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

напорной водой под давлением 4—5 кгс/см2. Однако и этп меры не всегда при­ водят к полной очистке шпура.

Высокая загрязненность шпуров мазутом требует особой тщательности их заряжания. В противном случае между торцами патронов ВВ образуются про­ слойки иефтепородной массы, что приводит к неполной детонации заряда.

Основным штатным ВВ в нефтяных шахтах является аммонит АП-5ЖВ, который заменил ранее применявшиеся в этих условиях нефтяной аммонит № 3 и аммонит ПЖВ-20. Применение аммонита АП-5ЖВ привело к резкому сокра­ щению случаев неполной детонации и отказа зарядов, а также позволило увели­ чить к. и. ш. и л. и. с. примерно иа 30%.

В качестве средств взрывания применяют электродетопаторы ЭД-8-ПМ и ЭДКЗ-ПМ с интервалами замедления 15, 30, 45 и 60 мс.

Шпуры заряжают обычными способами с применением песчаио-глпшгстой за­ бойки. В случае выдавливания заряда дренажной нефтью устье шнура запирается деревянными кольями. Шпуры, иа которых наблюдается интенсивное нефтеилп газовыделеипе, запрещается заряжать. Длина забойки зависит от глубины шпура и величины заряда и обычно применяется в шпурах глубиной до 1 м — не менее 50 см, а в шпурах глубиной от 1,0 до 1,5 м — не менее половины шпура.

Обязательной мерой является орошение забоя и призабойной зоны как перед взрыванием, так и во время взрывания. Для этого используют специальные щелевьто оросители производительностью 150—300 л/мнп.

§131. Проведение смежных выработок с расположением зарядов параллельно поверхности забоя

Способ проведения смежных выработок с расположением зарядов параллельно поверхности забоя широко применяют в горнорудной промышленности при проходке параллельных выработок с шириной

555

Организация труда при этом способе зависит от расположения выработок и сводится в основиом к двум вариантам:

проходка иа всю длину с частичным выпуском руды па скрепер­ ный штрек, аккумулированием остальной части руды в проходимой выработке и окончательной уборкой после проходки; применяют при расположении проводимой выработки над буровой;

проходка с аккумулированием руды участками 10—12 м и с пол­ ной уборкой руды иа этих участках; применяют при расположении выработок на одном уровне.

В обоих вариантах бурение может опережать отбойку и уборку на 6—10 рядов или завершаться до начала отбойки и уборки по­ роды.

Расположение зарядов параллельно поверхности забою обусло­ вливает взрыводоставку породы на расстояние до 12 м, что позволяет аккумулировать отбитую породу и облегчает ее уборку после от­ бойки нескольких(рядов.

Применение способа проведения выработок с расположением нарядов параллельно поверхности забоя на Зыряновском комбинате (прп ширине целика до 5 ма и сечении выработки 9 м2) позволило повысить производительность труда проходчика в 1,5—2 раза н снизить стоимость проходки 1 м выработки на 22—30 руб.

§132. Взрывные работы в гидромелиоративном строительстве

исельском хозяйстве

Взрывной способ производства работ широко применяют как в СССР, так и за рубежом. Этим способом в гидромелиоративном строительстве разрабатывают каналы глубиной до 20 м и более, предназначенные для пропуска воды, производят дноуглубительные работы магистральных каналов, рек, водоемов и перекатов путем подводного рыхления грунта или подводными взрывами зарядов

снаправленным выбросом грунта и др.

Всельскохозяйственном строительстве и при мелиорации сель­ скохозяйственных угодий применяют взрывной плантаж почвы, гидровзрывной способ внесения удобрений, корчевку пней и кустар­ ников взрывом, образуют взрывным способом силосные ямы и тран­ шей для хранения сельскохозяйственных продуктов и др.

Строительство [гидромелиоративных каналов, очистных и дно­ углубительные работы можно выполнять обычным механизированным способом (экскаваторами—драглайнами и скреперами, землечер­ палками и др.) или взрывным. Выбор того или иного способа обосно­ вывается технико-экономическим расчетом.

Втех условиях, где землеройные и другие механизмы имеют низ­ кий коэффициент использования, буровзрывной способ незаменим.

Сцелью борьбы с фильтрацией воды из каналов, построенных механизированным способом, применяют различные антифильтращиоиные покрытия (бетонные, асфальтовые, битумные и др.), а также всевозможные способы воздействия на грунт (силикатизацию, солон-

S56

цевание, уплотнение и др.), в связи с чем требуются значительные! затраты времени, труда и средств.

В то же время в каналах, образованных взрывом, снижаются потери воды на фильтрацию в связи с упрочнением стенок канала,, что имеет весьма большое значение при эксплуатации.

Взрывной способ производства работ можно применять в любое время года, в различных климатических условиях, в любых уеловиях строительства он обеспечивает высокую производительность труда и ускоренные темпы строительства. С применением взрывных работ за последние годы построены Северо-Ташкентский, Балутский

иХазарбахский каналы. В сложных топографических условиях, на крутокосогорной местности (под углом около 50°), был построен Сары-Курганский канал глубиной около 10 м, проведено углубле­ ние Северной Двины и т. д.

Впрактике гидротехнического и мелиоративного строительства при взрывных работах применяют: скважинные и камерные заряды выброса; скважинные, камерные и шпуровые заряды рыхления (дроб­ ления).

Скважинные заряды выброса и рыхления подразделяют на разоб­ щенные вертикальные, наклонные и непрерывные горизонтальные, или щелевые.

При создании каналов и выемок с помощью щелевых зарядов используют кротдренажные или щелеразрезные машины, образу­ ющие зарядную щель, по которой прокладывают эластичный поли­ этиленовый шланг, заполненный россыпными ВВ, или горизонталь­ ную гирлянду из натренированных ВВ, смонтированных на нитке детонирующего шнура. После заряжания щель засыпают грунтом

сцелью создания забойки. Можно применять компенсирующие незаряжаемые щели. Длина канала сооружаемого горизонтальными заря­ дами практически не ограничена. Описанный способ позволяет при­ менить поточную организацию работ с полной механизацией всех подготовительных операций (устройство щелей, зарядка и забойка)

иснизить удельный расход ВВ и стоимость разработки 1 м® грунта.

Взрывной плантаж — глубокая перекопка и перевал почвы — является наиболее эффективным способом обработки почвы. Участки, предназначенные для глубокой взрывной вспашки, чаще всего расположены на склонах гор с ка­ менистым почвами, где обычно механизированное перемещение почвогрунта малоэффективно.

Взрывной платнаж улучшает условия питания корневой системы, увеличи­ вает доступ воздуха, влаги и удобрений в глубокие слои почво-грунта. После взрыва грунт длительное время (до 2—3 лет) находится в разрыхленном состо­ янии, сохраняя минеральные соли и удобрения.

Кроме того, при взрыве происходит интенсивное проникновение в поры грунта свободного азота и золы, выделяемых при разложении аммиачно-сели- треппых ВВ.

Взрывной платнаж почвы производят шпуровым методом с применением зарядов камуфлета.

Образование ям для посадки деревьев. Для посадки деревьев бурят шпуры диаметром 40—60 мм и глубиной на 25—30% меньше проектной глубины выемкп. Возможно применение наклонных шпуров под утлом 40—50°. Величина

557.

наряда принпмается с таким расчетом, чтобы грунт, разрыхленный взрывом был выброшен за пределы воронки рыхления.

Гпдровзрьпшой способ внесения удобрений рекомендуется для глубокого рыхленпя с одновременным внесением удобрений в почву. При этом способе па требуемую глубину пробуривают шпур или скважину, в которую заклады­ вают патроны ВВ. Между стенками шпура п ВВ размещают жидкие пли порошко­ образные удобрения, которые прп взрыве заряда распределяются в почве на большую глубину.

Корчевку пней н кустарников взрывом производят в осповыом с целью очи­ стки массива под посевы, подготовки строительной площадки, заготовки древес­

ного топлпва.

Взрывную корчевку пней производят двумя способами: взрывом заряда в шпуре, расположеипом в центре или сбоку пня, пли взрывом заряда, заложен­ ного под центром подбуренного пли подкопанного имя.

§ 133 Взрывные работы в кессонах

При проходке горных выработок, тоннелей, стволов и т. д. в обводненных условиях по устойчивым породам п плывунам иногда применяют кессонный способ производства работ, сущность которого состоит в том, что работы ведутся под колоколом (кессоном) прп избыточном давлении сжатого воздуха, который препятствует поступлению воды в забой кессона.

Особенность взрывных работ в кессонах заключается в том, что в атмосфере рабочей камеры кессона может создаваться взрывоопасная смесь сжатого воздуха с компрессорным маслом, что может вызвать прп наличии открытого огня вос­ пламенение п взрыв. Поэтому прп взрывных работах в кессонах следует иметь в виду, что:

допускается лпшь шпуровой способ взрывания прп глубипе шпуров не более 2 м; в этом случае расчет зарядов ВВ ведут только на рыхление массива без выброса кусков породы;

взрывание без забойки категорически запрещено; способ взрывания зарядов только электрический с расположением источ­

ника тока вне рабочей камеры кессона, причем вся электроцепь должна быть выполнена во взрывобезопасном исполнении;

число одновременно заряжаемых и взрываемых шпуровых зарядов должно быть не более восьми;

в зону сжатого воздуха разрешается проносить ВМ в количестве, необхо­ димом для взрывания одного комплекта шпуровых зарядов;

взрывные работы независимо от объема должны производить не менее чем два взрывника;

перед началом взрывных работ все рабочие должны быть удалены us кессона на поверхность;

при прохождении тоннелей и наличии опасных по взрыву газов взрывные работы должны вестись с соблюдением требований, предусмотренных для уголь­ ных шахт.

§ 134. Штампование металлов взрывом

Практическое применение взрыва не ограничивается дроблением торных пород. Развитие теории действия взрыва в среде позволило использовать это явление для таких процессов, как упрочнение металлов взрывом и штамповка металлических изделий.

Рассмотрим один из способов взрывной штамповки. Поверх матрицы, имеющей форму штампуемого изделия, укладывают лист металла. По краям этот лист тщательно зажимают кольцевым флан­ цем на мощных болтах. В матрице предусматривают многочисленные отверстия для того, чтобы при штамповке обеспечить выход

558

воздуха, заключенному между металлическим листом и ее по­ верхностью.

Сверху над металлическим листом помещают цилиндрический сосуд с водой. Диаметр этого сосуда берется несколько больший, чем диаметр матрицы. В воду помещают заряд ВВ. Обычно этот заряд располагают посередине высоты слоя воды, т. е. на равных расстояниях от свободной поверхности воды и листа металла. При взрыве энергия, передаваемая воде, идет на деформацию обрабаты­ ваемого металлического листа. Если прогиб листа, получаемый при взрыве, недостаточен для того, чтобы впрессовать заготовку в полной мере в матрицу, следует увеличить заряд. Приближенно можно считать, что половина всей энергии, выделяемой при взрыве и передаваемой волне, идет на штамповку. Если при штамповке среднее смещение обрабатываемого металла равно h, а общая сила, действующая на заготовку, равна F, то можно считать, что работа штампования является произведением этих параметров. На основе закона сохранения энергии работа штамповаипя равна затрачива­ емой на штампование энергии взрыва:

Fh = ~ A xQm^

где Ъ — коэффициент пропорциональности; А х — удельная работа взрыва, кгс-м/кг; (?шт — масса заряда, кг.

Следовательно, средняя сила, производящая штампование, _ Ь -ПСшт

F = T ' — h ~ '

Если, например, для штампования применяют взрыв тротилового заряда массой Qm = 10 кг и средняя деформация штампуемой заготовки h = 0,1 м, то сила, производящая штампование, при b = 0,8 и 4 ; = 400 000 (кгс-м)/кг оказывается равной

F ■= 1 б000 000 кгс=16 000 тс.

Такое штампование можно было осуществить при помощи только очень мощного пресса. Следует отметить, что взрывную штамповку можно производить в любом месте быстро, просто, эффективно и с ми­ нимальными затратами.

Г л а в а XXXI

ОРГАНИЗАЦИЯ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ ГОРНОПРОХОДЧЕСКОГО ЦИКЛА

Правильный выбор основных параметров при проектировании организации буровзрывных работ должен обеспечить достижение наибольшей для данных горнопроходческих условий скорости про­

559

ходки выработки при высоких технико-экономических и качествен­ ных результатах.

Критерием эффективности организации буровзрывных работ являются удельные затраты рабочего времени всех операций цикла, приходящихся на 1 м подвигания выработки, при заданной скорости проходки.

Исходными данными для проектирования организации буро­ взрывных работ являются: сечение и назначение горной выработки; коэффициент крепости пересекаемых выработкой пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова; категория шахт; запланированная скорость проведения выработки; тип применяемого ВВ и диаметр патронов; оснащенность забоя горнопроходческим оборудованием; запланированное число циклов в сутки.

По исходным данным определяют для конкретных условий про­ ходки основные параметры буровзрывного комплекса, которые должны обеспечить запланированные показатели проходки. Такими параметрами являются: удельный расход ВВ, диаметр шпура, число шпуров, глубина шпуров, к. и. ш. и др. Параметры буровзрывного комплекса определяют по расчетным формулам, приведенными в гл. XXIII.

Диаметр шпура определяют в соответствии с диаметром патрона. Глубину шпура принимают в зависимости от крепости пород, мощ­ ности бурильных машин, способа погрузки и принятого графика цикличности.

В состав основных работ при проведении горных выработок буровзрывным способом входят: бурение шпуров; заряжание шпу­ ров; монтаж взрывной сети, взрывание зарядов; проветривание п приведение забоя в безопасное состояние. Удельный вес этих опе­ раций в общих затратах труда цикла составляет 27—35% по буре­ нию, 8% по заряжанию и 3% по взрыванию, а по затратам вре­ мени — соответственно 28—42%, 5 и 4%.

Бурение шпуров. Время на обуривание забоя зависит от числа одновременно работающих бурильных машин и их мощности, кон­ струкции буровых коронок, давления сжатого воздуха в сети. Сред­ няя техническая скорость чистого буренпя по зсей глубине шпура

где кср й— коэффициент средней скорости бурения; А, В — эмпири­ ческие коэффициенты, учитывающие тип бурильных машин; 1Ш— глубина шпура, м; уох — начальная техническая скорость бурения, м/мин.

Для практических расчетов можно принимать для ручных бу­ рильных машин (ПР-24Л) А = 1,075 и В = 0,075, для бурильных машин ударно-вращательного действия А = 1,035 и В = 0,035. При использовании ручных бурильных молотков удельная площадь

560

забоя, приходящаяся на одну машину, может быть принята 2, 2,5 м2' для обычных проходок и 1,5—2 м2 для скоростных.

При определении общей продолжительности бурения следуетучитывать использование специальных контейнеров для доставки бурового инструмента и приспособлений, снабжение перфораторов сжатым воздухом по обособленным резиновым шлангам диаметром 25—50 мм от центрального трубопровода или несколькими шлангами со съемными воздухораспределителями и шлангами длиной до 3 м.. Давление сжатого воздуха более 5 кгс/см2.

Заряжание и взрывание. Процесс заряжания и взрывания со­ стоит из следующих операций: очистки шпуров; доставки ВМ и за­ боечного материала в забой; собственно заряжания; монтажа и проверки электровзрывной сети; отвода проходческого оборудования, в безопасное место; вывода (или выезда) бригады проходчиков;, взрывания шпуровых зарядов.

На большинстве проходок в заряжании шпуров принимают уча­ стие члены проходческой бригады, имеющие «Единую книжку взрыв­ ника» или «Удостоверение на право участия в заряжании шпуров». Для повышения ответственности за качество заряжания и безопас­ ность работ каждый проходчик обычно заряжает им же пробуренныешпуры. В качестве забойки применяют гранулированный шлак,- крупнозернистый песок или водяные ампулы. Монтаж электро­ взрывной сети производит мастер-взрывник с группой ответственных, лиц во главе со сменным инженером.

Продолжительность заряжания одного шпура может быть опре­ делена с достаточной точностью для практического использования по выражению

^зар — 4 + 1,1/ш.

Особенности организации буровзрывных работ при проведении вертикальных стволов шахт характеризуются следующим.

1. Применением цикличных и многоцикличных графиков органи­ зации работ, в основу которых положено обеспечение наименьших затрат времени на 1 м подвигания забоя.

В настоящее время график цикла в сутки рекомендуется применять при условиях значительного притока воды и глубине шпуров 3,5— 5,0 м. График два цикла в сутки нашел широкое применение при обычных условиях проходки. График цикл в смену является сложной формой многоцикличной организации работ, целесообразен при скорости проходки стволов 250—400 м/мес.

2.Применением шпуров глубиной до 3,5—5,0 м при использова­ нии шпуровых зарядов диаметром 45 мм.

3.Применением на весь период проходки одного паспорта буро­ взрывных работ, исходя из условий пересечения стволом самых крепких пород. При этом число шпуров и их расположение в забое принимают постоянным, а в зависимости от крепости изменяется лишь величина шпурового заряда.

4.Сокращением площади забоя, приходящейся па одну буриль­ ную машину, до 2 м3 по минимальным пормам строительства.

5.Применением прогрессивной схемы обуривання забоя, при которой бурение шпуров начинается только после полного оконча­ ния работ по уборке породы и зачистке подошвы забоя.

При скоростной проходке вентиляционного ствола шахты №17— '17-бпс (Донбасс) с помощью буровзрывных работ было пройдено 401,3 м ствола в месяц. Скоростную проходку осуществляли по

многоцикличному графику со средней продолжительностью цикла 7 ч при подвпганпп забоя за цикл по песчанику 3,5 м, по сланцам 4,2 м. На обурпванпе забоя задалжпвалось 19 ручных бурильных машин. В заряжании шнуров принимали участие все члены про­ ходческого звена. Общее время заряжания, включая все подгото­ вительные н заключительные операция по подъему оборудования п выводу проходчиков составляло 1 ч, затраты времени на 1 м подвиганпя ствола — 1 ч 46 мин, в том числе на буровзрывной комплекс — 31,8 мин.

При осуществлении скоростной проходки клетевого ствола на шахте «Пролетарская-Глубокая» с помощью буровзрывных работ было пройдено 390,1 м ствола в месяц. Скоростную проходку осуще­ ствляли по многоцнкличному скользящему графику при средней продолжительности цикла 7 ч 13 мпп и среднем подвигании за цикл 3,78 м.

Буровзрывные работы вели с применением ВВ в патронах диа­ метром 45 мм. В забое бурили 49 шпуров глубиной 4,5 м. Глубина л схема расположения шпуров были прпняты одинаковыми прп лересеченип различной крепости пород, изменялся только удельный расход ВВ на 1 м3 обуренной породы, который составлял 1,6 кг для сланцев и 1,8 кг для песчаников. Шпуры начинали бурить после полной зачистки забоя 25 бурильными машинами. Комплект буров состоял из трех штанг длиной 1,5, 3 и 4,5 м со съемными Т-образными коронками. Сжатый воздух к бурильным молоткам подавался от кольцевого коллектора, установленного на полке, по четырем шлан­ гам диаметром 50 мм, к которым в забое присоединяли съемные пор­ тативные воздухораспределптелп со шлангами. Спуск в забой и вы­ дачу на поверхность бурового оборудования и инструментов осуще­ ствляли в специальных контейнерах, которые подвешивали к днищу проходческой бадьи.

Продолжительность бурения составила 1 ч 12 мин, заряжание и взрывание шпуров, включая подъем погрузочной машины и выезд рабочих смен,— 50 мин, проветривание и приведение забоя в безопас­ ное состояние — 25 мин.

Организации буровзрывных работ при проведении горизонталь­ ных горных выработок присуща высокая насыщенность забоя буриль­ ными машинами (1,2—1,5 ма). Глубина шпуров независимо от сече­ ния горной выработки и крепости на машину пересекаемых пород колеблется в пределах 2,0—3,3 м. Тенденция к увеличению глубины шпуров до 4 м за счет использования прямых врубов находит все

.562