книги из ГПНТБ / Кравченко Г.И. Облегченные крепи вертикальных выработок
.pdfлепия расстрелов, сокращения расхода набрызгбетоиа п затрат на проветривание. В последние годы многими исследованиями и практикой показана возможность по лучения указанных результатов, применяя контурное взрывание.
По данным работ [6, 32, 49] качество оконтурнвания выработок определяется параметрами циклов: бурового [расстояние между оконтуривающпми шпурами Е\, ли
ния наименьшего сопротивления (л. н. с.) |
зарядов |
W\\ |
коэффициент сближения Е\ : Wц диаметр, |
глубина, |
на |
правление оконтуривающих шпуров]; взрывного |
(тип |
|
ВВ, удельный заряд q0, диаметр, конструкция и очеред ность взрывания зарядов в оконтуривающих шпурах). Многими авторами отмечается, что при наличии уста новленных общих закономерностей контурного взрыва ния для уточнения его параметров в конкретных условиях необходимы специальные исследования. Вызы вается это недостаточной разработкой теории взаимо действия взрыва зарядов оконтуривающих шпуров, влиянием на результат взрыва многих малоизученных природных н технических факторов.
В связи с этим при опытно-промышленном приме нении облегченных крепей на рудниках Горной Шорни, Урала, Кизеловского бассейна вели работы по улучше нию качества оконтурнвания и изучению эффективности отдельных параметров контурного взрывания в креп ких породах (/>10) [25, 46, 891
Методика наблюдений и контроль за качеством оконтуривания. Результаты взрыва оценивали следующими показателями:
а) переборы породы — отношение разности сечений фактического в проходке и проектного вчерне к проект ному вчерне;
б) неровность контура — средняя разность между максимальными выступами и впадинами фактического контура относительно центра ствола, замеряемыми на участках длиной 50 см проектного контура, — опреде ляется из выражения
иhr 4- h, -f- hs4~ ■ ■ • + hn
где hn = Rвп—Rn — неровность контура ствола на уча стке, ограниченном отрезком проектного контура дли
140
ной 50 см; /?1!И— расстояние |
от центра |
ствола до |
наи |
|
большей |
впадины па данном участке, см; RB— расстоя |
|||
ние от |
центра ствола до |
наибольшего |
выступа, |
см; |
iii— число отрезков длиной 50 см на проектном контуре (рис. 54, а);
в) размеры зоны нарушенных пород.
Для замера и снятия контура ствола использовали прибор ВостНИГРИ (рис. 54, б) (46]. Принцип действия этого прибора следующий: контур ствола, описываемый концом шнура, при его движении по периметру посред ством системы пружин, подвижной каретки и неподвиж
ного блока передается на записывающее |
устройство и |
|
в уменьшенном масштабе фиксируется |
на |
планшете. |
Прибор пригоден для исследований и для |
использова |
|
ния в производственных условиях. |
|
|
Степень трещиноватости оценивали методом фильт рации '[24, 25]. Для контроля часть шпуров обследовали с помощью прибора РВП-1, замеряя длину и ширину трещин и подсчитывая их суммарную площадь для каждого участка шпура длиной 10 см.
Получение ровного контура. Эффективность рас средоточения ВВ в оконтуривающих шпурах и их сгу
щения проверили при проведении ствола шахты |
«Ново- |
||||||||
Капитальная» |
Таштагольского |
рудника. |
Ствол |
диа |
|||||
метром 8,1 м вчерне пересекал |
крепкие |
('[=104-12) |
|||||||
карбонатно-серицитовые сланцы, порфириты |
с углом |
||||||||
падения |
87—89°. В оконтуривающих |
шпурах |
(Еj = |
||||||
= 704-80 |
см; |
Wt= 1 м) |
диаметром 42 |
мм |
заряды ВВ |
||||
рассредоточивали |
с помощью |
деревянных |
прокладок |
||||||
длиной 20 см. В |
качестве ВВ |
использовали |
скальный |
||||||
аммонит |
прессованный |
№ 1 в патронах |
диаметром |
||||||
36 мм и весом 250 г. Для улучшения детонации приме няли отрезки детонирующего шнура. Порода разруша лась по всей длине шпура при сравнительно ровном оконтуривании, несмотря на уменьшение заряда в шпу
ре на |
250 г. |
Аналогичный |
результат |
получали |
при |
Д = 30 |
см и |
заряжании шпуров через |
один рассредо |
||
точенными зарядами. |
|
ствола шахты |
|||
На руднике «Темир-Тау» при углубке |
|||||
«Клетевая», |
пересекавшего |
крепкие |
породы |
(f = |
|
164-18), иссеченные мелкими трещинами, изучали влия ние количества ВВ в шпуре на качество оконтуривания. Основные показатели и результаты опытных работ
141
Рис. 54. |
Проектный |
и фактический контур |
ствола (а) |
и при |
|
|
бор для его замера (б): |
|
|
/ — рамка; |
2 — скоба; |
3 — цапфа; 4 — планшет; |
5 — подвижная |
каретка; |
0 — шкнвы; 7 —шнур; S —записывающее устройство; 9 — неподвижный блок; 10 — патрубки; 11 — водило
142
ПрИЁедеиы на рис. 55. Взрывание половины забоя уступа электроогневое; ВВ — аммонит № 6 ЖВ и детонит 10А, последним заряжали оконтуривающие шпуры. Патроны детонита диаметром 28 мм, длиной 240 мм и весом 150 г
6
Рис. 55. Схема расположения шпуров (а), конструкция за ряда в оконтуривающих шпурах (б) и зависимость неровно сти стенок от удельного заряда ВВ (в):
1 — патроны ВВ; 2 — деревянные прокладки 20X20X200 мм; 3 — детони рующий шнур
дают возможность при заряжании шпуров диаметром 40 мм пропускать вдоль них детонирующий шнур.
Наименьшая неровность контура получена при за ряде 0,3 кг/м; £i = 70 см и Wi = 40 см. К. и. ш. при опыт ных взрывах в среднем составил 0,9.
Влияние Е [ и W\ на качество оконтуривания изучали при проведении шурфа на руднике «Каз» (Горная Шо
143
рня) в крепких (7= 12ч-14) слаботрещиноватых порфнритах. Показатели и результаты опытов приведены на рис. 56. Врубовые и вспомогательные шпуры заряжали скальным аммонитом № 1, оконтурнвающие — детоннтом 10А. Удельный заряд 0,3 кг/м. Из рис. 56,6 видно, что незначительные отклонения Е\ и Wj от оптималь ных значений резко ухудшают качество взрыва.
|
Рис. |
56. |
Схема |
расположения шпуров (а) |
и |
влия |
|
|||
|
ние |
расстояния между |
оконтурнвающими |
шпурами |
|
|||||
|
С, и линии наименьшего сопротивления окоптури- |
|
||||||||
|
вающих |
шпуров |
W'i |
па |
неровность |
породных |
сте |
|
||
|
|
|
|
|
нок (б) |
|
|
|
|
|
|
Хорошие |
результаты |
получены |
при использовании |
||||||
отдельных |
элементов |
контурного взрывания |
при |
про |
||||||
ходке вертикальных выработок в различных |
бассейнах |
|||||||||
[32, |
51]. |
установлена |
целесообразность |
применения |
||||||
|
В [32] |
|||||||||
рассредоточенных зарядов |
с водяными |
радиальными |
||||||||
зазорами: коэффициент |
сближения |
E {/Wi |
возрастает |
|||||||
от |
0,5 при |
воздушном |
зазоре до 1,5 |
без |
ущерба |
для |
||||
качества оконтуривания. Возможность уменьшения ко эффициента избытка сечения с 1,15 до 1,06 применени ем контурного взрывания установлена в работах [6, 49, 88 и др.].
144
При использовании облегченных крепей в выработ ках, пересекающих непрочные и неустойчивые породы, взрывными работами целесообразно разрушать цент ральную часть забоя, а оконтуривание производить от бойными молотками или вручную [72].
Степень разрушения боковых пород взрывами изуча ли в горизонтальных выработках. Это более удобно, поскольку воздействие взрыва зарядов оконтуривающих шпуров на боковые породы одинаково для выра боток любого направления [6, 51 и др.], а проведение та ких работ в вертикальных выработках трудно осущест вимо.
Влияние конструкции заряда оконтуривающих шпу ров на размеры зоны трещинообразования изучали в полевом штреке № 51 шахты № 38 комбината Кизел-
уголь, пересекавшем крепкие |
(7= 12ч-14) |
песчаники. |
|||
Е i и W| оконтуривающих |
шпуров |
диаметром 42 мм |
|||
приняли по 42 см; ВВ — аммонит № 6 ЖВ |
в патронах |
||||
диаметром 32 мм, длиной |
35 |
см; заряд |
оконтуриваю- |
||
щего шпура 0,9 кг. |
|
|
|
|
между ними |
Заряды ВВ с воздушным промежутком |
|||||
и забойкой взрывали с замедлением |
2 |
с относительно |
|||
предшествующей ступени |
замедления. |
|
Установлено |
||
большое влияние величины промежутка на зону разру шения пород вокруг выработки (рис. 57).
Аналогичное влияние «а нее оказывает и соотноше ние между диаметрами оконтуривающих шпуров и пат
ронов ВВ: при его значении |
1,31 |
(42: 32) ее |
глубина |
|
0,5 м, при 1,63 (52:32) |
глубина — 0,2—0,3 м. |
пород в |
||
Зависимость между степенью |
разрушения |
|||
ирикоитурной зоне и Ех (0,3; |
0,4; |
0,5; 0,7; 0,9 |
м) при |
|
постоянном Wx (0,35 м) |
изучали в выработке, |
пройден |
||
ной в песчанике с /= 144-16. |
Оконтуривающие |
шпуры |
||
взрывали одновременно. |
Степень |
разрушения |
массива |
|
оценивали временем фильтрации определенного |
объема |
|||
воздуха через массив. |
Из рис. 58 |
видно, .что |
монолит |
|
ность массива максимальна при значениях коэффициен
та сближения |
1,3—1,6. |
|
|
|
|
|
На Высокогорском |
руднике |
изучали |
нарушенность |
|||
лриконтурной |
зоны вокруг |
выработок, |
пересекающих |
|||
изверженные |
породы |
(сиениты, |
роговики, скарны) с |
|||
[= 8ч-14 |
[45]. Из рис. |
59 |
видна |
сравнительно малая |
||
степень |
разрушения пород |
взрывными |
работами. Не- |
|||
145
сколько большее число случаев обнаружения трещино ватости на глубине свыше 0,4 м при использовании при бора РВП-1 объясняется тем, что он фиксирует закры тые и заполненные материалом трещины, которые не могли быть отмечены методом фильтрации.
|
Рис. |
57. Влияние |
вели |
|
Рис. 58. Зависи |
|
|||||||
|
чины |
воздушного |
про |
|
мость времени |
фильт |
|
||||||
|
межутка на глубину тре- |
|
рации |
от |
коэффи |
|
|||||||
|
щинообразования |
|
|
циента |
сближения |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
зарядов |
при |
|
рас |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
стоянии |
от |
контура |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
выработки: |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 — 0,1— 0,2 |
м; |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 — 0,2—0,3 |
м |
|
|
||
|
S 5 W |
|
|
|
|
«М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л |
зоо |
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
^ |
^>20 х |
------. |
V |
|
|
%t |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U r n |
|
|
|
|
|
|
|||
3 |
; 3 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
** to |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,2 |
0,6 |
0,0 |
0,8 ' |
0 |
0,2 |
0,6 |
|
0,0 |
0,8 |
/ |
|
|
Предельная глубина фильтрации, м |
Глубина, |
шпуроб, м |
|
|||||||||
|
Рис. 59. Диаграмма нарушенное™ приконтурного |
массива |
|||||||||||
|
|
|
пород по данным: |
|
|
|
|
|
|||||
|
а — исследования |
методом |
фильтрации; |
б — обследования |
прибо |
||||||||
|
|
|
|
|
ром |
РВП-1 |
|
|
|
|
|
|
|
Определение |
рациональных |
параметров |
контурного |
||||||||||
взрывания |
( Е и Wь q0 и некоторых других) |
выполняют |
|||||||||||
на основе опытных данных |
или расчетным путем. |
Для |
|||||||||||
этой цели |
можно использовать |
метод, |
предложенный |
||||||||||
146
Л. И. Бароном и А. В. Ключниковым [б]. В расчетной схеме используют показатели дробимости и трещинова тости пород. Первый из них определяют опытным пу тем по методике, предложенной в работе [6], или при ближенно по формуле
*„,ах = |
- у --------1 , 7 , |
|
( 1 0 2 ) |
где / — средний коэффициент крепости. |
изменений |
0,8-— |
|
По величине итах |
(диапазон |
||
25,9 см3) все породы делят на 6 классов.
По степени трещиноватости, определяемой непосред
ственными наблюдениями |
вдоль трассы проходки, по |
||
роды делятся иа 3 группы: |
|
|
|
Расстояние между трещинами, |
|
0,15—1,5 |
<0,15—0,2 |
м .............................................. > 1 —1,5 |
|||
Коэффициент относительной мо |
1 |
0,5 |
0 |
нолитности АГмон................... |
|||
Исходная величина при расчете параметров контур |
|||
ного взрывания — л. н. с. |
оконтуривающих |
шпуров — |
|
в первом приближении принимаемая равной 0,5—0,6 м
для монолитных |
и |
средней |
трещиноватости |
пород, |
не |
||
более 0,7—0,8 м — для сильнотрещиноватых. |
|
|
и |
||||
Расстояние |
между оконтуривающими шпурами |
||||||
их число равны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ег — 0,95 |
|
|
(ЮЗ) |
||
|
Лок= 1 , 0 5 ^ + 1, |
|
(104) |
||||
а общее число шпуров в комплекте |
|
|
|
||||
N = Л^вн + N 0K |
|
/ l , 5 o max + |
+ 1,05 — |
+ |
1, |
||
|
|
2.5 |
/ Г т |
(105) |
|||
|
|
|
|
|
|
||
где ГГ — периметр |
выработки; |
NBn— число |
врубовых |
||||
и вспомогательных |
шпуров |
на |
одну заходку; |
5 — пло |
|||
щадь поперечного сечения выработки; v — коэффициент формы поперечного сечения выработки (при круглом сечении равен 3,14, при прямоугольном — 4).
Сумма зарядов врубовых и вспомогательных |
шпу |
ров комплекта определится из выражения |
|
Q„„ = 0,785<£г/шДЛ1вн, |
(106) |
147
где d3— диаметр шпурового |
заряда, |
см; Д — средняя |
||||
плотность ВВ в заряде, г/см3; /ш — длина |
шпура, см; |
|||||
т — отношение длины заряда в шпуре к полной |
его дли |
|||||
не (для шпуров |
врубовых наклонных т = 0,6-^0,75, |
вру |
||||
бовых прямых |
т=0,8ч-0,9, |
вспомогательных |
т = 0,4н- |
|||
-ь0,65). Большие значения |
т принимаются |
для |
более |
|||
крепких пород. |
|
|
|
|
|
|
Оптимальный удельный заряд оконтуривающих шпу |
||||||
ров (весовое количество ВВ на 1 м шпура, |
|
обеспечи |
||||
вающее наилучшее оконтуривание выработки) |
|
|
||||
<7о = 1,251?! [0,4 + &МОН(0,58 - 0,32umax)], |
|
(107) |
||||
а общий вес заряда в оконтуривающем шпуре |
|
|
||||
Qm = Qolm= 1,25^/щ [0,4 + |
kMm(0,58 — 0,32цтах)], |
(108) |
||||
где 1,25 — коэффициент, учитывающий |
пригрузку ра |
|||||
нее отбитой породой. |
|
|
|
|
|
|
Сумма зарядов оконтуривающих шпуров |
|
|
|
|||
|
W ok = Q uM > k - |
|
|
|
О 0 9 ) |
|
Равномерное распределение заряда ВВ обеспечи вается разделением его воздушными промежутками, чис ло которых составляет
п вп= - ^ - 1 , |
( П О ) |
Я
где q' — вес отдельной части рассредоточенного заряда; обычно равен весу половины или целого патрона (в об водненных забоях — только целые патроны).
Длина воздушного промежуткаподсчитывается по формуле
|
|
/вп = 4 ^ ( 1 - ? о /з - V ) . |
• ■ ( Ш ) |
||
|
|
йш V |
Я |
J |
|
где |
/3 — длина |
отдельной части сосредоточенного заря |
|||
да, |
м. |
|
|
|
|
|
Опытами установлено, что для сохранения постоян |
||||
ной длины W1 |
расстояние |
между |
вспомогательными |
||
шпурами в соседнем с оконтуривающими ряду следует принимать равным (1—1,2) Д1, а в легкодробимых поро дах и в выработках большого сечения — увеличивать до 1,5 Е\. Вспомогательные шпуры последнего ряда и оконтуривающие должны быть параллельны на всем протя жении. Следует предусматривать одновременное взры-
148
ванне зарядов оконтуривающих шпуров (с помощью де тонирующего шнура или электродетонаторов одной сту пени замедления), обеспечивая весьма эффективное встречное инициирование зарядов в смежных шпурах [32, 90]. Определенные расчетным путем параметры кон турного взрывания в последующем проверяют и уточня ют в производственных условиях.
|
§ 2. |
Крепление расстрелов |
|
|
|
|
||||
При использовании |
облегченных |
крепей |
наиболее |
|||||||
сложно крепить расстрелы. |
|
|
|
|
или |
лунок, |
||||
Расстрелы |
крепят с |
помощью штанг |
||||||||
сделанных в крепи или породе. |
Неровности |
стенок, |
||||||||
различия в форме и размерах поперечного |
сечения за |
|||||||||
трудняют изготовление и установку |
расстрелов |
в лун |
||||||||
ки, устройство опалубки и т. д. |
Этого избегают, при |
|||||||||
меняя контурное |
взрывание, |
контроль |
за |
формой и |
||||||
размерами поперечного |
сечения |
при |
взрывных работах |
|||||||
и креплении (шаблоны, боковые |
отвесы, |
|
прибор |
|||||||
ВостНИГРИ). |
лунок |
применяемыми |
при |
бетонной |
||||||
Разработка |
||||||||||
крепи способами не всегда возможна. |
Оставление лу |
|||||||||
нок заранее не достигает цели |
|
из-за |
малой |
толщины |
||||||
крепи, так как в последующем необходимо |
их |
углуб |
||||||||
лять до 20—40 см, а разработка |
породы с f = 6-4-10 от |
|||||||||
бойными молотками практически невозможна. |
|
можно |
||||||||
В крепких породах и набрызгбетоне |
лунки |
|||||||||
получать буровзрывным способом и выбуриванием. На
руднике «Темир-Тау» |
лунки в крутопадающих |
тре |
||||
щиноватых |
адамеллитах с f= 14-1-16 |
получали |
буро |
|||
взрывным |
способом (рис. 60). Шпуры |
диаметром 36 |
||||
и 75 мм бурили молотком |
ПР-24Л. |
Три шпура |
диа |
|||
метром 75 |
мм не заряжали, |
в шпурах 1—6 размещали |
||||
заряды патронированного детонита |
10А. Заряд |
весом |
||||
120 г рассредоточивали |
на |
две равные части деревян |
||||
ной прокладкой длиной 12 см, затем укладывали дето
нирующий |
шнур со стороны целиков между шпура |
||
ми диаметром 36 мм. Взрывание |
производили огне |
||
вым способом в последовательности |
2, 5, 3, 4, 1, 6. Та |
||
ким |
способом достигается хорошее |
оконтуривание лу |
|
нок |
(рис. |
60, б) ; при нарушении целости крепи взрывом |
|
149
