книги из ГПНТБ / Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие

достигается взрыванием на свободную плоскость либо применением специальных методов взрывания.

Для взрывания высоких уступов разработаны мероприятия, обес­ печивающие определенное пространственное смещение массива. Вру­

мендуется.

Практика некоторых зарубежных карьеров небольшой мощности подтверждает целесообразность для улучшения дробления примене­ ния большой (до 60 м) высоты уступа. При этом используют сква­ жины небольшого (до 100 мм) диаметра и располагают их параллельно

откосу уступа, заряжая рассредоточенными зарядами из патро­ нированных ВВ повышенной мощности (рис. 92). Улучшение дро­ бления достигается как благодаря применению рассредоточенных зарядов небольшого диаметра, так и в результате падения породы

при взрыве с большой высоты. У подошвы уступа иногда бурят дополнительные горизонтальные или наклонные скважины для луч­ шей проработки подошвы и повышения интенсивности дробления этой части массива.

замедлитель КЗДШ

Внутрискважинное заземление и направление инициирования заряда. Заряд в скважине разделяют на несколько частей и взрывают с замедлением одних частей заряда по отношению к другим (см. рис. 93). Благодаря этому достигается увеличение общего времени

Рис. 94. Инициирование скважинного заряда:

а — сверху; б — снизу

воздействия взрыва на массив и улучшение степени его дробления^ Схемы взрывания различаются последовательностью инициирования снизу или сверху при соотношении длин верхнего и нижнего заря­ дов 1 : 2 и длине промежутка между зарядами равной 0,6—0,8 длины верхней части заряда. Инициирование производится детонирующим шнуром, размещенным в резиновом или полихлорвиниловом шланге,.

исключающем взрыв части заряда, через которую он проходит в ниж­ нюю часть заряда (рис. 93). Можно использовать также ЭД повы­ шенной мощности и надежности соответствующих интервалов за­ медлений (15—30 мс), но это менее удобно, так как ЭД необходимо

и степень дробления улучшаются, если скважинный заряд иниции­ ровать снизу (рис. 94). При этом, как показывают съемки на про­ зрачных и оптически активных моделях, фронт ударной волны при инициировании снизу более равномерно воздействует на массив, а время его действия по разрушению массива увеличивается. В не­ которых случаях может быть использовано встречное инициирование.

Влияние забойки на эффект взрыва. Устья шпуров и скважин, оставшиеся свободными после размещения зарядов, заполняют, как правило, забоечным материалом: глиной, песком, мелкой породой и т. п. Установлено, что забойка уменьшает потери энергии в про­ цессе детонации заряда и обеспечивает более полное протекание реакции взрыва, уменьшая количество выделяемых при взрыве ядо­ витых газов; увеличивает длину эффективной части ударной волны, обеспечивая более интенсивное дробление породы; увеличивает длительность воздействия газов взрыва на стенки зарядной камеры, а также продолжительность вылета газов в атмосферу, снижая опас­ ность воспламенения метано-воздушной смеси в шахтах, опасных по газу или пыли; резко уменьшает силу воздушной ударной волны.

Наиболее эффективна забойка из песка или мелко раздробленной породы, так как она оказывает наибольшее сопротивление газам взрыва.

Применение на карьерах укороченной до 3 м забойки в устье скважины ведет к повышению удельного расхода ВВ и повышенному разлету кусков породы. Необходимы дальнейшие исследования по установлению оптимальных величин забойки.

Применение водяной забойки на подземных работах в виде ам­ пул в полиэтиленовой оболочке вместо глиняной увеличивает к. и. ш. с 0,8 до 1 и снижает в три-четыре раза запыленность атмосферы вы­ работки после взрыва.

Имеются предложения по применению запирающих зарядов в забойке (рис. 95), которые позволяют значительно уменьшить ее длину. Запирающие заряды О', Q" размещают в забойке и взрывают одновременно с основным зарядом Q. При взрыве в устье скважины создается давление, которое препятствует вылету газов взрыва. Расчет величин запирающих зарядов предложил А. А. Черниговский.

Применение промежуточных шпуров и скважин. Для улучшения дробления породы иногда между основными зарядами располагают дополнительные в шпурах или скважинах уменьшенной глубины и диаметра (рис. 96). Как правило, промежуточные шпуры или сква­ жины диаметром 60—100 мм бурят тяжелыми перфораторами или погружными пневмоударниками. Этот способ можно рекомендовать для применения только на небольших карьерах при малой мощности погрузочно-транспортного и особенно дробильного оборудования с до­ пустимыми размерами куска 0,3—0,4 м и высоким выходом негаба­ рита при взрыве (15% и выше). Комбинированное обуривание услож­ няет организацию работ, и, кроме того, стоимость бурения оказы­ вается в 1,5—2 раза выше, чем при обычном способе.

Физико-механические свойства пород и допустимый размер куска.

Определяющими свойствами при оценке возможностей регулирова­ ния дробления породы являются ее прочность и трещиноватость. С увеличением прочности и вязкости породы для ее разрушения тре­ буется большая энергия, а следовательно, уменьшаются возможности регулирования дробления.

Трещиноватость, определяющая размеры отдельностей, слага­ ющих массив, является одним из главных факторов, от которого за­ висит возможности изменения степени дробления породы.

С увеличением допустимого размера куска (%, а 2 , а3) количество крупных фракций породы, требующих вторичного дробления при любом гранулометрическом составе взорванной породы (1 и 2 на рис. 97), уменьшается. Таким образом, при постоянстве грануло­ метрического состава взорванной массы степень дробления, оцени­

и те же породы при одинаковой крупности дробления взрывом могут считаться легковзрываемыми и трудновзрываемыми в зависимости от допустимых размеров кусков.

С увеличением допустимого размера куска с 0,5 до 1 м выход не­ габарита снижается в два — четыре раза. Поэтому одним из эффектив­ ных способов сокращения объемов вторичного взрывания является

увеличение допустимых размеров кусков путем применения более мощного оборудования.

Возможности регулирования степени дробления породы зависят от допустимого размера куска. При малых размерах куска увеличе­

ности регулирования степени дробления расширяются, так как после разрушения даже на две части кусок становится габаритным.

При большем допустимом размере куска (фракция > 0,9 м) с уве­ личением удельного расхода ВВ объем и число негабаритных кус­

по объему. Средний объем негабаритного куска при этом уменьшается.

На основе изложенных выше данных составлена табл. 18, в ко­ торой приведены предпочтительные методы регулирования дробле­ ния пород в зависимости от их свойств и допустимого размера куска.

Методы эффективного дробления взрывом различных пород

Для каждого предприятия, комбината, отрасли необходимо соста­ вить классификацию разрабатываемых горных пород по добываемости,

ные характеристики пород, характеристики применяемого ВВ с точки

новном допустимый размер куска, определяемый мощностью приме­ няемого оборудования.

Классификацию составляют на получение заданного дробления при определенном допустимом размере куска. Если на предприятии принят кондиционный кусок другого размера, то вводится поправка на удельный расход ВВ

По классификации для заданных удельного расхода ВВ и диа­ метра заряда определяют допустимый размер куска. Очевидно, что вследствие трещиноватости массивов полностью избежать выхода негабарита при взрыве не удается, поэтому классификацию следует составлять на выход негабарита 0,02—0,05 от его содержания во взрываемом массиве. Пример составления такой классификации приведен в табл. 19.

§ 50. Вторичное дробление негабарита

Наряду с разработкой и применением способов ведения буровзрыв­ ных работ, обеспечивающих минимальный выход негабаритных кус­ ков, необходимо правильно выбирать наиболее эффективные методы вторичного дробления негабарита.

Методы вторичного дробления применяемые, а также находя­ щиеся в стадии разработки, внедрения и широкой промышленной проверки, классифицируются следующим образом.

Взрывные способы дробления негабарита: с бурением шпуров — шпуровыми зарядами ВВ, микрозарядами ВВ, гидровзрыванием, микровзрыванием с горючей смесью; без бурения шпуров — наклад­ ными зарядами ВВ, кумулятивными зарядами ВВ.

Механические способы дробления негабарита: с бурением шпу­ ров — закладными клиньями; без бурения шпуров — ручным бутобоем, пневмобутобоем, гидромеханическими бутобоями, падающим грузом, высоконапорными импульсными струями, гидропрессом.

Термические способы разрушения негабарита: с бурением шпу­ ров — термитом; без бурения шпуров — кислородным копьем, огне­ выми горелками.

Электрофизические способы разрушения негабарита: с бурением шпуров — использованием электрогидравлического эффекта разру-

шения, без бурения шпуров — электротермическим способом, разру­ шением токами высокой или промышленной частоты.

Комбинированные способы разрушения негабарита — ударным и электротермическим воздействием на породу, механическим воз­ действием на породу в высокочастотном электромагнитном поле, со­ четанием высокотемпературных газовых струй и механического воз­ действия.

Термические, электрофизические и комбинированные способы разрушения негабарита избирательны, их эффективность примене­ ния существенно зависит от электрических и тепловых свойств гор­ ных пород.

Для дробления негабарита наиболее широко применяют метод наружных и шпуровых зарядов. При методе н а р у ж н ы х з а р я ­ д о в (рис. 99, а) на негабаритный кусок помещают заряд ВВ с

взрывают. Суммарная величина одновременно взрываемых наружных зарядов не должна превышать 10 кг. Для уменьшения веса при­ меняют кумулятивные заряды (рис. 99, б), недостаток которых в их высокой стоимости и дроблении куска на небольшое число частей.

заряд ВВ, вставляют детонатор или отрезок ДШ, а сверху насыпают забойку.

в шпур наливают воду, в которую опускают значительно меньший по сравнению с обычным заряд ВВ с детонатором (рис. 99, г). При взрыве заряда происходит гидравлический удар жидкости о стенки шпура, в результате чего кусок разрушается на небольшое число

Расчетный удельный расход ВВ для взрывания негабарита

частей без разлета. Внедрение этого способа взрывания на карьерах И в подземных условиях обеспечивает уменьшение в 5—10 раз рас­ хода ВВ и значительно снижает опасность выполнения этих работ.

НИПИгормашем разработаны механические методы раскалыва­ ния негабарита с помощью г и д р о к л и н а . Клин вставляют в шпур, пробуренный в негабарите, который при подаче в него масла раздвигается, развивая на боковых гранях усилие до 150 тс.

Испытано разрушение негабарита п а д а ю щ и м г р у з о м в виде шара весом 1,5—10 т, сбрасываемого с высоты 4—5 м. Шар под­ нимается электромагнитом, установленным на ковше экскаватора, или тросом драглайна.

Проверена эффективность к р а н о в ы х б у т о б о е в с гру­ зом весом 5 т, падающим с высоты до 10 м. Негабарит разрушался, как правило, за один удар. Хорошие результаты достигнуты при использовании п н е в м о б у т о б о е в с энергией удара 110 кгс -м и частотой 600 ударов в минуту. Они особенно эффективны при дро­ блении мелких фракций негабарита. Затраты времени при этом сни­

гает 7000 кгс/см2 . Испытания водомета показали, что он вначале

Г л а в а I X

ТЕХНОЛОГИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

§ 51. Взрывные работы при проведении выработок в обычных условиях

При проведении выработок с помощью буровзрывных работ выполняют следующие процессы: б у р е н и е и з а р я ж а н и е ВВ ш п у р о в в з а б о е , в з р ы в а н и е и п р о в е т р и в а н и е ,

ваются последними, предназначены для придания выработке проект­ ного сечения. Концы оконтуривающих шпуров в мягких породах сов­ падают с проектным контуром выработки, а в крепких породах вы­ ступают за него на 100—150 мм. Положение оконтуривающих шпуров обычно уточняется опытными взрывами.

При проведении выработок шпуры глубиной более 2,5 м назьї* вают глубокими, глубиной 1,5—2,5 м — средними и глубиной