книги из ГПНТБ / Ассонов В.А. Буровзрывные работы учебное пособие для горных техникумов

цифры), для других ВВ вводят поправку по табл. 60; длину сква­ жины до подошвы уступа 1\ подсчитывают по формуле (101).

Разработку забоев наклонными скважинами можно вести при

относительно небольших углах откоса уступа, при этом обеспечи­ вается равномерное дробление разрушаемой взрывом породы. Су­

щественное преимущество наклонных скважин заключается в зна­

чительно большей, чем при вертикальных скважинах, возможности

регулирования длины и высоты развала породы без снижения каче­ ства взрыва.

Если необходимо, чтобы развал породы имел определенную ши­ рину, то сначала задаются длиной ЛНС, принимая ее в зависи­ мости от ширины развала г: высоты уступа по табл. 71, и затем рассчитывают необходимый при этой ЛНС диаметр скважины по

формуле

Таблица 71

Значения ЛНС при различной высоте уступа и требуемой ширине развала

Длина ЛНС в м, при требуемой ширине развала в м

Отмеченные выше преимущества дают основание считать отбой­ ку наклонными скважинами одним из наиболее совершенных спо­ собов производства буровзрывных работ на открытых горных раз­

работках крупного масштаба.

К недостаткам способа следует отнести затруднительность бу­ рения наклонных скважин диаметром 150—175 мм и более.

Первоочередными задачами, которые необходимо решить для дальнейшего широкого внедрения в горное дело отбойки наклонны­ ми скважинами, следует считать:

1)усовершенствование буровых станков вращательного буре­ ния и. бурового инструмента, в особенности для более крепких по­

род;

2)освоение способов бурения глубоких наклонных скважин диа­ метром 150—175 мм и более.

340

Метод скважинных зарядов в подземных разработках

При подземной отбойке скважинными зарядами применяются два основных способа расположения скважин — параллель­ ное и веерное. При параллельном расположении (рис. 141, 7) расстояние между зарядами соседних скважин постоянно по всей их длине, а при веерном (рис. 141,/7) —изменяется. Обе схемы от­ носятся к наиболее распространенному в современной практике

способу ведения работ по подземной отбойке (не только потоло­ чин), когда глубокие скважины располагаются в одной плоскости.

Однако в некоторых случаях, преимущественно при выемке цели­ ков, целесообразно располагать соседние скважины одного и того же комплекта не в одной, а в разных плоскостях. Если при этом проекции глубоких скважин на плоскость будут между собой па­ раллельны, то такое расположение называется ярусным, а если веерообразны, — то пучковым. В отдельных случаях применя­

ют комбинированный способ расположения, представляющий со­ бой те или иные сочетания перечисленных основных способов.

Рис. 141. Расположение скважин при отбойке потолочин

1 — параллельное; II — веерное; а — разрез вдоль камеры; б — план

Неизменяющееся расстояние между зарядами при параллель­ ном расположении скважин способствует равномерному дробле­ нию руды при отбойке. Веерное расположение скважин, наоборот, не благоприятствует равномерному дроблению, и регулировать кусковатость отбиваемой руды в этом случае значительно труднее.

При веерном расположении ограничивают два крайних допусти­

мых значения между соседними зарядами: максимальное (между расходящимися концами скважин или, как говорят, «в раструбе»)

и минимальное.

Максимальное расстояние между расходящимися концами со­ седних скважин в целях обеспечения достаточно равномерного

дробления крепкой руды, как правило, не должно быть больше длины ЛНС.

341

Минимальное допустимое расстояние между соседними заряда­ ми в веерных скважинах устанавливают с таким расчетом, чтобы эти заряды при отбойке не образовывали слишком много мелочи.

В практике при подземной отбойке глубокими скважинами прини­ мают указанное расстояние не меньше 0,54-0,7 ЛНС (меньшие значения — в более крепких породах). На участках, где соседние скважины сближены на меньшие расстояния, часть их оставляют незаряженными и производят заряжание через одну или даже

через’две скважины. Поэтому использование длины пробуренных скважин при веерном их расположении меньше, чем при парал­ лельном.

Чем больше средняя глубина веерных скважин, тем больше аб­

солютная суммарная длина их неиспользуемых участков. Поэтому общее число погонных метров скважин, требующихся для веерно­

го обуривания слоя, меньше, если веерные комплекты бурить из двух противоположно расположенных выработок, а не из одной.

Наблюдения показывают, что при значительной глубине веер­ ных скважин 25—30% их общей длины не используется.

В ряде случаев при веерном расположении скважин создается неудобство в связи с неодинаковостью положения каждой из них по

отношению к имеющимся в породе напластованиям. К недостаткам

веерного расположения нужно отнести также значительно более уз­

кий, чем при параллельном расположении, фронт работ по бурению и заряжанию скважин (в особенности при отбойке горизонтальны­ ми скважинами). Кроме того, разметка и контроль правильности размещения скважин более затруднительны при веерном, чем при

параллельном их расположении.

Несмотря на все эти недостатки при подземной отбойке руд скважинными зарядами, веерное расположение пользуется в на­ стоящее время очень широким распространением. Главным и часто его решающим преимуществом является потребность в меньшем объеме подготовительных и нарезных работ. Достоинствами веер­

ного расположения скважин по сравнению с параллельным явля­

ются также снижение затрат труда и времени на вспомогательные операции при бурении (отсутствие необходимости в передвижке станка от скважины к скважине), более безопасные условия рабо­ ты, возможность вести бурение со значительным опережением по отношению к взрыванию, возможность обуривания рудных тел не­

правильной конфигурации, более удобные условия монтажа взрыв­

ной сети. Кроме того, при отбойке веерными скважинами обычно не требуется одновременно применять в одном и том же очистном за­

очистных камер преимущественно в тех случаях, когда обуривание массива производится скважинами относительно малого диаметра

342

из подэтажных выработок, расположенных на значительном рас­ стоянии одна от другой по вертикали.

Существующие методы подземной отбойки глубокими скважи­ нами характеризуются тем, что отбойка производится послойно.

Различают эти методы между собой по расположению отбиваемых

Методы подземной отбойки вертикальными слоями с использо­ ванием скважинных зарядов применяют главным образом при раз­ работке системой подэтажных штреков (рис. 142). Более рациона­

лен веерный способ, впервые разработанный в горной промышлен­

ности для отбойки уступов при системе подэтажных штреков знат­ ным новатором производства Криворожья Лауреатом Сталинской

премии А. Ф. Зиньковым. Теперь этот способ получает большое распространение. Глубина веерных скважин (их бурят тяжелыми перфораторами) доходит чаще всего до 12—15 м. Параллельное расположение вертикальных скважин применяют в тех случаях, когда эти скважины имеют значительный диаметр и большую глу­

бину (до 50 м).

343

Типовой вариант отбойки наклонными слоями с использованием

скважин 1 (в данном случае — параллельных) изображен на рис. 143. Буровой станок устанавливают в специально пройденной на всю ширину камеры буровой траншее 2. Для контроля правильно­ сти направления буровых скважин и устранения возможности об­ разования стаканов пройдена разрезная траншея 3. Основная об­ ласть применения аналогичных методов отбойки наклонными слоя­

ми с использованием глубоких скважин — выемка пологозалегающих и наклонных рудных месторождений умеренной мощности (до 12—15 м) с крепкими, устойчивыми, вмещающими породами и

крепкой, устойчивой рудой.

Рис. 143. Схема подземной отбойки наклонных слоев скважин­ ными зарядами

Наиболее широкое применение при различных вариантах раз­ работки с магазинированием руды и обрушением получила отбой­ ка горизонтальными слоями с использованием скважин (рис. 144). При разработке с обрушением (принудительным этажным и под­

этажным) распространение получили методы отбойки с веерным расположением горизонтальных скважин.

При всех подземных системах разработки переход на отбойку скважинными зарядами позволил существенно повысить произво­

дительность труда на одного рабочего по забою, увеличить интен­ сивность разработки и, что особенно важно, значительно улучшить

санитарно-технические условия труда в забое, так как применение скважинных зарядов является одним из эффективных средств

344

обусловили широкое и все возрастающее распространение подзем­ ной отбойки скважинными зарядами при очистной выемке рудных залежей на отечественных рудниках.

Рис. 144, Схема подземной отбойки горизонтальных слоев скважинными зарядами

Важную роль играет также применение скважинных зарядов для выемки целиков, что позволяет произвести выемку весьма ин­ тенсивно в относительно короткий срок. Между тем производствен­ ное значение данного фактора исключительно велико, так как вы­ емка целиков нередко отстает, нарушая нормальный режим рабо­ ты предприятия, и создает тяжелые условия для выполнения про­ изводственного' плана рудника. Использование скважинных заря­ дов позволяет в таких случаях быстро выправить положение с ми­ нимальными затратами рабочей силы.

Расстреливание междукамерных целиков может производиться в открытые выработанные камеры (рис. 145).

Общий объем выработок (пустот), имеющихся в междукамер­ ных целиках, обычно составляет 15—20% от их объема. При взры­ вании в замагазинированной руде этого оказывается достаточным для получения необходимой кусковатости отбиваемой руды.

Для выемки междукамерных целиков могут применяться как горизонтальные, так вертикальные и наклонные скважины. Для отбойки горизонтальных целиков и потолочин используют чаще всего горизонтальные скважины, располагая их так, как это показано выше.

345

в числителе и знаменателе упомянутой формулы, будут между собой равны, а потому сократятся.

В результате формула примет вид

В практике всегда приходится корректировать расчетные значе­

ния параметров в соответствии с конкретными особенностями забоя

и необходимой степенью дробления руды при отбойке.

§ 65. Метод котловых зарядов

Методом котловых зарядов называется метод взрыв­ ной отбойки, производимый сосредоточенными зарядами, которые помещаются в котлы—полости, образуемые путем прострелива­

ния (прострелки) шпура или скважины небольшими (по сравнению с основным) зарядами ВВ (рис. 146).

Образование котлов производится неоднократным взрыванием с

проветриванием забоя после каждого взрыва, вследствие чего этот метод мало пригоден для подземных работ. Поэтому метод котло­ вых зарядов применяют почти исключительно на открытых разра­ ботках.

Метод котловых зарядов с прострелкой шпуров (метод кот­

ловых шпуров) используют при отбойке уступов небольшой высоты обычно в породах крепостью не выше средней (чаще всего до XI категории твердости) по шкале Н и Р.

346

дошве уступа слишком велико для обычного колонкового заряда (при небольшом угле откоса и относительно значительной высоте уступа).

Длину ЛНС принимают равной от 0,55 до 0,85 высоты уступа,

а при взрывании в траншеях — равной наименьшему расстоянию от центра заряда до обнаженной поверхности. Расстояние между за­

рядами в зависимости от свойств породы, степени ее дробления и бризантности ВВ принимают в пределах от 1,2 до 1,4 длины ЛНС.

Количество ВВ, необходимое для простреливания, зависит от веса основного заряда и от свойств пород. Для приближенных рас­

Р— коэффициент относительного расхода ВВ на прострелива­

ние, значение которого принимается по нижеприведенным

данным:

Категория

Количество прострелок в породах разной крепости неодинаково.

Величина заряда первой прострелки определяется по формуле

Величину диаметра шпура или скважины d и значение необхо­ димой длины заряда прострелки /п выражают в дециметрах; значе­ ние плотности ВВ в заряде берут из табл. 60. Для шпуров 1П обыч­

но принимают равной 1—3,5 дм.

Возможные соотношения весов зарядов при второй, третьей и последующих прострелках для пород различной крепости приведе­

347

ны в табл. 72. Во всех случаях за единицу принят вес заряда пер­ вой прострелки.

Различные породы, даже относящиеся к одной и той же кате­ гории крепости, по-разному поддаются прострелке. Хорошие ре­ зультаты получаются при прострелке шпуров в мергелях, глинах,

известняках.

изводительности труда при отбойке.

348

Недостатками метода являются значительные затраты времени на операции, связанные с прострелкой.

Простреливание шпуров и скважин глубиной до 9,5 м может производиться как огневым, так и электрическим способом, а так­ же с помощью детонирующего шнура. Для более глубоких скважин разрешается только электрическое взрывание или взрывание дето­

нирующим шнуром.

После произведенной прострелки новое заряжание скважины или шпура можно сделать не ранее чем через 15 мин. при работе аммонитом и тротилом и не ранее чем через 30 мин. при работе

другими ВВ.

Для первой прострелки заряд обычно опускают в патроне, для

последующих—россыпью. Опасная зона при простреливании шпу­ ров устанавливается в радиусе 50 м.

Мелкую породу после прострелок на открытых разработках удаляют путем продувки сжатым воздухом, применяя для этого специальную трубку. Иногда для измельчаемой взрывом породы

устраивают перебур, в который при прострелке падает мелочь.

В процессе ведения прострелок и обязательно перед вводом

основного заряда производится измерение объема котла. Для этой цели имеются приборы различной конструкции, из которых наибо­ лее распространен прибор В. П. Мельникова1.

Ориентировочные определения объемов котлов иногда произво­ дятся комплектом металлических стерженьков различной длины, «опускаемых на шпагатных подвесках (рис. 148).

Для основного котлового заряда применяют порошкообразное ВВ. Обычно рекомендовалось вводить патрон-боевик после того, как в котел будет засыпано 50% расчетного заряда ВВ. Новатор производства Мосвзрывпрома П. Ф. Орлов изменил этот порядок

и добился хороших результатов, вводя патрон-боевик после за­ сыпки в котел не половину, а 90% всего расчетного заряда ВВ.

Другим важным усовершенствованием, введенным П. Ф. Орло­

вым, явилось использование сжатого воздуха при заряжании кот­ ловых шпуров. Для этого применяют воздухопроводную трубку та­ кой же длины, как и шпур, диаметром 13 мм (с насадкой из алю­ миния); трубку присоединяют к гибкому шлангу воздухопровода

при помощи патрубка, снабженного регулирующим краном. Пос­ ле этого трубку вводят в шпур (рис. 149). Силой сжатого воздуха ВВ оттесняется от центра к стенкам, благодаря чему котел макси­ мально заполняется взрывчатым веществом, обеспечивая полно­ ценный взрыв.

При огневом взрывании котловых шпуров глубиной более 4 м

боевики должны вводиться с двумя зажигательными трубками, ко­ торые поджигаются одновременно. При глубине котловых скважин

*В. П. Мельников, Прибор для измерения объема котла в шпурах и скважинах, Промстройиздат, 1950.

349