсутствие

 

 

 

 

Лд а

повреждений

крепи.

следует

 

 

 

 

К

недостаткам

 

 

 

 

отнести необходимость соблю­

Р и с.

177.

Бочкообразный вруб

дения высокой

точности бу­

 

 

 

 

 

рения, возможность запрес­

 

 

 

 

 

совки

врубовых

шпуров,

 

I

 

А -А

 

медленное

и

не

всегда

пол­

V

3

 

■ЗЛм

ное

очищение врубовой

по­

 

лости и, как правило, необ­

 

 

 

1

г

 

 

 

ходимость бурения холостых

 

ЬГ,2м^

 

шпуров для создания допол­

 

 

 

 

нительной

обнаженной

по­

 

 

 

 

 

верхности. Однако послед­

 

 

 

 

 

ний

недостаток

компенси­

 

 

 

 

 

руется увеличением к. и. ш.,

 

Р и с.

178 .

«Шагающий» вруб

улучшением

гранулометри­

 

 

 

 

 

ческого состава взорванной массы и в целом увеличением скорости подвигания выработки за взрыв.

Щ е л е в о й в р у б (рис. 176). Врубовые шпуры пробуривают перпендикулярно забою в один ряд на расстоянии один от другого, примерно равном удвоенному диаметру шпура. Заряжают шпуры через один. В результате взрыва получается врубовая воронка в виде узкой щели. Щелевой вруб применяют в горизонтальных и восста­ ющих выработках малого сечения, преимущественно узких, прово­ димых по монолитным породам средней крепости.

Б о ч к о о б р а з н ы й в р у б (рис. 177). Пробуривают пять шпуров, из которых центральный (в некоторых случаях — сква­ жина) не заряжают. Расстояние между центральным и остальными

24 Заказ 1162

369

шпурами зависит от крепости пород и принимается не менее двух

диаметров шпура.

Разновидностью этого вруба является « ш а г а ­

ю щ и й » в р у б

(рис. 178). Принцип его работы заключается в том,

что один врубовый шпур бурят на глубину, превышающую в 2 раза глубину заходки, получаемой от взрыва всего комплекта шпуровых зарядов. Этот шпур заряжают на всю глубину, что при взрыве спо­ собствует лучшему выбросу взорванной породы из врубовой воронки,

а также

образует «прострелочиую полость» — дополнительную сво­

 

 

 

 

 

бодную

поверхность

для

вру-

 

 

 

 

 

бовых шпуров следующей за­

 

 

 

 

 

ходки.

рис. 179

показаны

не­

 

 

 

d

 

 

На

' S J

-

ц

 

которые разновидности прямых

2d

 

 

 

 

 

врубов. Применение их возмож­

•ф -#

 

 

но в породах

любой

крепости,

 

 

однако

наплучшие результаты

v > е

 

 

 

 

 

 

 

 

достигаются при

проходке вы-,

 

 

 

 

 

работок малого сечения в креп­

 

 

 

 

 

ких породах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение «холостых» шпу­

 

 

 

 

 

ров

во

 

врубе

способствует

 

 

 

 

 

улучшению

 

эффективности

 

 

 

 

 

взрыва зарядов остальных шпу­

 

 

 

 

 

ров.

Число

 

незаряжаемых

 

 

 

 

 

шпуров устанавливают в за­

 

 

 

 

 

висимости

от

крепости

пород

 

 

 

 

 

и производительности

средств

 

 

 

 

 

бурения.

 

 

 

 

 

 

Рис. 179.

Примеры

различных видов

При наличии производитель­

 

 

прямых врубов:

ных бурильных машин

иногда

1 — заряженные шпуры;

2 ■ незаряженные

вместо «холостых» шпуров бу­

 

 

 

шпуры

рят

опережающие

скважины

является

 

более

прогрессивным,

диаметром 200—300 мм, что

 

так

как

при

этом

обеспечи­

вается большее подвиганпе выработки за взрыв. С целью уве­ личения глубины заходки до 4—6 м разработано несколько кон­ струкций врубов.

Я р у с н ы й в р у б . Врубы могут быть двух- и трехъярусные. При двухъярусной схеме (рис. 180) шпуры глубиной 3 и 6 м распо­ лагают по вершинам трех-четырехугольников. Более глубокие шпуры располагают по внутренним фигурам, меньшей глубины — по внеш­ ним. Шпуры меньшей глубины взрываются первыми и запрессовы­ вают устье глубоких шпуров, которые взрываются с замедлением.

П р я м о й в р у б с о п е р е ж а ю щ е й с к в а ж и н о й ( ш п у р о м ) применяется с целью увеличения к. и. ш. и быстроты очищения врубовой воронки. В этом типе вруба (рис. 181) централь­ ный шпур пробуривают на 0 ,61,0 м глубже остальных шпуров ком­ плекта и на эту глубину заряжают. Заряды центрального шпура

370

взрываются с замедлением с применением

 

обратного инициирования.

 

(рис. 182).

 

С п и р а л ь н ы й

в р у б

 

В этом врубе пять-шесть шпуров распола­

 

гают по спирали от центрального, обычно не-

 

заряжаемого шпура с увеличением расстоя­

 

ния между ними. Взрываются шпуры после­

 

довательно с замедлением. Спиральный вруб

 

является

наиболее

рациональным,

так как

 

создает

 

врубовую

воронку

наибольшего

 

объема, хотя при его применении возни­

 

кают некоторые сложности при разметке

 

шпуров.

 

 

 

 

 

 

 

 

применяют

 

Вруб «Коромант» (рис. 183)

 

в зарубежной практике в весьма крепких

 

породах.

Порядок

взрывания

зарядов по­

Рис. 180. Ярусный вруб

казан на

рисунке

 

цифрами.

Незаряжаемая

 

щель имеет вид цифры

8 ,

образуется сопря­

 

женным бурением двух шпуров диаметром

 

57 мм. Все врубовые шпуры,

включая и

 

едвоенные, бурят с помощью

легко,

соби­

 

раемого металлического шаблона.

 

 

 

К о м б и н и р о в а н н ы е

в р у б ы .

 

В этом типе врубов шпуры располагают

 

наклонно и перпендикулярно забою.

 

 

Если

 

врубовая

полость плохо

освобо­

 

ждается от взорванной породы,

применяют

 

к о м б и н и р о в а н н ы й

к л и н о в о й

 

в р у б

(рис.

184),

состоящий

из

шести—

 

восьми клиновых шпуров,

между которыми

 

в шахматном порядке перпендикулярно плос­

 

кости забоя пробурены два-три вспомога­

 

тельных

 

шпура,

длина

которых

на

30—

Рис. 181. Прямой вруб

40 см превышает длину клиновых.

Вели­

с опережающим шпуром

чина заряда во вспомогательных шпурах

 

принимается в зависимости от глу­

 

 

бины шпуров

и крепости пород.

 

 

 

Заряды клиновых шпуров взры­

 

 

вают мгновенно, а вспомогательные

 

 

заряды

с замедлением в

10—20

мс.

 

 

Этим достигается

быстрое и

полное

 

 

очищение врубовой воронки. При­

 

 

менение

 

комбинированного

клино­

 

 

вого вруба

в крепчайших,

моно­

 

 

литных

и вязких

 

скарнах

с

/ =

 

 

 

= 18-1-20

на руднике «Молибден»

 

 

позволило получить к. и. ш.,

рав­

 

 

ный 0,95.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 182. Спиральный вруб

24*

371

Расположение шпуров в забое при проведении вертикальных

стволов шахт зависит во многом от условий залегания пород.

 

 

 

 

 

 

 

Шпуры при пологом падении пластов

 

 

 

 

 

обычно располагают по концентриче­

 

 

 

 

 

ским окружностям. Число окружностей

 

 

 

 

 

зависит

от диаметра ствола и крепости

 

 

 

 

 

пересекаемых

пород и

обычно

соста­

 

 

 

 

 

вляет 3—5. Число врубовых шпуров

 

 

 

 

 

обычно

 

колеблется в пределах

4—12

 

 

 

 

 

в зависимости от диаметра ствола,

 

 

 

 

 

свойств

 

пород,

общего

числа

и

глу­

 

 

 

 

 

бины шпуров и от принятого типа

 

 

 

 

 

вруба.

Дпаметр окружности врубовых

 

 

 

 

 

шпуров составляет 1,5—2,5 м.

 

 

 

 

 

 

 

Шпуры, располагаемые по периферии

 

 

 

 

 

забоя ствола, являясь оконтурива-

 

 

 

 

 

ющими,

 

предопределяют

точность

 

 

 

 

 

проектного контура ствола и устране­

 

 

 

 

 

ние перебора или недобора породы.

 

 

 

 

 

Устья оконтуривающих

шпуров

рас­

 

 

 

 

 

полагают на расстоянии 200—250 мм

 

 

 

 

 

от

стенок ствола,

угол

наклона

шпу­

Рис. 183. Вруб «Коромант»

ров 85—87°,

число шпуров обусловли­

вается

диаметром ствола. При этом

 

 

 

 

 

строго соблюдается условие, чтобы за­

 

 

 

 

 

бой шпура не выходил за пределы

 

 

 

 

 

проектного контура ствола. Отбойные

 

 

 

 

 

шпуры, расположенные на второй,

 

 

 

 

 

третьей, а иногда и четвертой окруж­

 

 

 

 

 

ности, производят основную работу по

 

 

 

 

 

дроблению породы; их расположение

 

 

 

 

 

должно

обеспечить равномерный отрыв

 

 

 

 

 

п

мелкое дробление породы.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассматривая схемы

расположения

 

 

 

 

 

шпуров

в забое ствола,

следует

иметь

 

 

 

 

 

в виду, что, во-первых, соотношение

 

 

 

 

 

числа шпуров по окружностям при­

 

 

 

 

 

нимается

в

пределах,

приведенных

 

 

 

 

 

в табл. 79, во-вторых, диаметр окруж­

 

 

 

 

 

ности расположения шпуров в зависи­

 

 

 

 

 

мости от диаметра

ствола и

крепости

1—6 — врубовые

шпуры;

7—S

пород на практике принимают в соот­

ветствии

с

данными,

приведенными

вспомогательные

врубовые шпуры

 

 

 

 

 

в

табл.

80.

 

 

 

 

 

 

На рис. 185 показаны типовые схемы расположения шпуров при

проходке

стволов шахт при коэффициенте крепости пород от / = 3

до / =

20.

Число

шпуров

в

окружностях

и

расстояние между

ними

зависят от

крепости

пород,

мощности

применяемого ВВ

372

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

79

 

 

 

Отношение числа врубовых шпуров

 

 

 

по окружностям к остальным шпурам

Группа шпуров

 

забоя при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трех окруж­

четырех ок­

пяти окруж­

 

 

 

ностях

ружностях

ностях

Врубовые ...................................................

 

 

1

1

 

1

 

Отбойные:

 

 

 

 

 

 

 

первого круга

....................................

 

2 - 2 ,5

2 - 2 ,5

 

2

 

второго круга

...................................

 

3—3,5

 

*5,6

6

третьего круга

...................................

 

 

3,5—4

Оконтуривагощие1

...................................

 

3 —3,5

4 —4,5

 

4,5—5

1 Число оконтуривающнх

шпуров определено в зависимости от крепости пород и типа

применяемого ВВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

80

 

 

Диаметры окружностей расположения шпуров при

 

Группа шпуров

 

трех

четырех

 

 

пяти

 

 

 

 

 

 

 

 

окружностях

окружностях

окруж ностях

Врубовые ................

 

(0,3—0,35) d

(0,35—0,37) d

(0,2—0,25) d

Отбойные:

До (0,6—0,65) d

До 0,5d

 

 

До 0,45d

 

первого круга

 

 

 

второго круга

 

До (0,7—0,72) d

(0,6—0,70) d

третьего круга

. .

0,93d

 

(0,7—0,8) d

Оконтуривагощие

До 0,93d

 

 

До 0,95d

 

П р и м е ч а н и е ,

d —диаметр ствола вчерне,

м.

 

 

 

 

и диаметра шпурового заряда, а также от заданной крупности дробления.

При проходке стволов по крутопадающим пластам (углом паде­ ния более 40—45°) применяют схемы с расположением врубовых шпуров в виде клина, заложенного по простиранию (рис. 186). Для уменьшения разлета породы и предотвращения разрушения временной крепи и подвесного оборудования бурят дополнительно несколько «буферных» врубовых шпуров (4—6 шт.), размещаемых вертикально в центральной части врубового клина (рис. 187). Глу­ бина их равна половине глубины основных врубовых шпуров, а взрывание зарядов во врубовых шпурах производится одно­ временно.

373

~d>sm

г

s i

N

Ь500-

Рис. 185. Типовая схема расположения шпуров прп проходке

вертикальной выработки

Рис, 186. Схемы расположения шпуров при проходке ствола

по крутопадающим породам

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ