Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
100
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
20.74 Mб
Скачать

300

Взрывные работы

Глубина скважин I обычно превышает высоту уступа на неко­

торую величину к (рис.

115), называемую перебуром.

Делают перебур для того, чтобы усилить действие взрыва в нижней части скважины для преодоления увеличенного сопро­ тивления по подошве и получения нормальной подошвы забоя без «порогов».

К взрывной отбойке на открытых горных разработках предъя­ вляются следующие основные требования:

1) взрываемая порода должна быть разбита на куски заданных размеров, предельная величина которых зависит от емкости ков­ ша экскаватора, производящего погрузку;

2) навал взорванной породы

Рис. 115. Расположение скважин в уступе карьера:

а — вертикальное; б — наклонное

должен иметь определенную вы­ соту и ширину, обеспечивающие максимальную производитель­

ность экскаватора; 3) в забое после взрыва дол­

жен быть создан достаточный за­ пас разрыхленного ископаемого,

обеспечивающий бесперебойную

работу экскаватора;

4) работа должна быть N ссимально экономичной и вполне безопасной.

По условию удобства экскавации, размер отдельных кусков в двух взаимно-перпендикулярных направлениях не должен пре­ вышать величины, определяемой по формуле

Л<0,8|/~£~,

(130)

где А — максимальный размер куска, м;

Еемкость ковша экскаватора, ж3.

2.Отбойка вертикальными скважинами

Вертикальные скважины располагают обычно в один, а иног­ да в два и более рядов по фронту уступа и взрывают сериями, по нескольку или по нескольку десятков скважин за один при­ ем. Расстояния между скважинами, или, как говорят, сетка

скважин, должны быть строго определенными и обеспечиваю­

щими наиболее высокие показатели отбойки.

При оцнорядном расположении скважин сетка определяется двумя размерами: горизонтальным расстоянием от оси скважи­ ны до нижней кромки уступа, так называемой расчетной линией сопротивления (сокращенно р. л. с., буквенное обозначение IFp

Метод скважинных зарядов

301

см. рис. 115, а) и растоянием между скважинами в ряду (а). При многорядном расположении сетка характеризуется еще до­ полнительным размером—расстоянием между рядами скважин.

Однорядное взрывание, по мнению ряда специалистов, дает больший выход горной массы с 1 пог. м скважин, меньший рас­ ход ВВ и средств взрывания, более равномерное дробление по­

роды по всей высоте взрываемого уступа [45].

Специальные исследования, проведенные в производственных условиях на Коунрадском руднике, показали, что при одноряд­ ном взрывании энергия взрыва заряда расходуется главным об­ разом на отрыв, дробление породы и на некоторое перемещение ее в сторону, а при двухрядном — значительная часть энергии взрыва зарядов второго ряда тратится на перемещение породы вверх. При этом уменьшается сопротивление сзади первого ря­ да скважин и тем самым снижается эффективность их действия по отрыву и дроблению породы, расположенной впереди (ближе к груди уступа). В результате порода переизмельчается в верхней части уступа, плохо дробится внизу и остаются пороги на по­ дошве. В условиях Коунрадского рудника однорядное взрывание, особенно при значительной величине перебура обеспечивало по­ лучение более крутых откосов уступа и лучшее дробление породы.

Необходимо отметить, что на ряде карьеров, в частности за­ рубежных, достигнуты хорошие результаты по отбойке и дробле­ нию пород при многорядном взрывании.

Чтобы направить действие взрыва и заставить работать за­ ряды в желаемом направлении, что особо важно на открытых разработках, рекомендуется [46] закладывать колонковый заряд

так, чтобы для любой его точки сопротивление пород было мень­

ше в сторону груди забоя, чем вверх. Это обеспечивается при соблюдении условия: Ц/р<Я. Наилучшие результаты достига­ ются при 1Гр = (0,8—0,9) Н. Длина забойки должна быть нес­ колько больше линии наименьшего сопротивления для верхней части заряда. При высоте уступа 10—15 м длину забойки часто

принимают равной 6—8 ж.

Длину перебура принимают в зависимости от высоты уступа и крепости пород. В современной практике при отбойке верти­

кальными скважинами она обычно составляет 0,12—0,25 Wp.

Большие значения в этом интервале принимают в крепких по­ родах, меньшие — в более слабых.

Расстояние между скважинами а, существенно влияющее на

степень дробления породы взрывом, 'можно выразить через коэф­ фициент сближения т:

т —

(131)

UZp

v

'

302

Взрывные работы

 

откуда

 

 

 

a=-mWp.

(132)

Величину m принимают в широких пределах. На некоторых рудниках эта величина бывает равна всего 0,4—0,6, а на других достигает 1,7—1,9.

Величину заряда обычно определяют, исходя из удельного расхода ВВ, известного для условий данного предприятия:

Q — qWpaH,

(133)

где Q —величина заряда в скважине, кг; q удельный расход ВВ, кг!мг;

а расстояние между скважинами в ряду, м;

Н — высота уступа, м; Wp длина р. л. с., м.

Если величина q для данных условий из практики неизвест­ на, ее можно ориентировочно принять (для предварительных расчетов) равной удельному расходу ВВ для зарядов нормаль­ ного дробления в породах данной крепости (см. приложения 2 и 3).

При определении весового количества ВВ на 1 пог. м сква­ жин необходимо учитывать коэффициент расширения скважин.

На открытых разработках вертикальные скважины обычно бурят, как уже отмечалось выше, станками канатно-ударного бурения. Характерной особенностью такого способа является значительное увеличение диаметра скважины по сравнению с диаметром долота. Величину соотношения между указанными диаметрами и называют коэффициентом расширения. Значения данного коэффициента зависят от крепости пород (табл. 37).

При многорядном расположении относительно лучший эф­

фект взрыва достигается в случаях,

когда расстояние между

 

 

 

 

Таблица 37

Коэффициент расширения скважин канатно-ударного

бурения

 

в породах

разнсй

крепости

 

Категория породы

Коэффициент

Категория породы

Коэффициент

по шкале ЬНВ и Р

расширения

по шкале EHB и Р

расширения

1944

 

1944

V

1,30

 

X

1,14

VI

1,26

 

XI

1,12

VII

1,22

 

XII

1,И

VIII

1,18

 

XIII

1,10

IX

1,16

 

XIV

1,09

Метод скважинных зарядов

303

скважинами вдоль уступа во всех последующих рядах, а также

расстояния между рядами и между двумя любыми соседними скважинами одинаковы [31]. Этого можно достичь расположени­

ем скважин в шахматном порядке, позволяющем построить

равносторонние треугольники с длиной каждой стороны, равной расстоянию между скважинами в первом ряду, как показано на рис. 116. В данном случае расстояние между рядами скважин

будет равно

(134)

= a sin 60° = 0,87 а.

Величину зарядов для скважин второго и последующего рядов опре­ деляют так же, как для скважин первого ряда. Длину р.л.с. для вто­ рого и последующих рядов принима­ ют равной 0,87 а. Расчетный вес за­

рядов в скважинах этих рядов уве­ личивают на 20% по сравнению с ве­ сом зарядов в скважинах первого ряда.

Рис. 117. Отбойка уступа в карьере наклонными скважинами. Бровки

уступа:

/ — верхняя; 2—нижняя

Количество рядов зависит от фронта работ, суточной произ­ водительности карьера, свойств взрываемых пород, высоты уступа и некоторых других факторов.

3. Отбойка наклонными скважинами

Применение наклонных скважин, пройденных параллельно откосу уступа, позволяет вести отбойку гораздо более высокими уступами, обеспечивая равномерное дробление породы и отсут­ ствие порогов на подошве (благодаря постоянной длине л. н. с. по всей длине скважины). Этот метод особенно ценен в условиях малоустойчивых пород, при ограниченной ширине площадки для

304 Взрывные работы

размещения развала породы и при небольших рабочих размерах экскаваторов.

Сущность метода заключается в данных условиях в том, что с верхней площадки станком вращательного действия пробури­ вают параллельно откосу уступа глубокие наклонные скважины, которые затем заряжают и взрывают.

Угол откоса уступа принимается равным 60—65° (при мень­ шем угле взорванная порода будет задерживаться на откосе, не

достигая рабочей площадки). Диаметр скважин составляет от

60—70 до 100—115 мм. Длина л. н.с.

приблизительно одинако­

вая по всей высоте уступа, составляет

(рис. 117):

 

W = b sin а,

(135)

где b

— расстояние от оси скважины до бровки уступа, м\

а

угол откоса уступа, град.

 

Вес заряда в наклонной скважине определяется из форму­

лы [48]

 

(136)

Q = qWally

где Q —вес заряда, кг;

расход ВВ,

 

q — расчетный удельный

кг/м3-,

W—длина л. н. с., м;

 

 

а —расстояние между скважинами вдоль уступа, м;

—длина скважины (без

перебура),

м.

Длину л. н. с. можно определить по формуле

W - 1 / ^погм^ар

(137)

Уmqli

где Qn02.M вес заряда на 1 пог. м. скважины, кг; 4аР —длина заряда в скважине, ж;

m — коэффициент сближения скважин.

Расстояние между зарядами а при отбойке уступов наклон­

ными скважинами

принимают

равным 0,75 = 0,8

W, т.

е. т =

= 0,75—0,8. Длина скважины до подошвы уступа

 

 

 

ЫI

 

 

 

 

 

Sin а

 

 

 

Длину перебура к, принимают в пределах

0,3—0,5

W. Полная

длина скважины будет равна

 

 

 

 

 

= —-------kt.

 

 

(138)

 

SIH а

 

 

 

Длину забойки Z

в наклонных

скважинах

принимают с

таким

расчетом, чтобы не допустить выброса породы вверх:

sin а

Метод скважинных зарядов

305

Вес заряда в перебуре определяется по формуле

 

Qnep ~ Q-пог.м^пер>

(140)

где 1„ер .— длина заряда в перебуре, м.

Диаметр заряда в дециметрах можно определять по формуле

(141)

7,85Д ’

где d диаметр заряда, дм\

Д —плотность ВВ в заряде, г/см3.

Значения (2,гог.„для аммонита приведены в табл. 38

Таблица 38

Весовое количество <2пог-м порошкообразного аммонита на 1 пог. м

длины скважины разного диаметра

Диаметр

Вес

Диаметр

Вес

Диаметр

Вес

скважины»

заряда,

скважины,

заряда,

ск важпны*

заряда,

мм

ла

мм

кг

мм

кг

75

3,96

125

11,0

190

25,4

80

4,50

130

11,9

2С0

28,2

85

5,00

135

12,9

210

31,0

90

5,66

140

13,8

220

33,8

95

6,40

145

14,8

230

36,3

100

7,05

150

15,8

240

40,5

105

8,0

160

18,1

250

43,2

ПО

8,6

170

20,3

260

48,0

115

9,4

180

22,8

270

51,2

120

10,1

 

 

 

 

Зная величину W, можно определить расстояние b от оси на­ клонной скважины до бровки уступа:

Ь = ——.

(142)

sin а

 

В тех случаях, когда при расчетной величине заряда длина его в скважине окажется недостаточной, заряд следует распо­ ложить рассредоточенно.

Отбойка наклонными скважинами является одним из наибо­ лее прогрессивных методов ведения взрывных работ на откры­ тых горных разработках. Однако область его применения в на­ стоящее время ограничена, во-первых, низкой производительно­ стью существующих станков вращательного бурения, особенно

в крепких породах, во-вторых, трудностью бурения наклонных

скважин диаметром 150—175 мм и больше, и, й-треТьих/дб'воль-

20 В. В. Недин, Ш. И. Ибраев

3U6

Взрывные работы

но частыми искривлениями скважин, сильно ухудшающими дроб­ ление ископаемого взрывом.

4. Применение котловых зарядов

Многократные взрывания прострелочных зарядов, необходи­ мые для образования котлов, обусловливают образование и вы­ деление значительных количеств ядовитых газов во время рабо­ чей смены ,что делает данный способ малопригодным в подзем­

ных условиях. В настоящее время отбойку котловыми шпура­ ми и котловыми скважинами применяют в относительно не­ больших масштабах на открытых горных разработках и лишь в исключительных случаях — под землей. В подземных условиях котловые заряды иногда используют при проведении горных вы­ работок для взрывания нижних шпуров усиленными зарядами

с целью отбрасывания взорванной породы

от груди забоя. Применяют такой способ в случаях совмещения работ по уборке по­

роды и бурению.

На открытых разработках метод котло­ вых зарядов применяют тогда, когда при за­

данной глубине шпура или скважины и дан­

ной крепости взрываемой породы установ­

Рис. 118. Схема от­ бойки уступа котло­ вым зарядом

ленный расчетом заряд ВВ не может быть

размещен в шпуре или скважине, или же когда длина р. л. с. слишком велика для

обычного колонкового заряда (это может

иметь место при небольшом угле откоса и относительно большой высоте уступа).

Применение котловых зарядов позволяет значительно умень­ шить удельный расход бурения по сравнению с тем же показате­ лем при обычных шпуровом и скважинном методах.

Характерными для отбойки котловыми зарядами являются неравномерность дробления породы и наличие в ней большого количества крупных кусков. Это связано с сосредоточением ВВ в одном пункте массива: прилегающая к заряду порода при взрыве сильно переизмельчается, в то время как удаленные от заряда участки породы раскалываются только на крупные кус­ ки, требующие вторичного дробления.

На рис. 118 показана схема отбойки уступа котловым заря­ дом. В данном случае ВВ помещают в котел 1 шпура или сква­ жины 2.

Расчет котлового заряда можно производить по обычной фор­ муле для сосредоточенных зарядов нормального дробления. Ре­

зультат расчета подлежит уточнению по данным опытных взры­ вов или по материалам практики.

Длину р. л. с. принимают в пределах от 0,5 до 0,8 высоты ус­

Метод скважинных зарядов

307

тупа, а при взрывании траншей — равной вертикальному рассто­ янию от центра заряда до обнаженной поверхности.

Расстояние между котловыми зарядами принимают равным от 0,8 до 1,2 длины р. л. с. Оно зависит от физико-механических свойств пород, требуемой степени дробления и качества ВВ.

Число прострелок и величину заряда обычно устанавливают опытными взрывами. Для приближенного определения веса прострелочного заряда можно воспользоваться формулой

Qnp--^-, «г,

(143)

Ппр

 

где Qnp — необходимый вес прострелочного заряда,

кг;

Q — вес котлового заряда, кг;

 

/7пр—показатель простреливаемости пород.

 

Показатели простреливаемости горных пород Ппр

по данным опытных работ Союзвзрывпрома

Роговики, скарны, песчаники, кремень (пластовый), змее­

вик, фосфориты крепкие, доломит, мрамор, известня­

ки, трудно простреливаемые гипсы...................................

1—5

Кварциты железистые, кварциты плотные серые,

гра­

нит, змеевики с включением асбеста, фосфориты сред­

ней крепости, известняки, доломиты, хорошо простре­

ливаемые гипсы..........................................................................

5—-10

Кварциты серицитизированные и каолинизированные,

известняки средней крепости, доломит слабый и

до­

ломит мергелистый ..................................................................

10—25

Известняк-ракушечник, мел, плотный мергель.................

25—50

Мергель, плотная глина, песчанистая глина ..................

100—200

Жирные глины ..............................................................................

200 и

 

выше

Скважины, которые намечено простреливать, бурят ниже по­

дошвы уступа (ниже проектной отметки основания уступа). Как показал опыт Первоуральского и Высокогорского карье­

ров, простреливать скважины целесообразно от одного до трех раз, редко больше, а величину заряда для прострелки принимать

равной примерно 5% веса основного (котлового) заряда для

мягких пород, около 10% для пород средней крепости и до 20% для пород крепких.

С целью лучшего дробления породы котловые заряды в сква­ жинах нередко комбинируют со сплошными или рассредоточен­ ными удлиненными зарядами, размещаемыми в скважинах вы­ ше котлов с таким расчетом, чтобы суммарный заряд ВВ в сква­ жине и котле действовал только как заряд рыхления и не прев­ ращался в заряд выброса.

Вариант комбинированного применения котловых зарядов в шпурах, расположенных в промежутках между наклонными

скважинами, показан на рис. 119.

1

При данном варианте величину зарядов в

котловых шпурах

20

308 Взрывные работы

устанавливают опытным путем или применяют в пределах до

50% от расчетной для обычных котловых зарядов.

Более рационален комбинированный вариант, при котором сопротивление по подошве преодолевается зарядами котловых

шпуров, а дробление породы по высоте уступа производится за­ рядами в наклонных скважинах (рис. 120).

Рис. 119.

Расположение

Рис. 120. Комбиниро­

котловых зарядов и до­

ванный способ отбонки

полнительных зарядов в

уступов наклонными

наклонных

скважинах

скважинами и котловыми

шпурами

При глубине скважины более 9,5 м взрывание заряда при про­ стрелке должно производиться электрическим способом при по­ мощи детонирующего шнура. При прострелке шпуров и скважин глубиной менее 9,5 м разрешается применять огневое взрывание. При прострелке запрещается бросать в шпур или скважину пат­ рон-боевик.

После взрыва для прострелки скважины или шпура повтор­ ное заряжание разрешается не ранее чем через 15 мин. при рабо­ те аммонитами и тротилом и не раньше чем через 30 мин. при

использовании других ВВ.

Для первой прострелки обычно применяют патронированное ВВ, для последующих — ВВ заряжают насыпью. Патрон-боевик опускают в шпур или в скважину на шпагате.

Мелкую породу из котла после прострелки удаляют путем

продувки специальной трубкой.. Глубокие скважины обычно про­ чищают при помощи желонок.

Метод скважинных зарядов

309

При размещении основного котлового заряда

после засып­

ки в котел до 80—85% расчетного количества ВВ вводят бог евик, а затем досыпают остальную часть заряда.

Для определения объема котла применяют

специальные приборы. Один из них

(прибор

 

 

П. П. Дульцева), хорошо зарекомендовавший

 

 

себя в практике, изображен на рис. 121. Этот

 

 

прибор представляет собой свинчиваемую из

 

 

отдельных трубок дюралюминиевую штангу 1

 

 

диаметром 25 мм, нижняя часть которой снаб­

 

 

жена выдвигающимся измерителем 2 в виде

 

 

желобчатой ленты. Внутри штанги находится

 

 

стержень 3, к которому прикреплена лента 2;

 

 

сверху к штанге привинчивается верхняя часть

 

 

прибора — в

виде трубки с продольной

про­

 

 

резью для указателя 5 шкалы 4,

нанесенной на

 

 

трубку. Цена деления — 1

см.

Всего

делений

 

 

на шкале 60 — через пять,

сверху

вниз.

По

 

 

шкале определяют радиусы котла. В штангу

 

 

вставлен и закреплен в ней винтом опорный

 

 

вкладыш с ребристым роликом 6. Между ро­

 

 

ликами 6 и 7 передвигается лента измерителя.

 

 

Длина выдвигающейся части ленты 60 см. При­

 

 

бор при помощи держателя 9 укрепляется к

 

 

треноге 8, устанавливаемой над устьем сква­

 

 

жины. Пользуясь прибором, замеры можно

 

 

производить в двух взаимно-перпендикуляр­

 

 

ных плоскостях.

 

 

 

20—

 

 

Величину

радиусов измеряют через

Рис.

121. Прибор

40 см по всей

высоте котловой камеры. По ре­

зультатам замера определяют средний диаметр,

П. П. Дульцева

для

измерения

а затем и объем котла.

 

 

 

 

объема котла

5. Организация и техника ведения взрывных работ при отбойке методом скважинных зарядов на открытых горных

разработках

Отбойка методом скважинных зарядов при открытых гор­ ных разработках должна вестись по проекту, составленному на руднике, утвержденному трестом и согласованному с органами горнотехнического надзора. В тех случаях, когда работы данным методом ведутся систематически в аналогичных горнотехниче­ ских условиях и при относительно постоянном расходе ВВ, допу­ скается производство указанных работ по утвержденному типо­

вому проекту.

В соответствии с проектом и принятой буровой сеткой *произ водится бурение скважин. Перед началом , бурения *маркшейдер

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ