книги из ГПНТБ / Ляхов Г.М. Основы разработки угольных месторождений подземным способом учебник

чень рекомендуемых промышленных взрывчатых веществ, пред­ назначенных для применения при взрывных работах.

Список выпускаемых взрывчатых веществ и допущенных Госгортехнадзором СССР к применению приведен в табл. 3 [12].

* Допущены к широким промышленным испытаниям.

Правила безопасности при взрывных работах. При произ­ водстве взрывных работ необходимо строго соблюдать Правила безопасности. Так, в подземных выработках перед заряжанием шпуров в местах возможных подступов к забою, где произво­ дятся взрывные работы, выставляют посты охраны. В тех вы­ работках, куда могут пойти газообразные продукты взрыва, вместо постов вывешивают надписи и устанавливают знаки, запрещающие вход в эти выработки. После окончания взрыв­ ных работ надписи и знаки снимают.

предупредительный (один продолжительный). По этому сигна­ лу все люди, не занятые непосредственно взрыванием, должны

50

Третий сигнал — отбой (три коротких) подается после осмотра места взрыва, означает окончание взрывных работ.

При обнаружении невзорвавшегося патрона ВВ или капсю­ ля детонатора необходимо поставить в известность лицо техни­ ческого надзора, а работу прекратить.

В шахтах, опасных по газу или ныли, можно применять только предохранительные ВВ и электродетонаторы мгновенно­ го или короткозамедленного действия. Забой после взрыва дол­ жен быть проветрен за счет общешахтной струи воздуха или вентиляторов местного проветривания.

§ 6. СРЕДСТВА ВЗРЫВАНИЯ

Взрывание зарядов взрывчатых веществ производят при по­ мощи средств взрывания (СВ). При огневом взрывании этими средствами являются огнепроводный шнур и капсюли-детона- торы, а при электрическом — электровоспламенители и элект­ родетонаторы.

Взрыв капсюля-детонатора передается всему заряду взрыв­

Капсюль-детонатор (рис. 22) представляет собой металли­ ческую (медную, алюминиевую) или бумажную гильзу 1 дли­ ной около 50 мм, диаметром 7 мм с вогнутым дном. В гильзу запрессовывается небольшой заряд чувствительного взрывчато­ го вещества 2 и 3 (азида свинца или гремучей ртути и тетри­ ла), взрывающегося от искры, которая передается капсюлю-де­ тонатору огнепроводным шнуром.

Огнепроводный шнур состоит из хлопчатобумажной оплетки

ипороховой сердцевины. Скорость горения шнура около 1 см/с.

Вшахтах, опасных по газу или пыли, применение огнепро­ водного шнура запрещается.

Электровоспламенитель состоит из бумажной, медной или латунной гильзы, внутри которой помещают легко воспламе­ няющийся состав. В эту гильзу проведены два электрических изолированных провода, концы которых освобождены от изоля­ ции и в самой воспламеняющейся массе соединены между со­ бой проволокой (мостиком) с высоким электрическим сопротив-

Рис23. Электродетонаторы:

1 — гильза; 2 — чашечка; 3 — заряд капсюля-детонатора; 4— мостик накаливания; 5 — вилочка; 6 — воспламенительная головка; 7 — де-

этот мостик накаливается и воспламеняет зажигательный сос­ тав. От последнего пламя передается инициирующему взрывча­

электровоспламенителя и зарядом инициирующего вещества по­ мещен столбик медленно горящего состава.

Патрон-боевик, изготовляется на месте производства взрыв­ ных работ перед самым заряжанием. Для его изготовления не­ обходимо на одігом конце патрона взрывчатого вещества раз­ вернуть бумажную гильзу и сделать в нем при помощи дере­ вянной или медной палочки углубление, в которое осторожно ввести капсюль-детсжіатор.

Заряжание шпуров и взрывание зарядов. Перед заряжани­ ем шпуры должны быть тщательно очищены от буровой мело­ чи и грязи. Взрывник обязан проверить что расположение шпу­ ров, их глубина и направление соответствуют паспорту буро­ взрывных работ.

Заряжание шпуров состоит в том, что патроны вводятся в шпур: первый досылают до дна шпура при помощи забойника — деревянного цилиндрического стержня, диаметр которого меньше диаметра шпура, а длина немного больше длины пос-

52

леднего. Когда все патроны заряда введены в шпур, последним вводят патрон-боевик.

Заряд ВВ в шпуре обычно занимает около половины его длины. Остающуюся часть шпура заполняют забойкой — сме­ сью глины с песком.

При взрывании шпуров открытым огнем огнепроводный шнур зажигают при помощи пенькового фитиля. После зажи­ гания всех шнуров в забое взрывники должны быстро уйти

вбезопасное место.

Вшахтах, опасных по газу или пыли, разрешается приме­

нять только электрическое взрывание шпуров при помощи взры­ вобезопасных взрывных машинок. Принцип действия их осно­ ван на том, что при резком повороте рукоятки ключа внутри машинки возникает электрический ток, передающийся по прово­ дам к электродетонатору.

Взрывная машина ВМК-3/50 массой 3,9 кг может взрывать одновременно до 50 электродетонаторов.

Для взрывания от сети переменного тока применяют специ­ альные приборы.

§ 7. ХРАНЕНИЕ ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Взрывчатые вещества и средства взрывания называют взрывчатыми материалами (ВМ).

Взрывчатые материалы, согласно «Правилам безопасности в угольных и сланцевых шахтах», хранят в специальных скла­ дах. Склады должны строиться по утвержденным проектам, места расположения их должны быть на определенном рассто­ янии от жилых и технических сооружений, а также от проезжих дорог. Расход ВМ должен тщательно учитываться.

§ 8. ПРАВИЛА ОБРАЩЕНИЯ С ВЗРЫВЧАТЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Согласно «Единым правилам безопасности при ведении взрывных работ» при всяких операциях с ВМ должна соблю­ даться максимальная осторожность: ВМ не должны подвер­ гаться ударам и толчкам. Запрещается также толкать, бросать, волочить, перекатывать (кантовать) и ударять ящики (тару) с ВМ.

Запрещается при всех работах с ВМ производить какие-ли­ бо операции с открытым огнем ближе 100 м от места располо­ жения ВМ.

Запрещается иметь при себе спички и другие зажигатель­ ные, а также курительные принадлежности. Как исключение, спички или иные зажигательные принадлежности разрешается иметь только взрывникам, лаборантам и другим лицам, кото­ рые в процессе работы непосредственно производят зажигание

53

огнепроводного шнура (огневое взрывание, испытание огнепро­ водного шнура и т. и.).

Порошкообразные аммиачно-селитренные ВВ в патронах и мягкой упаковке перед употреблением должны осторожно раз­ минаться руками или деревянным молотком без нарушения це­ лости оболочки и гидроизолирующего покрытия, а ВВ в жест­ кой оболочке должны встряхиваться путем легкого постукива­ ния о деревянную доску или стойку.

§ 9 ПЕРЕНОСКА И ПЕРЕВОЗКА ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ПОДЗЕМНЫМ ВЫРАБОТКАМ

Спуск ВМ в шахту разрешается как в клетях, так и в бадь­ ях. По подземным выработкам ВМ можно перевозить при по­ мощи электровозной или канатной тяги, а также одиночными вагонетками вручную. Разрешается также переноска ВМ вручную.

Запрещается перемещение ВМ по стволу шахты во время подъема и спуска рабочих. При погрузке, разгрузке и переме­ щении ВМ по стволу шахты, в околостволыюм дворе и над­ шахтном здании около ствола допускается присутствие только взрывника, рукоятчика, стволового и лица надзора, ответствен­ ного за хранение и транспортировку ВМ по шахте. Доставка ВМ в вагонетках от ствола к складу должна поручаться не ме­ нее чем двум лицам.

Контрольные вопросы

1.Для чего применяют буровзрывные работы?

2.Что Вы знаете о паспорте буровзрывных работ?

3.Расскажите о вращательном бурении шпуров.

4. В чем состоит сущность ударно-поворотного бурения шпуров?

5.Что Вы знаете об ударно-вращательном бурении шпуров?

6.Что понимают под взрывом?

9.Назовите способы взрывания зарядов.

10.Что Вам известно о технологии производства взрывных работ?

11.Расскажите о правилах обращения с ВМ.

Г2. Какие существуют правила переноски и перевозки ВМ по подземным выработкам?

Глава V ПРОВЕДЕНИЕ И КРЕПЛЕНИЕ ГОРНЫХ

ВЫРАБОТОК

§I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Вобщем процессе подземной добычи угля большое значе­ ние имеют работы по проведению и креплению горных выра­ боток. В настоящее время ведется большая исследовательская

54

работа по созданию новых видов крени, внедрение которых должно улучшить состояние горных выработок, увеличить без­ опасность работ, снизить трудоемкость крепления и уменьшить расход леса. Деревянную крепь заменяют сейчас более на­ дежной и долговечной — металлической, бетонной, из сбор­ ных железобетонных конструкций или бетонитовой. Усилия производственников и ученых направлены на механизацию процессов крепления, а также на создание механизированных передвижных крепей.

§ 2. ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

На горные породы давит вышележащий породный массив. В нетронутом массиве породы находятся в равновесии, но в напряженном состоянии. Если на некоторой глубине от земной поверхности провести выработку, то породы ее кровли могут прогнуться, в них появятся трещины. Нередко при этом раз­ рушаются стенки выработки или вспучивается почва.

Чтобы не допустить разрушения выработок, применяют крепь, которая воспринимает на себя давление окружающих пород.

Часто для более успешного противодействия ¡горному дав­ лению поперечному сечению горных выработок придают круг­ лую, эллиптическую или сводчатую форму.

Проф. М. М. Протодьяконов на основании долголетних ис­ следований и обобщения существовавших в то время гипотез разработал теорию горного давления, получившую название гипотезы свода естественного равновесия. Теория эта до на­ стоящего времени не потеряла своего значения. Сущность ее сводится к тому, что после проведения горной выработки над ней образуется некоторый свод, за контуром которого порода остается ненарушенной и давление на крепь оказывают лишь

выработке пород давление их постепенно возрастает, достигая наивысшей величины к моменту образования свода естествен­ ного равновесия. Это давление называют первичным горным давлением.

С образованием свода естественного равновесия породы приходят в новое равновесие, давление на крепь уменьшается и становится более и менее постоянным. Такое давление назы­ вают установившимся или вторичным горным давлением.

На величину ¡горного давления и характер его проявления влияют многие факторы, в том числе: физико-механические свойства горных пород, форма и размер поперечного сечения выработок, глубина расположения выработок от поверхности,

55

срок службы выработок, скорость и способ проведения выра­ боток, тип и материал крепи, наличие поблизости других гор­ ных выработок (особенно очистных), взрывные работы, при­ нятая система разработки и т. д.

§ 3. ПРОВЕДЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Форма поперечного сечения подготовительных выработок за­ висит от крепости окружающих ее пород, материала и конструкции крепи, срока службы и поперечных размеров вы­ работки. В зависимости от конкретных условий проведения и назначения выработки выбираются в основном следующие фор­ мы поперечного сечения подготовительных выработок:

прямоугольная — при рамной или комбинированной конструкции крепи и отсутствии давления с боков и почвы выработки;

трапециевидная — при рамной конструкции крепи с незначительным боковым давлением;

полигональная — при креплении сборным железобето­ ном и отсутствии бокового давления;

арочная — при креплении металлом и незначительных нагрузках сверху и с боков выработки;

сводчатая — при креплении сплошной каменной крепью и отсутствии бокового давления;

подковообразная — при креплении выработок сплош­ ной каменной крепью и наличии бокового давления;

замкнутая (круглая или сводчатая) и подково­ образная с обратным сводом — при наличии боль­ шого давления со всех сторон.

В основных угольных бассейнах СССР форму поперечного сечения двухпутевых выработок принимают в основном свод­ чатую с коробовым сводом, прямоугольную и трапециевидную.

Размеры поперечного сечения выработок в свету зависят от габаритов транспортного оборудования, числа рельсовых пу­ тей, количества проходимого по выработкам воздуха, величины безопасных зазоров и формы поперечного сечения выработок.

Поперечные сечения откаточных и главных вентиляцион­ ных выработок (квершлагов, штреков, бремсбергов, уклонов, сбоек) должны быть в свету не менее 4,5 м2 при деревянной и металлической крепи и не менее 4 м2 — при каменной и бетонной крепи. Высота этих выработок в свету от головки рельсов должна быть не менее 1,9 м. Поперечное сечение промежуточных штреков, участковых бремсбергов, уклонов должно быть в свету не менее 3,7 м2. Высота этих выработок должна быть не менее 1,8 м.

56

В настоящее время на шахтах СССР размеры поперечногосечения выработок регулируются стандартами, разработанными

для всех основных бассейнов.

Технологический паспорт проведения выработок. Перед про­ ведением выработок составляют технологический паспорт, вклю­ чающий схему проведения выработки, паспорт ее крепления, паспорт буровзрывных работ, схему проветривания, графики организации работ и технико-экономические показатели про­ ведения. Составление технологического паспорта производится в следующем порядке: устанавливают форму и размеры поперечного сечения выработки; выбирают способ проведения выработки; выбирают технические средства выполнения работ, проветривания, погрузки породы, крепления, настилки пути; составляют проект организации работ и, наконец, определяют технико-экономические показатели проведения выработки. Тех­ нологический паспорт утверждается главным инженером шахты, с паспортом ознакамливают всех членов проходческой бригады.

Производительность труда проходчиков зависит от большого числа факторов. К важнейшим из них относятся: крепость горных пород, обводненность и загазованность выработок, на­ личие кливажа, пыли, поперечное сечение выработок, средства

снабжения материалами и оборудованием, количественный со­ став бригады, квалификация и опыт проходчиков, физическое состояние проходчиков, моральные и материальные стимулы, способ организации проходческих операций, качество руковод­ ства проходческой бригадой и др.

При проведении горизонтальных и наклонных горных вы­ работок применяют буровзрывной, комбайновый и гидравличе­ ский способы.

Проведение выработок узким забоем включает две группы проходческих операций: работы по углю и работы по породе. Работы по углю состоят из выемки угля, доставки его к месту погрузки в вагонетки и установки временной крепи. Чаще всего уголь вынимают при помощи взрывных работ. На кру­ том падении выемка угля может производиться также при помощи отбойных молотков. Отбитый уголь грузят в вагонетку углепогрузочными машинами.

После уборки угля приступают к подрывке породы. Работы состоят из бурения и заряжания шпуров, взрывания зарядов, уборки породы и крепления штрека.

Взорванную породу породопогрузочными машинами грузят в вагонетки и, как правило, выдают на поверхность.

После погрузки породы в выработке устанавливают посто­ янную крепь, проводят водоотводную канавку и настилают рельсовый путь.

57

Проведение выработок широким забоем отличается от предыдущего способа тем, что подорванную в выработке по­ роду не выдают на поверхность, а оставляют в шахте. Для этого при проведении штрека забой по углю делается шире штрека с таким расчетом, чтобы вся порода от подрывки раз­ мещалась в образовавшемся после выемки угля пространстве, называемом раскоской.

Ширина забоя по углю при проведении штреков широким забоем складывается из ширины штрека, ширины раскоски и ширины косовичника (ходка). Косовичник обычно проводят шириной примерно 1,5 м, он служит для проветривания забоя выработки при ее проведении, а также запасным выходом из забоя.

Раскоска может располагаться ниже штрека по падению (в этом случае облегчается забрасывание породы в раскоску) или выше штрека ио восстанию.

Двустороннюю раскоску применяют при разработке весьма тонких пластов, когда ширина раскоски получается значитель­ ной, что затрудняет заполнение ее породой.

При проведении выработок широким забоем проходческий цикл состоит из тех же операций, что и при проведении узким забоем.

Шпуры по углю бурят ручными электросверлами, по породе — колонковыми электросверлами.

При значительных размерах раскоски уголь из нее достав­

меняют специальные закладочные машины.

В последние годы для проведения штреков по пластам средней мощности и мощным все шире применяют проходче­ ские комбайны, выполняющие операции по отбойке и погрузке

проведения выработки пробуривают скважину диаметром до 750 мм, которую затем расширяют до нормальных размеров вы­ работки. Скважину бурят снизу вверх, а расширяют в направ­ лении сверху вниз.

§ 4. КРЕПЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ

ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Для сохранения формы поперечного сечения и размеров горных выработок их обычно крепят. Вид крепи и материал, из

58

ботки. Чем меньше выработка и чем крепче боковые породы, тем меньше давление на крепь.

По материалу, из которого ее изготовляют, различают дере­ вянную, металлическую, каменную, бетонную, железобетонную и смешанную крепь.

Крепежные материалы и их классификация. В настоящее время для крепления горных выработок применяют следующие основные крепежные материалы: древесину, металл, бетон и железобетон.

Древесина как крепежный материал находит в настоящее время очень широкое применение в угольной про­ мышленности СССР. Свыше 60% горных выработок крепят древесиной.

Ее достоинствами являются удобство обработки, установки, а также ремонта крепи. К недостаткам древесины относятся: опасность в пожарном отношении, небольшая механическая прочность и подверженность гниению, а также небольшой срок службы. Срок службы деревянной крепи (из сосны) в плохих условиях 3—6 месяцев, в средних условиях 1,5—3 года, в хороших — до 5 лет. Основным мероприятием для продления срока службы деревянной крепи является пропитка древесины антисептиками. Чаще всего для этой цели применяют фторис­ тый натрий.

Ліеталл как крепежный материал находит широ­ кое применение в угольной промышленности СССР. Причем объем металлической крепи быстро увеличивается. Металличе­ скую крепь изготовляют из черных металлов — стали и чугуна. Широкое применение нашли малоуглеродистые стали. В качестве стального проката применяют двутавровые балки, разного рода рельсы, а также балки специального желобча­ того профиля. Металлическая крепь по сравнению с деревян­ ной имеет ряд преимуществ: удобная конструктивная форма, позволяющая регулировать податливость крепи; высокая проч­ ность; возможность повторного использования и относительно большой срок службы — около 10—15 лет. Из всех видов ме­ таллической крепи 92% приходится на рамную.

Бетон как крепежный материал. Бетон представ­ ляет собой искусственный материал, получающийся в резуль­ тате затвердевания смеси, состоящий из цемента, щебня, песка и воды. Бетон имеет много разновидностей в зависимости от качества составных его частей, а также способов приготовле­ ния. Для крепления горных выработок применяют бетон с соотношением составных частей 1:2:4 или 1:3:5. Это озна­ чает, что в первом случае на одну часть (по весу) цемента берут две части песка и четыре части щебня или гравия, а во втором — на одну часть цемента берут три части песка и пять частей щебня или гравия. Песок для бетонных работ не должен содержать илистых или глинистых частей, а щебень должен

59