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

пользуют в сочетании с удлиненными зарядами в глубоких сква­ жинах, а иногда и в шпурах. Использование подобных комбини­ рованных методов ведения взрывных работ особенно целесообразно

при повышенном содержании в руде ценных компонентов.

В настоящее время Госгортехнадзор разрешил применять ка­ мерные заряды при отбойке ископаемых в подземных условиях без забойки и располагать заряды в параллельных выработках,

не делая из них ниши для зарядных камер. Это мероприятие вле­ чет к большому расходу ВВ, но значительно повышает производи­ тельность труда рабочих.

,§ 67. Метод малокамерных зарядов

Метод взрывной отбойки небольшими сосредоточенными заря­ дами, помещаемыми в донные части рукавов (горизонтальных

выработок весьма малого сечения и небольшой длины, проводи­ мых при отбойке уступов на земной поверхности обычно по мягким прослойкам, имеющимся в уступе), называют методом рука­ вов или методом малых камерных зарядов.

Взрывание малокамерных зарядов, размещаемых в рукавах, используют при небольшой высоте уступов (до 8 м) обычно в тех случаях, когда в толще уступа имеются мягкие прослойки. Сечение рукавов берут от 0,2X0,2 до 0,5X0,5 м, длину — до 5 м. Для раз­ мещения зарядов значительной величины донную часть рукавов простреливают. Длину ЛНС при размещении зарядов в рукавах принимают равной 0,5—0,85 высоты уступа, расстояние, между за­ рядами — равным 0,8—1,2 w. За высоту уступа в данном случае

принимают вертикальное расстояние от центра заряда до дневной

поверхности.

Направление ЛНС определяют в зависимости от мощности про­ пластка, в котором расположен заряд, степени различия в твер­ дости этого пропластка и вышележащих слоев породы, а также от величины угла откоса уступа. Так, при незначительном сечении рукава и угле откоса уступа—в пределах 70—90° за ЛНС — бе­ рут расстояние от центра заряда до дневной поверхности по оси рукава.

Если же угол откоса меньше 70° или заряд размещен в рукаве,

пройденном в однородной породе, слагающей уступ, то длину ЛНС принимают равной кратчайшему расстоянию от центра заряда до земной поверхности.

Заряжание рукавов может производиться россыпными ВВ и за­

рядами в оболочках (в пакетах). Для влажных пород оболочки за­

рядов покрывают влагоизолирующим составом. При заряжании рукавов россыпными ВВ пользуются специальними зарядниками или обычными совками, насаженными на длинные рукоятки.

Заряды в оболочках досылаются в конец рукава при помощи обыкновенных досок. Заряды в этом случае укладывают на конец тонкой доски и доводят до забоя-выработки. При извлечении доски заряд удерживается на месте забойником.

360

Забойка рукава производится на всю его длину. В качестве ма­ териала забойки может быть использована порода, вынутая при

проходке рукава.

Взрывание серии зарядов в рукавах осуществляется электри­

ческим способом или детонирующим шнуром. Одиночные заряды

в рукавах допускается взрывать огневым способом. При длине ру­

кавов более Зли применении огневого взрывания необходимо вводить боевики с двумя зажигательными трубками, которые должны поджигаться одновременно.

§ 68. Взрывание на выброс и сброс

Взрыванием на выброс называется такое разрушение горных пород, при котором последние не только дробятся на от­ дельные куски, но и перемещаются (выбрасываются) частично или полностью в определенном направлении за пределы заданного про­ филя, в результате чего образуются вчерне готовые выемки раз­ личного назначения: траншеи, котлованы, каналы, канавы и т. п.

Первое применение взрывных работ на выброс в гражданском строительстве в СССР относится к 1929—1930 гг.

В 1933 г. на строительстве одной из железных дорог на Даль­ нем Востоке было произведено 14 взрывов на выброс и в том числе

взрыв 250 т ВВ для образования большой железнодорожной выемки.

Успешный опыт сравнительно небольших взрывов на выброс на золотых приисках (для образования разведочных канав), торфо­ разработках (для образования противопожарных и водоподводя­ щих канав), на реке Оке (для выравнивания ее русла) и ряда дру­ гих— показал полную возможность значительного увеличения мас­ штабов таких взрывов. Если вначале взрывы на выброс применя­ лись только в мягких грунтах, то впоследствии их стали произво­

дить и в крепких горных породах. Глубина выемок, образуемых

путем взрывания на выброс, с 1—1,5 м возросла до 10—20 м и

более.

К концу второй пятилетки взрывы на выброс ежегодно подни­ мали в воздух уже миллионы кубометров горных пород. В годы Великой Отечественной войны взрывание на выброс было широко использовано в СССР в качестве скоростного метода производства земляных и скальных работ.

В послевоенные годы применение взрывов на выброс в связи С огромным ростом добычи полезных ископаемых в СССР еще более увеличилось. Особенно возросли роль и значение этого скоростного метода в связи с огромными масштабами земляных и скальных работ на крупных стройках.

Вес отдельных зарядов при взрывании на выброс достигает в настоящее время 1 600 т.

Если в СССР техника взрывания на выброс достигла высокого

уровня и непрерывно совершенствуется, то в зарубежных странах она находится еще только в зачаточном состоянии.

361

Широкое распространение взрывов на выброс в СССР объяс­ няется рядом присущих этому методу важных преимуществ. Основ­

ными из них являются:

1)возможность успешного применения для взрывания пород любой крепости в любое время года, практически, в любых клима­ тических условиях;

2)возможность использования в районах, не имеющих электро­

снабжения, линий железнодорожного транспорта, хорошего водо­ снабжения;

3)возможность образования выемок значительной глубины без трудоемкой предварительной нарезки на уступы;

4)возможность развертывания подготовительных работ сразу по всему фронту будущей выемки, в то время как при других мето­ дах обычно вначале требуется проведение разрезных выработок (траншей), занимающее много времени;

5)большая скорость подготовки и выполнения работ по образо­ ванию выемок, значительно превышающая скорость всех других су­

ществующих методов земляных и скальных работ; 6) высокая производительность труда занятых рабочих (до

100м3 выброшенной породы на одну отработанную человеко-смену);

7)значительно меньшая, чем при других методах, потребность

воборудовании, а также в рабочей силе, особенно по ряду профес­ сий высоких квалификаций;

8)сведение к минимуму числа взрываний и выполнение взрыв­ ных работ под тщательным инженерным контролем, что является важным фактором безопасности.

Недостатками взрывов на выброс, как способа образования вы­ емок различного назначения являются:

1)необходимость иногда весьма значительного увеличения рас­ хода ВВ для отрыва массовым взрывом породы в границах проект­ ного сечения выемки;

2)невозможность при вскрытии месторождения таким способом взрывания обеспечить выброс пустой породы на нерабочий борт, а

всвязи с этим — необходимость дальнейшего дополнительного пе­ ремещения обычными способами пустой породы с рабочего борта

вотвал;

3)непостоянство величины и формы развала выбрасываемой породы, что затрудняет ее экскаваторную уборку, если таковая оказывается необходимой;

4)необходимость в случае взрыва на выброс для вскрыши месторождения полезного ископаемого оставления предохранитель­ ной породной подушки над ископаемым для предохранения его от

■смятия взрывом;

5)невозможность получения крутых откосов выемки, что застав­ ляет делать увеличенное сечение выемки по верху и выбрасывать излишний объем породы;

6)ограниченные возможности использования на участках, на­ ходящихся недалеко от сооружений, повреждение которых считает­ ся недопустимым.

362

Несмотря на отмеченные недостатки, взрывы на выброс обеспе­ чивают высокие темпы выполнения работ и поэтому получили в нашей стране широкое распространение.

При взрывании на выброс применяются два метода ведения

взрывных работ — камерными зарядами (в большинстве случаев)

и зарядами в скважинах (только в относительно мягких грунтах при глубине выемок 2—6 м). Техника ведения работ этими мето­ дами описана выше. В принципе она остается такой же и при взры­ вании на выброс, однако размещение и расчет зарядов существен­

но изменяются, так как в данном случае употребляются заряды

только усиленного выброса. В частности, установлено, что в скаль­ ных породах образование воронки с видимой глубиной, равной глубине заложения заряда, возможно лишь при зарядах усиленно­ го выброса (с /г = 2). При меньшем значении показателя выброса видимая глубина воронки всегда будет меньше глубины заложения заряда. Нетрудно видеть, что видимая глубина воронки, образуе­ мой взрывом на выброс, является одним из основных показателей оценки полученных результатов при данном способе работ. По­ этому правильное определение необходимой величины зарядов при взрывании на выброс имеет чрезвычайно важное значение. Столь же важно правильно установить необходимое расстояние между зарядами, так как в противном случае между местами заложения зарядов могут остаться перемычки неразрушенной и невыброшен-

ной породы.

Принято различать следующие виды взрывов на выброс: а) взрывы с двусторонним выбросом;

б) взрывы с односторонним (направленным) выбросом;

в) взрывы на сброс.

При взрывании с двусторонним выбросом (рис. 154) с помощью

взрыва камерных зарядов образуется выемка в пустых породах (на­ носах) над пластом полезного ископаемого, причем порода выбра­ сывается на оба борта поровну.

Рис. 154. Двусторонний выброс

1 — полезное ископаемое; 2 — пустая порода

Если взрывание камерных зарядов происходит на определенной

глубине, то при заданной ширине можно получить минимальные откосы выемки отношением 1 : 2.

363

Изменение соотношения между глубиной выемки и углом откоса

ее бортов возможно при взрывании на выброс лишь в весьма огра­

ниченных пределах (путем изменения глубины заложения зарядов

или их величины). Поэтому при взрывании на выброс не всегда

представляется возможным получить сечение выемки, строго соот­

Двусторонний выброс может осуществляться одним или не­ сколькими рядами зарядов, закладываемых вдоль оси проектируе­ мой выемки. Самым простым и экономичным является однорядное расположение зарядов.

Расчет зарядов производится по формуле (67). Длину ЛНС со­ ставляет кратчайшее расстояние от намеченного центра заряда до

открытой поверхности.

364

Видимую глубину воронки в породах I—IV категорий твердости по шкале Н и Р (кроме песка) при любых значениях показателя выброса в породах V—XVI категорий крепости по той же шкале при показателях выброса от 1,25 до 2 определяют по формуле (70). При показателях же выброса более 2 в породах V—XVI категорий

крепости видимую глубину воронки принимают равной длине ЛНС.

Расстояния между зарядами в ряду, а также между рядами при взрывах на выброс определяют по формуле (76).

При двухрядном расположении зарядов значение показателя выброса для всех зарядов с одной и той же длиной ЛНС принима­ ют равным. При трехрядном расположении для зарядов среднего ряда значения показателя выброса принимают на 0,5 больше, чем

для зарядов крайних рядов. При наличии в грунте верхнего про­

мерзшего слоя вес заряда увеличивают на 10—20%.

Взрывание с односторонним (направленным) выбросом схема­

тически изображено на рис. 156. В отличие от схемы рис. 154 вы­ брасываемая взрывом порода размещается преимущественно на од­ ном (рис. 156, на левом) борту выемки. При таком способе удается

выбросить в заданном направлении до 60—70% взрываемой породы.

При вскрытии месторождений для открытой разработки односто­ ронний выброс целесообразно применять для образования траншей, проходящих по краю залежи полезного ископаемого. Основная масса выбрасываемой пустой породы располагается при этом на нерабочем борту карьера.

Рис. 156. Односторонний направленный выброс

1 — полезное ископаемое; 2 — пустая порода

Односторонний (направленный) выброс осуществляется взрывом не менее чем двух рядов зарядов. При этом показатель выброса

того ряда зарядов, который наиболее удален от нерабочего борта,

должен быть на 0,5 больше показателей выброса зарядов в других

рядах.

Заряды двух рядов можно взрывать и одновременно, и разно­ временно. Разновременный взрыв используют для достижения большей направленности выбрасываемой породы в нужном направ­ лении. При этом необходимо, чтобы взрыв всего ряда зарядов с

наибольшим показателем выброса был произведен с замедлением не менее чем 2 сек. против взрыва зарядов в других рядах. Следует, вместе с тем, отметить, что вопрос о величине паузы между взры­ вами двух или нескольких рядов зарядов, как и ряд других важных

365

вопросов взрывания с направленным выбросом, еще недостаточно

изучен. Опыт показывает, что с увеличением длины ЛНС и показа­

теля выброса продолжительность паузы должна возрастать.

При одновременном взрывании нескольких рядов сосредоточен­ ных зарядов для одностороннего выброса расстояния между смеж­ ными рядами определяют по формуле

(> = 05 /'~Г а'2 ) / (Л1 + 1) + (п2 4~ 1)

При разновременном взрывании расстояния между рядами за­ рядов устанавливают с таким расчетом, чтобы ЛНС каждого заряда, взрываемого с замедлением:.

два ряда параллельно фронту забоя. Как показывает опыт, эффек­ тивное действие взрыва при однорядном расположении зарядов мо­

жет быть достигнуто при удалении их от груди забоя на 1,1 — 1,2 ЛНС. Грудь же забоя перед взрывом зарядов должна быть под­

работана до определенного для данной породы угла откоса. Глубину заложения зарядов выбирают в зависимости от приня­

того значения показателя выброса и свойств пород, подстилающих

сбрасываемые. При этом радиус действия взрыва, определяемый по

формуле R = w ]/ 1 Н-п2, должен быть таким, чтобы подошва уступа

при взрыве не была нарушена. Показатель выброса выбирают с учетом необходимой дальности отброса породы.

Расстояния между зарядами определяют по уже упоминавшей­ ся формуле (77).

Расчет зарядов производится обычным порядком по формуле М. М. Борескова (67).

366

Теоретически взрывы на сброс изучены еще мало. При всех ви­ дах взрывов на сброс сосредоточенными зарядами целесообразно» предварительно провести опытное взрывание в уменьшенном объе­

ме, в условиях, аналогичных условиям проектируемого взрыва.

С30-х годов текущего столетия для взрывов на выброс наряду

ссосредоточенными зарядами стали применять удлиненные

заряды в скважинах.

Применение таких зарядов было связано с желанием освобо­ диться от весьма трудоемких подготовительных проходческих работ (проходка шурфов и камер). В настоящее время этот способ полу­ чил в относительно мягких породах довольно широкое распростра­ нение.

Анализ большого количества взрывов на выб<рос удлиненными зарядами позволил дать приводимые ниже эмпирические формулы для расчета таких зарядов. Эти формулы проверены для пород I—

IV категорий твердости по шкале Н и Р и для глубин выемок до-

6 м.

Расчет зарядов Q можно производить по формуле

Q = КР (0,12 + 0,6/г3),

где К—расчетный показатель удельного расхода в кг/м3 для заря­ дов нормального выброса (см. табл. 58);

требуемая ширина выемки по верху в м.

Расстояния между зарядами в ряду а и между рядами b можна

определять по формуле

з

a = b = 0,8/ ]//(«) ,

где

fin) — 0,12 + 0,6 п3.

Относительную длину заряда т можно принимать равной 0,67. Диаметр скважин определяют по формуле

d = 1,38 1/ ~ дм,

где А—плотность ВВ в заряде, принимаемая, при заряжании ам­ монитом россыпью, равной 0,9, а натренированным—0,8. В этом случае вес заряда Q принимается в килограммах,

длина скважин I—в дециметрах.

Видимую глубину выемки р можно определять по формуле

367

Новое расстояние между скважинами в ряду а' определяют по формуле

d1

а' = а —(113)

^расч При этом расстояние между рядами оставляют прежнее:

Ьг = Ьг.

Увеличение фактического диаметра скважин против расчетного при использовании приведенных формул допускается в пределах 20—30%, уменьшение — до 50—60%. Если же разница между фак­ тическим и расчетным диаметрами окажется больше, применять формулы (112) и (113) уже нельзя.

Минимальные откосы выемки при взрывании на выброс удли­ ненными зарядами составляют 1 : 1,5.

§ 69. Методы взрывных работ при вторичном взрывании

На каждом горнодобывающем предприятии устанавливается предельный максимальный размер кусков (кондиционный ку­ сок), который является приемлемым как с точки зрения произ­ водительности и удобства работы погрузочных и транспортных механизмов, так и в отношении последующей обработки полезного ископаемого.

Естественно, что при всех методах взрывных работ следует стре­ миться к дроблению горного массива на кондиционные куски непо­

средственно при первичном взрывании, однако на данном уровне техники пока еще неизбежен выход того или иного количества гор­ ной массы в крупных кусках, размеры которых превышают уста­

новленные кондиции. Такие куски носят название негабарита. Выход крупных кусков находится в зависимости от следующих

факторов:

1)физико-механических свойств отбиваемого массива;

2)способа отбойки;

3)количества открытых поверхностей при взрывании массива,

степени зажима, а в подземных работах и от площади подсечки;

4)степени рассредоточения и равномерности распределения за­ рядов ВВ во взрываемом массиве;

5)мощности применяемого ВВ;

6)порядка взрывания зарядов (одновременное или последова­ тельное взрывание с короткими замедлениями);

7)качества выполнения взрывных работ.

Средний процент выхода крупных кусков при различных мето­ дах отбойки в породах разной крепости на открытых горных разра­ ботках приведен в табл. 74.

Крупные куски полезного ископаемого перед отправкой его с горного предприятия потребителю подвергают вторичному дробле-

368