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

туют своеобразную геометрию самих вееров, которым придают форму сильно вытянутого эллипса.

Количество ВВ для отбойки одного слоя руды параллельными скважинами определяют по формуле

Q = qlcBcWp, кг,

где q — удельный расход ВВ, кг/м3; 1С— длина слоя, м; Вс — ши­ рина слоя, м; Wp — расчетная л. н. с.,

заряжания, г/см3; d — диаметр скважины, мм; к — коэффициент, зависящий от высоты слоя и равный 0,6—0,7.

Величину заряда одной скважины определяют по формуле

где N — число скважин в одном слое,

а

а — расстояние между скважинами (обычно принимают для мягких пород а = 1,5-|-1,7 м, а для крепких а = 0,5-М),7 м).

Ширина слоя

Вс= a (N - 1) = Wpiri (N - 1 ) ,

где т — коэффициент сближения скважин, равный 0,8—1,2 (меньшее значение для крепких пород).

При веерном расположении скважин величину л. н. с. опреде­ ляют по формуле

Диаметры скважинных зарядов, определяемые в основном кон­ структивными особенностями имеющейся буровой техники, а также качеством применяемых ВВ, колеблются от 70 до 160 мм. За рубе­ жом в этих условиях чаще всего бурят скважины диаметром от 38 до 60 мм. Скважины диаметром 70—80 мм (в СССР) применяют глав­ ным образом при штанговом бурении на глубину 6—10 м. При шаро­ шечном и пневмоударном бурении погружными молотками диаметр скважин бывает от 100 до 160 мм (в последние годы наметилась тен­ денция бурения скважин диаметром 85 мм, чему способствовали успехи в создании и внедрении высокопроизводительного бурового инструмента уменьшенного диаметра для полуавтоматических стан­ ков НКР-ЮОм).

Переход иа отбойку руды скважинами увеличенного диаметра (по сравнению с мелкошпуровой отбойкой), несмотря на положительные стороны, сопряжен со значительным увеличением выхода негаба­ ритных кусков руды. Например, при размере кондиционного куска 300—400 мм, принятом на большинстве отечественных рудников, при отбойке крепких и весьма крепких руд (/ = 14-^20) скважинами диаметром 100—150 мм выход негабарита изменяется от 15 до 40%.

При разработке руд средней крепости (/ = 8—^-12) месторождений Кольского полуострова, Кривого Рога, Урала и Казахстана отбойку ведут скважинами диаметром 100—150 мм. Выход негабарита при этом колеблется также от 15 до 35%.

Иногда в одинаковых условиях применяют скважины малого н большого диаметров. В некоторых случаях область применения скважин большого диаметра, в том числе и наиболее распространен­ ные в отечественной практике скважины диаметром 100—150 мм, ограничивается в результате неблагоприятного сейсмического и ударного воздействия взрыва на окружающий массив и горные вы­ работки. В последние годы при отбойке крепких и весьма крепких руд начинают применять скважины малого диаметра — 60 мм. Но эти работы находятся пока еще в стадии эксперимента. Применяемые при этом станки алмазного бурения ГП-1 имеют низкую производи­ тельность (примерно в 2 раза меньшую по сравнению с пневмоудар­ никами), что значительно удорожает буровые работы и сдерживает темпы пх внедрения.

Применение скважин малого диаметра (38—60 мм), заряжаемых динамитами, в зарубежной практике позволило получить очень высо­ кое качество отбойки. Например, при размере кондиционного куска 600—800 мм и более выход негабарита незначителен, а на неторых рудниках (при соответствующем выборе параметров БВР) он отсут­ ствует полностью. Удельные расходы ВВ на отбойку не превышают 0,230 кг/т, а на вторичное дробление — 0,060 кг/т.

В некоторых случаях увеличение диаметра скважин до 74,6 мм бывает экономичнее по сравнению с диаметром 38 мм и даже при алмазном бурении. Однако в очень крепких рудах всегда выгоднее малые дпаметры.

На зарубежных рудниках аммиачно-селитренные ВВ применяют в основном только при разработке слабых руд, где находит приме­ нение и экономически более выгодно бурение взрывных скважин повышенного диаметра. Удельный расход ВВ на первичную отбойку при этом составляет 0,340—0,470 кг ВВ на 1 т отбиваемой руды.

Анализ отбойки руды взрывными скважинами на отечественных и зарубежных рудниках свидетельствует о широком диапазоне изме­ нения диаметров этих скважин. Например, в СССР около 76% горнорудных шахт применяют скважины диаметром 100—150 мм и лишь 24% — применяют скважины штангового бурения диаме­ тром 40—80 мм (имеется в виду только первичная отбойка массива). Скважины диаметром 40—55 мм применяют пока в единичных слу­ чаях из-за отсутствия высокопроизводительной буровой техники

468

для такого бурения п высокобризантных (при относительной деше­ визне) взрывчатых веществ, не ухудшающих взрывные характери­ стики при уменьшении диаметра заряда.

Если в отечественной практике преобладает диаметр 100—150 мм, то на зарубежных шахтах большей частью (88%) диаметр взрывных. скважин не превышает 60 мм, а скважины диаметром более 100 мм бурят пока в экспериментальном порядке.

Исследованиями и практикой установлено, что эффективностьдействия взрыва по дроблению массива руды определяется не только количеством энергии, освобождаемой при взрыве и обеспечивающей необходимую величину разрушающего действия, но и параметрами заряда, й в частности его диаметром.

Диаметр скважины вместе с другими параметрами буровзрывных работ влияет на выход негабарита, равномерность и степень отбойки п вторичное дробление, производительность выпуска и технико­ экономические показатели системы разработки.

Гранулометрический состав руды не остается одинаковым с из­ менением диаметра скважин. С уменьшением диаметра при одном* и том же выходе негабарита размеры максимальных кусков умень­ шаются, потому что дробление определяется уже не только величи­ ной энергии, выделенной при взрыве, но и наличием и протяженно­ стью естественных трещин в массиве. Чем больше диаметр скважин, тем большее влияние на кусковатость отбиваемого массива оказывает^ его структура. При отбойке же скважинами уменьшенного диаметра,, когда абсолютные значения параметров сетки скважин невелики, естественная трещиноватость мало влияет на конечный размер* куска. Поэтому крупность кусков в отбиваемой горной массе с умень­ шением диаметра скважин снижается. При увеличении диаметра скважин происходит увеличение выхода мелочи и пылевидных ча­ стиц в отбитой руде, что является результатом повышения рас­ хода энергии взрыва на переизмельчение массива в зоне пластиче­ ских деформаций (в непосредственной близости от заряда ВВ).

Изменение расстояния между скважинами при увеличении их диаметра в некоторых пределах мало сказывается на общих резуль­ татах дробления массива. Практика показала, что, чем меньше диа­ метр скважин, тем значительнее влияние изменения расстояния между скважинами на окончательные результаты отбойки. Поэтому при малых диаметрах скважин для получения необходимого качества дробления требуется более точное расположение скважин.

Таким образом, при отбойке руд монолитной структуры выход, негабарита регулируется изменением параметров сетки расположе­ ния скважин любого диаметра, а при отбойке руд крупноблочной структуры выход негабарита становится почти нерегулируемым.

Окончательный выбор параметров сетки скважин для достиже­ ния необходимого качества дробления отбиваемого массива произво­ дится на основании технико-экономических расчетов.

Для механизированного заряжания шпуров в забоях подготови­ тельных выработок водонаполненными ВВ типа акванита ЗЛ при­

469'

меняют разработанный ИГД им. А. А. Скочинского зарядчик дпа- -фрагменного типа УМЗ-1 (рис. 256), который состоит из корпуса насоса 7, резиновой диафрагмы 2, рабочей камеры 3, пневмодвпгателя 4, редуктора 5, устройства 6, обеспечивающего качательные движения диафрагмы, бункера 7, обратного клапана 8, всасываю­ щего патрубка 9, а также нагнетательного шланга 10.

470

При отбойке руды в подземных условиях в настоящее время' заряжание скважин ВВ осуществляют с помощью зарядчиков, пред­ назначенных для заряжания скважин патронированными, россып­ ными, порошкообразными и водонаполненными ВВ.

Пневмозаряжающие устройства для натренированных и россып­ ных ВВ выполнены в виде двух типов — бросающего и толкающего-

(рис. 257).

Технические характеристики зарядчиков, применяемых в гор­

собами, зависящими от многих горнотехнических факторов, и в пер­ вую очередь от способа их размещения. Например, взрывание пуч­ ков глубоких скважин, пробуренных из одной буровой камеры,- возможно осуществить только без замедления между скважинами,.

471

а взрывание скважин, параллельно расположенных одна относительыо другой, возможно произвести с любыми интервалами замедле­ ния как между отдельными скважинами, так и между рядами или группами их. Интервалы замедления, схемы коммутации взрывной сети, средства взрывания и инициирования, а также некоторые параметры взрывных работ, применяемые при массовой отбойкеруд, рассчитываются в прямой зависимости от конкретных горно­ технических условий.

Внедрение систем разработки рудных залежей с отбойкой верти­ кальными веерами глубоких скважин, получивших наибольшее распространение в железорудной промышленности, позволило в ши­ роком диапазоне варьировать основные параметры буровзрывных работ, и в частности величину л. н. с., интервал замедления, схему взрывания.

Величину л. н. с. определяют по формуле

где кв — коэффициент, учитывающий вертикальность расположения скважин и изменяющийся от 0,9 до 1,0 в зависимости от крепости руд; ко.ы— коэффициент относительной мощности ВВ; / — коэффициент крепости руды по шкале проф. М. М. Протодьяконова; &р.р — коэф­ фициент равномерности распределения ВВ в отбиваемом массиве; А — плотность заряжания.

При отбойке вертикальных слоев руды на открытое компенса­ ционное пространство величину л. н. с. для первого ряда скважин принимают равной расчетной, а для следующих рядов ее можноувеличить на 30% по сравнению с расчетной. Расстояние между концами скважин в веерах принимают равным расчетной величине л. н. с.

При отбойке в зажатой среде с целью надлежащего дробления массива в первом слое и обеспечения нормального разрушения последующих слоев л. н. с. первого ряда скважин уменьшается в 2 раза по сравнению с расчетной.

Интервал замедления при короткозамедленном взрывании не имеет строго фиксированного оптимума. Экспериментально устано­ влено, что интервал замедления второго ряда веерных скважин должен быть не менее 50 мс. Поскольку все последующие слои находятся в более благоприятных условиях, интервал замедления третьего и остальных рядов скважин может составлять не более 25 мс (по отношению ко взрыву предыдущего ряда). При этом необ­ ходимо учитывать, что если расстояние между веерами скважин было увеличено на 30% по сравнению с расчетным, то и интервал замедления должен быть пропорционально увеличен и должен быть равен не менее 50 мс.

473

Схемы взрывания при веерном расположении скважин выбирают таким образом, чтобы все скважины в каждом ряду взрывались в одну

•очередь.

При многорядном короткозамедленном взрывании особое значе­ ние приобретает надежность всех элементов взрывной сети. Отказы зарядов при массовой отбойке приводят к резкому ухудшению дробления массива, а иногда являются причиной несчастных случаев.

Для взрывания вееров скважин с замедлением патроны-боевики помещают в средней части заряда скважины. Этим предотвращается повреждение патронов-боевиков от взрывов предыдущих зарядов. В таких условиях наиболее надежным средством короткозамедленшого взрывания являются электродетонаторы. В каждую скважину для надежности помещаются два электродетонатора. Этим дости­ гается снижение разброса во времени взрывания зарядов, так как каждый заряд взрывается от электродетонатора, который имеет

.меньшее время срабатывания.

При взрывании скважинных зарядов, расположенных в парал­ лельных плоскостях, патроны-боевики посылают в скважину со

•сближенными устьями в разное время.

Если скважины бурят из отдельных изолированных друг от друга выработок, то при взрывании зарядов в них с замедлением можно при­ менять детонирующий шнур. Более простая схема коммутации может быть получена с применением пиротехнических реле.

При вводе патрона-боевика в скважину возможны обрывы прово­ дов электродетонаторов. Статистика показывает, что на 100 заряжа­ емых скважин происходит 1—2 обрыва. В связи с этим необходимо применять такую схему электровзрывной сети, которая позволяла бы обнаруживать обрывы и устранять их до взрыва.

Монтаж взрывных сетей в забое производят следующим образом. В первую очередь монтируют одну ветвь, в которую включают после­ довательно все электродетонаторы по одному от каждого заряда, после чего всю смонтированную сеть закорачивают. Затем из остав­ шихся в каждом заряде электродетонаторов в таком же порядке монтируют дублирующую ветвь (имеется в виду, что перед монтажом все электродетонаторы были введены в скважины вместе с патро­ нами-боевиками) .

Если взрываются заряды не более 30 скважин, т. е. монтируют

взрываемых зарядов производят заблаговременный монтаж электро­ детонаторов в гирлянды. Для этого в диспозиции на массовый взрыв указывают число изготовляемых гирлянд, их соединение между собой в группы и число групп. В забой приносят готовые закоро­ ченные гирлянды. В этом случае упрощается ввод патронов-боеви­ ков в заряд скважин, а монтаж электровзрывной сети в забое сво­ дится к соединению между собой нескольких гирлянд и подключе­ нию их к магистральным проводам.

-474

Если обрушаемый массив обводнен, то применять электродето­ наторы с наращенными концевыми проводами, запрещается, так как это может привести к массовым отказам зарядов.

При производстве массовых взрывов включение тока, в зависи­ мости от массы одновременно взрываемого ВВ, производят из на­ ходящейся в шахте штрековой (участковой) подстанции или с по­ верхности. Подачу тока из штрековой подстанции производят в том: случае, если количество ВВ не более 30 т, а станция находится на безопасном расстоянии от взрываемого блока. Во всех других слу­ чаях взрыв осуществляется включением масляного выключателя поверхностной подстанции, подающим напряжение 6000 В на силовой трансформатор штрековой подстанции. Все люди при этом из шахты выводятся.

Производство массовых взрывов в подземных условиях осуще­ ствляется в соответствии с действующими Едиными правилами без­ опасности при взрывных работах и Временной инструкцией по орга­ низации и проведению массовых взрывов в подземных условиях.

Массовые взрывы при отбойке, отрезке и подсечке рудного массива, а также при подэтажном обрушении блоков и междукамерных целиков проводят при наличии типового проекта массового

а также при ликвидации пустот проводят при наличии специального- проекта-диспозиции, составляемого на каждый взрыв.

Проект утверждает главный инженер комбината (треста, руд­ ника, рудоуправления) и вводят в действие приказом директора комбината или управляющего трестом (рудоуправлением, рудника).

Доставка ВМ в район массового взрыва разрешается только послепроверки специальной комиссией, назначаемой главным инженером шахты (рудника), готовности блока (панели) к производству массо­ вого взрыва. Результаты проверки оформляются актом.

В типовом проекте массового взрыва содержатся следующиесведения: горнотехническая характеристика отрабатываемого блока,, параметры расположения скважин, способы и схемы взрывания,, конструкция зарядов, тип ВВ, диаметр скважин, расчетные показа­ тели взрыва (удельный расход ВВ, общий расход ВВ, объем отби­ ваемой породы, выход руды с 1 м скважины и др.), методика расчетаэлектровзрывной сети и времени проветривания, методика расчета сейсмически безопасных расстояний для инженерных сооружений,, подземных горных выработок и мероприятия по вопросам техники безопасности.

Технический расчет массового взрыва составляется на каждый взрыв на основании технического проекта данного предприятия,, маркшейдерских, геологических и гидротехнических данных повзрываемому блоку, графических материалов и результатов преды­ дущих взрывов. В техническом расчете отражаются сведения общего-

475-