книги из ГПНТБ / Недин В.В. Буровзрывные работы учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов

250 Взрывные работы

двумя последовательными ступенями; в Австрии выпускают электродетонаторы с замедлениями от 40 до 480 мсек.

Второй способ короткозамедленного взрывания — с приме­ нением специальных электрических приборов — более сложен и в то же время менее надежен ввиду невысокой точности срабаты­ вания приборов.

Предложены различные конструкции приборов для короткозамедленного электровзрывания.

а

На рис. 89, а дана схема одного из этих приборов (конструк­ ция предложена И. М. Кадуриным). Прибор состоит из мотор­

чика 7, с валом которого соединен винт 2. По нарезке винта дви­

гается диск 3 с прикрепленными к нему пружинами и провода­

ми 5 от питающей сети. При работе моторчика пружины диска

замыкают контакты 6, включающие концевые провода электро­ детонаторов мгновенного действия. Паузы взрывания регулиру­ ются величиной расстояния между соседними контактами.

На рудниках Казахстана применен прибор для короткозамед­ ленного электровзрывания, разработанный Институтом горного дела АН КазССР. Этот прибор (рис. 89, б) состоит из моторчика 1, на валу которого укреплены диски 2 из текстолита. На дисках имеются металлические контакты 3. При работе моторчика дис­ ки, вращаясь с определенной скоростью, последовательно замы­ кают контакты 4. При замыкании контакта 4 ток большой силы от конденсатора 5 поступает к электродетонаторам 6. Интерва­ лы замедлений регулируются при постоянном числе оборотов мо­ торчика расстояниями между контактами 3 на дисках.

У нас и за рубежом были предложены различные электриче­ ские схемы для короткозамедленного взрывания детонаторов мгновенного действия путем введения в цепь дополнительного

сопротивления. Однако этот метод не получил широкого распро­

странения из-за ограниченности числа одновременно взрываемых зарядов, строгого требования к параметрам цепи (величина то­ ка, сопротивление) и возможного отказа зарядов вследствие слу­ чайных замыканий концевых проводов.

За рубежом были применены также приборы-переключатели с часовым механизмом (53].

При короткозамедленном взрывании целесообразно выбирать

такой интервал замедлений, который обеспечил бы отрыв и пере­ мещение породы каждым последующим зарядом до того, как по­ рода, взорванная первым зарядом, не отлетела от забоя. В боль­

шинстве случаев этот интервал составляет несколько десятков миллисекунд; величина его зависит от длины л. н. с. и от физи­ ко-механических свойств взрываемых пород.

Дляопределения интервала замедления, обеспечивающего

максимальное дробление пород, Лангфорс [52] предлагает прос­ тую формулу

где t —время замедления, мсек\ W — длина л. н. с., м;

К — коэффициент, учитывающий физико-механические свой­ ства горных пород (К = 3—о).

В ряде случаев короткозамедленное взрывание применяют с целью уменьшения сейсмического эффекта взрыва. При этом необходимо иметь в виду, что интервал замедления, обеспечива­ ющий хорошее дробление пород, может не обеспечить требуе­ мого уменьшения сейсмического эффекта. Это связано с возмож­ ностью совпадения колебаний взрывов. Целесообразный в отно­ шении сейсмического эффекта взрыва интервал замедления сле­ дует определять в каждом конкретном случае на основе специ­ альных наблюдений.

Глава XIII

МЕТОД ШПУРОВЫХ ЗАРЯДОВ

§ 1. Общие сведения

При методе шпуровых зарядов удлиненные заряды ВВ раз­ мещают в шпурах — цилиндрических углублениях глубиной до

5 .ии диаметром до 75 мм. Чаще всего глубина шпуров состав­ ляет 1,5—2,5 м, а диаметр — 40—46 мм. В последние годы в

252 Взрывные работы

СССР стали применять на отдельных проходках шпуры увеличен­ ного диаметра — 50—60 мм и более.

Размеры шпурового заряда всегда меньше размеров шпура.

По длине шпур обычно заполняется ВВ только на 60—70%; ос­ тальную часть шпура заполняют забойкой. Поперечное сечение шпура удается целиком заполнять ВВ далеко не всегда.

Метод шпуровых зарядов широко применяют при проведении

горных выработок, при подземной разработке полезных ископа­ емых в очистных забоях и при вторичном дроблении крупных кусков (негабарита).

При проведении подземных выработок шпуровой метод полу­ чил исключительно широкое распространение во всех отраслях горнодобывающей промышленности как в СССР, так и за рубе­ жом. -

При разработке угольных месторождений подземным спосо­ бом метод шпуровых зарядов является пока практически един­ ственным методом ведения взрывных работ.

В очистных забоях при подземной разработке рудных место­

рождений область применения шпурового метода за последние

десятилетия заметно сократилась в связи с внедрением отбойки глубокими скважинами. Однако метод шпуровых зарядов про­ должают широко применять при селективной разработке руд, при выемке залежей незначительной мощности и особенно при

сложной конфигурации их, а также при добывании особо ценных полезных ископаемых, когда требуется сохранить структуру ис­

копаемого или не допустить обесценивания его излишним из­ мельчением при вторичном дроблении.

В целом, при современном уровне техники шпуровой метод является практически доминирующим методом ведения подзем­

ных взрывных работ в рудной промышленности. Так, напри­ мер, в Криворожском бассейне за последние годы от 3Д до 2/з об­ щего количества пробуренных погонных метров при добыче руды на подземных рудниках (включая нарезные работы) приходи­ лось на шпуры.

На открытых работах метод шпуровых зарядов, как самостоя­ тельный метод, имеет ограниченное применение и используется,

главным образом, при разработке мелких месторождений, где не­ целесообразно применение крупного бурового оборудования (станков). На отечественных карьерах наиболее широкое рас­ пространение получила более производительная отбойка сква­ жинными зарядами. Однако и в этих условиях метод шпуровых

зарядов играет определенную роль и применяется: а) для вто­ ричного взрывания с целью дробления крупных кусков породы,

полученных при первичном взрывании; б) для подрывки подо­ швы и откоса уступа; в) в начале проходки наклонных траншей (до глубины примерно 2 м).

большой объем буровых работ на 1 м3 отбитой горной массы; 2) значительное пылеобразование при перфораторном бурении шпу­ ров, особенно в крепких породах; 3) необходимость взрывания весьма большого числа отдельных зарядов для отбойки значи­ тельного участка массива.

При методе шпуровых зарядов целесообразно иметь специ­

ально составленный паспорт на ведение буровзрывных работ.

Впаспорте необходимо указать:

1)схему расположения шпуров в забое (в двух или трех про­ екциях) с указанием поперечных размеров выработки;

2)характеристику взрываемых пород;

3)сорт и наименование применяемого ВВ;

4)вес каждого шпурового заряда и расход ВМ на 1 взрыв;

5)длину забойки;

6)способ и очередность взрывания;

7)ожидаемые технико-экономические показатели.

Паспорт буровзрывных работ составляется для каждого за­ боя и утверждается главным инженером рудника (шахты).

§ 2. Применение метода шпуровых зарядов на подземных горных разработках

1. Метод шпуровых зарядов при проведении горных выработок

Правильное расположение шпуров в забое является необхо­ димым условием для получения высокого эффекта взрыва.

При проведении горных выработок забой, как правило, имеет

только одну обнаженную поверхность. Если пробурить шпур в массиве однородной породы перпендикулярно к единственной обнаженной поверхности АВ (рис. 90, а), то газы, образовав­ шиеся при взрыве, естественно, встретят по оси шпура значи­ тельно меньшее сопротивление, чем в других направлениях, и, как говорят, «сработав по л. н. с.», не произведут должного эффекта. При взрывании шпура в таких условиях чаще всего происходит выбрасывание забойки, некоторое раздробление стенок шпура

и слабое разрушение его устья. Образование воронки достаточ­ ных размеров в данном случае возможно только при сильно уве­

личенном заряде.

При расположении шпура под некоторым углом а к обнажен­

ной поверхности (рис. 90, б) можно, рассматривая давление об-

254 Взрывные работы

разевавшихся при взрыве газов, выделить две силы, из которых первая Р действует в Направлении нетронутого массива, а дру­ гая К. производит работу по дроблению и отрыву части породы от массива. Ввиду этого при отбойке массивной однородной породы с одной обнаженной поверхностью целесообразно бурить шпуры наклонно. С уменьшением угла наклона между шпуром и обна­ женной поверхностью объем взорванной породы увеличивается.

Наибольший эффект взрыва достигается при расположении шпуров параллельно обнаженной поверхности. Такое расположе­ ние возможно при наличии не менее двух обнаженных поверх­ ностей. Поэтому при ведении взрывных работ всегда стремятся скорее образовать вторую обнаженную поверхность.

у?

Шпуры, предназначенные для образования дополнительной поверхности обнажения в забое и взрываемые первыми, назы­ вают врубовыми шпурами, а получаемое в результате взрыва зарядов врубовых шпуров углубление в забое горной вы­

работки называют взрывным врубом или сокращенно

врубом. На практике встречаются разнообразные конфигу­ рации врубов, но в принципе все они аналогичны выемке в забое

выработки, показанной на рис. 91.

Взависимости от крепости и строения пород и размеров по­

перечного сечения выработки применяют разнообразные схемы расположения врубовых шпуров.

Вслоистых породах врубовые шпуры располагают так,

чтобы они были по возможности перпендикулярны плоскостям

наслоения. В трещиноватых породах необходимо избегать воз­ можности пересечения врубовыми шпурами больших трещин.

Если направление шпура будет совпадать с направлением

стично или полностью уходить между слоями или по трещинам и тем самым значительно снижать эффект взрыва.

Важную роль играет и взаиморасположение шпуров комп-,

пекта. Слишком большое расстояние между шпурами ведет к об-, разеванию неровностей-выступов, а чрезмерное сближение при­

водит к подрывке смежных шпуров, излишнему дроблению и разг лету взрываемой породы.

План по А-Д

Рис. 92. Центральный кли­ новой вруб и типовая схе­ ма расположения шпуров в забое однопутевой выра­ ботки

При наличии в забое мягкого прослойка вруб обычно распо­ лагают в этом прослойке.

При проходке горных выработок шпуры глубиной более 2,5 м

ные тенденции: при проходке шахтных стволов в угольной про­

мышленности СССР за последние годы с успехом применяют

шпуры увеличенного диаметра (до 55—65 мм), а при проходке, выработок в крепких породах на отечественных и зарубежных предприятиях рудной промышленности — шпуры уменьшенного диаметра (35 мм и менее ).

Наиболее распространенный в современной практике цент­ ральный клиновой вруб и типовая схема расположения шпуров в однопутевой выработке, проводимой по породам средней кре­ пости, показаны на рис. 92. Последовательность огневого взры-.

На этом примере можно пояснить общие принципы применения шпурового метода отбойки в проходческих забоях. В результате

взрывания шпуров 1—4 создается вруб а. Затем путем взрыва­

ния вспомогательных шпуров 5 — 8 данное углубление

увеличивают до размеров б. После этого при помощи отбойных шпуров 9 — 21, взрываемых последовательно в порядке их нуме­ рации на чертеже, заканчивают отбойку породы до контуров пол­ ного сечения выработки. Эти шпуры называют оконтури-

вающими.

Отбойные шпуры необходимо располагать так, чтобы обеспе­ чить полный отрыв породы в пределах проектного контура сече­ ния выработки и соблюдение ее проектного профиля (уклона). Отбойные шпуры, располагаемые по контуру, бурят с небольшим

наклоном к стенкам, кровле и почве. Величина перебура, т. е.

расстояния, на которое шпур заглубляют за проектный контур

выработки, зависит от физико-механических свойств пород. При недостаточном перебуре могут остаться выступы, которые потре­ буют трудоемких дополнительных работ для обеспечения требу­

емого сечения выработки. Излишне большой перебур связан со

значительным расходом материалов на забутовку. В породах не­ достаточно устойчивых перебур вообще не допускается.

Подошвенные шпуры 17 — 21 (рис. 92) во всех случаях долж­ ны иметь перебур, обеспечивающий не только создание необхо­ димого уклона выработки, но и облегчение укладки шпал для рельсового пути, а также устройство водоотливной канавки. По­ дошвенные шпуры обычно взрывают в последнюю очередь и ис­ пользуют для отброса взорванной породы от забоя, в связи с чем помещают в них усиленные заряды.

Хороший вруб способствует лучшему использованию глубины отбойных шпуров. Отношение полезно используемой глубины

шпура к его полной глубине называется коэффициентом использования шпура (сокращенно к.и.ш.);

называемого стакана), м.

Взрывные работы стремятся вести так, чтобы обеспечить воз­ можно более высокие значения к. и. ш. При проходке горных вы­ работок к.и.ш. должен быть не ниже 0,85—0,9

Известно довольно много разновидностей врубов для различ­

ных горногеологических условий. Все они могут быть разделены на две группы: 1) врубы из шпуров, имеющих наклон к поверх-

ности забоя; 2) врубы из шпуров, перпендикулярных поверхности забоя (прямые врубы).

К первой группе относятся врубы: пирамидальный, кли­ новой (вертикальный и горизонтальный), типа «ножниц ы», верхний, нижний, боковой, диагональный.

Вторую группу составляют врубы: призматический, щелевой, кот­ ловые.

Врубы первой группы очень широ­

ко распространены в современной прак д тике. Однако за последние годы в креп­ ких породах стали все шире применять

прямые врубы, дающие в этих усло­ виях хорошие результаты.

взрывания шпуров. Строгое соблюде­ ние установленной последовательности взрывания — необходимое

условие получения хорошего эффекта взрыва.

Клиновые врубы (рис. 94), наиболее распространенные

в современной практике, применяют <в породах от средней кре­ пости до крепких. Состоят эти врубы из нескольких пар сходя­ щихся встречных шпуров. Известно несколько разновидностей

клиновых врубов: центральный (см. рис. 92 и 94, а), в е р т и- к а л ь н ы й (рис. 94, б) и горизонтальный (рис. 94, в).

Центральный вруб располагается в центре забоя. Образуют его путем взрывания 4 или 6 врубовых шпуров. Вариант, пока­ занный на рис. 94, а, отличается от варианта, изображенного на рис. 92, наличием так называемого «п и о н е р ш п у р а» 1, глу­ бина которого равна половине глубины остальных врубовых шпуров. «Пионершпур», взрываемый первым, облегчает действие основных шпуров вруба. Применяют такой вариант в крепких породах. Бурят врубовые шпуры обычно под углом 2 — 3° к го­ ризонту, что значительно облегчает очистку их от бурового шлама.

17 в. в. Недин, Ш. И. Ибраев

258 Взрывные работы

Вертикальный клиновой вруб (рис. 94, б) состоит из двух

вертикальных рядов, наклоненных навстречу друг к другу. При­

д б

Рис. 94. Клиновые врубы:

а — центральный; б — вертикальный; в — горизонтальный

Горизонтальный клиновой вруб (рис. 94, в) отличается от

вертикального тем, что ряды врубовых шпуров расположены горизонтально. Применяют горизонтальный вариант значитель­ но реже вертикального — почти исключительно при проведении горизонтальных выработок по породам, имеющим горизонталь­ ные напластования.

Применяемые способы механизации бурения шпуров и уборки породы, а также организации работ в забое оказывают влияние на выбор типа вруба. Так, шпуры вертикального вруба удобно бурить тяжелыми перфораторами, устанавливаемыми на верти­ кальных распорных колонках. Когда применяется совмещение основных операций — бурения шпуров и уборки породы — удоб­ нее бурить врубовые шпуры с горизонтальной распорной ко лонки, и горизонтальный клиновой вруб будет более удобен.

Вруб типа «ножницы» (рис. 95) состоит из двух встречных шпуров, 1 и 2, располагаемых в разных плоскостях так, чтобы проекции этих шпуров на одну параллельную плоскость Пересе­

кали одна другую примерно на половине их длины. Такие врубы довольно широко применяют при проведении горизонтальных и наклонных выработок в породах ниже средней крепости, в ос­

новном по углю.

Все врубы первой группы (образуемые на­ клонными шпурами) обладают некоторыми общими недостатка­

ми. Одним из них является то, что глубина врубовых шпуров ограничена углом наклона и шириной выработки.

Угол наклона врубовых шпуров к поверхности забоя зависит от крепости пород и обычно составляет 55— 75°. Глубина врубо­ вых шпуров в таких условиях не может превышать примерно 2/3

ширины забоя. Например, в забое шириной 1,5 м глубина врубо­

вых шпуров будет равна 1 м\ при среднем угле наклона шпуров вруба 65° глубина отбойных шпуров составит всего лишь

1 X sin 65°=0,90 м.

Этот недостаток исключает возможность применения глубо­ ких шпуров. Другой существенный недостаток заключается в не­ равномерности л. н. с. по длине отбойных шпуров, что благопри­

ятствует образованию стаканов. Обычно наклонные врубовые шпуры в связи с этим бурят на 10—20 см глубже всех остальных

шпуров. Неравномерность длины л. н. с. иллюстрирует схема,

приведенная на рис. 97, а; вследствие значительного сужения во­ ронки вруба к ее дну длина л. н. с. в донной части отбойного шпура (I^J значительно превышает длину л. н. с. той части за­

ряда, которая расположена ближе к его устью (№а)-