РГВ, Пилипец В.И. Часть 4
.pdfзабое имеется вторая дополнительная обнаженная поверхность, которую создают взрывным врубом.
Взрывной вруб может быть образован взрыванием небольшого количества зарядов, располагаемых в шпурах, пробуренных наклонно или перпендикулярно плоскости забоя.
Врубы с наклонными шпурами (клиновые, воронкообразные, пирамидальные, веерные) применяются в основном в выработках большого (8 – 10 м2 и более) сечения из-за сложности размещения бурового оборудования.
Врубы с перпендикулярными к плоскости забоя шпурами применяются в любых выработках, в том числе в выработках небольшого сечения (4 – 6 м2).
В последнее время при проведении геологоразведочных выработок на смену врубам с наклонными шпурами, преимущественно клиновым, приходят так называемые прямые врубы (с перпендикулярными плоскости забоя шпурами).
Прямые врубы, по сравнению с клиновыми, имеют ряд преимуществ:
-теоретически неограниченная глубина шпуров; -увеличенный объем врубовой полости; -удобство бурения шпуров;
-высокая эффективность в породах любой крепости; -кучность развала породы.
К недостаткам прямых врубов можно отнести: -необходимость точного соблюдения расстояний между
шпурами и их параллельности относительно друг другу; -возможность запрессовки формируемой врубовой по-
лости разрушенной породой.
Прямые врубы различаются между собой характером формирования врубовой полости, конструкцией зарядов во врубе, геометрической формой построения в забое.
Применяются прямые дробящие врубы с пробуренными в центре (не заряжаемыми) шпурами или скважинами (диаметром 70-150 мм), а также прямые воронкообразные врубы.
Врубы, получившие наибольшее распространение при проведении горизонтальных и наклонных выработок приведены в таблице 5.12.
253
Таблица 5.12 Взрывные врубы
Наименова- |
Схема вруба |
|
|
Условия применения |
|
|
|
|||
ние вруба |
|
|
|
|
|
|||||
1 |
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Применяется в любых породах в выработках большого |
||||||||
Пирами- |
|
сечения (S›8м2 при ширине и высоте выработки более |
||||||||
дальный |
|
3м). Более эффективен в породах крепких и очень креп- |
||||||||
|
|
ких, т.к. в центре вруба создается высокая концентрация |
||||||||
|
|
энергии взрыва. |
Особенно трудно бурить верхние на- |
|||||||
|
|
клонные шпуры. Поэтому такой вруб часто используется |
||||||||
|
|
при проведении вертикальных выработок. |
|
|
||||||
|
|
Состоит из 3-4 наклонных шпуров, сходящихся в цен- |
||||||||
|
|
тре выработки (в вершине пирамиды). |
|
|
|
|||||
|
|
В выработках |
большого |
|
сечения в |
очень |
крепких |
|||
|
|
породах применяются 1-3 ряда вспомогательных шпу- |
||||||||
|
|
ров. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В очень крепких породах в центре вруба бурится до- |
||||||||
|
|
полнительный шпур, который |
не заряжается. Глубина |
|||||||
|
|
такого шпура составляет 2/3 глубины врубовых шпуров. |
||||||||
|
|
Вруб эффективен при строгом соблюдении углов на- |
||||||||
|
|
клона шпуров. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальная |
глубина |
врубовых |
шпуров, |
|
которые |
|||
|
|
можно пробурить lврmax=0.35 B tq (B-ширина выработки; |
||||||||
|
|
-угол наклона шпуров). |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Показатели |
|
Коэффициент крепости пород |
||||||
|
|
|
20 |
|
13-16 |
8-10 |
|
2-6 |
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Расстояние между |
0,2-0,3 |
|
0,3-0,4 |
0,4-0,5 |
|
0,5-0,6 |
||
|
|
донной частью |
|
|
|
|||||
|
|
шпуров, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол наклона |
|
55-60 |
|
65-70 |
65-70 |
|
75-80 |
|
|
|
шпуров, град |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Применяется в |
горизонтальных выработках сечением |
|||||||
Верти- |
|
не менее 8 м2 значительной высоты и шириной не менее |
||||||||
кальный |
|
3м, при ℓш < 1,7 м в породах с вертикальным располо- |
||||||||
клиновой |
|
жением напластований и щелей и с >7. |
|
|
||||||
(одинар- |
|
В породах с вертикальным расположением напласто- |
||||||||
ный) |
|
ваний и щелей с < 7 – 8 ширина выработки может |
||||||||
|
|
быть 2-2,5 м. Все заряды взрываются одновременно. |
||||||||
|
|
Коэффициент |
|
Расстояние |
Угол наклона |
Число |
||||
|
|
крепости |
между парами |
шпуров к |
пар вру- |
|||||
|
|
|
|
шпуров по |
поверхности |
бовых |
||||
|
|
|
|
вертикали, м |
забоя, град |
шпуров |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
4 – 6 |
|
0,5 – 0,4 |
75 – 65 |
|
2 – 3 |
|||
|
|
7 – 10 |
|
0,4 – 0,3 |
65 – 60 |
|
3 – 4 |
|||
|
|
11 – 20 |
0,3 |
|
|
60 – 50 |
|
4 – 6 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
254
Продолжение таблицы 5.12
1 |
2 |
|
|
3 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Недостатки: глубина шпуров лимити- |
||
|
|
|
|
|
|
руется шириной выработки, наблюдает- |
|||
|
|
|
|
|
|
ся большой разброс породы и поврежде- |
|||
|
|
|
|
|
|
ние крепи. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальная глубина шпуров, кото- |
||
|
|
|
|
|
|
рые можно пробурить lmax=0.5 B tq . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица составлена для ВВ с Р=350- |
||
|
|
|
|
|
|
380 см3 и диаметре патрона 32 мм. При |
|||
|
|
|
|
|
|
других значениях расстояние |
между |
||
|
|
|
|
|
|
шпурами определяется ах = а dx |
Px / 380 |
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Горизонталь- |
|
|
|
|
|
|
Применяется при ширине выработки не |
||
ный клиновой |
|
|
|
|
|
|
менее 5м. |
|
|
вруб |
|
|
|
|
|
|
Параметры вруба аналогичны одинар- |
||
|
|
|
|
|
|
ному вертикальному клиновому врубу. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Максимальная глубина шпуров, кото- |
||
|
|
|
|
|
|
рые можно пробурить lmax=0.5 Н tq . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Вертикаль- |
|
|
|
|
|
|
Применяется в выработках шириной не |
||
ный клиновой |
|
|
|
|
|
менее 3м в монолитных породах с >7 – |
|||
вруб |
|
|
|
|
|
8 при ℓш < 2 м. |
|
|
|
(одинарный) |
|
|
|
|
|
|
В породах с < 7 – 8 ширина выработ- |
||
с разрезными |
|
|
|
|
|
ки может составлять 2,5 м. |
|
||
шпурами |
|
|
|
|
|
|
Параметры вруба аналогичны одинар- |
||
|
|
|
|
|
|
ному вертикальному клиновому врубу. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Вначале взрываются заряды 1, 2, а |
||
|
|
|
|
|
|
затем остальные 3 – 8. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Вертикаль- |
|
|
|
|
|
|
Применяется в выработках шириной не |
||
ный клиновой |
|
|
|
|
|
менее 4м в породах |
с > 7 – 8 при |
||
вруб |
|
|
|
|
|
ℓш>1,7м. |
вспомогательного |
||
(двойной) |
|
|
|
|
|
|
Внутренние шпуры |
||
|
|
|
|
|
|
вруба бурятся под углом 50-600. Глубина |
|||
|
|
|
|
|
|
их 0,4-0,6 от глубины шпуров основного |
|||
|
|
|
|
|
|
вруба. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шпуры основного вруба бурятся под |
||
|
|
|
|
|
|
углом 65-750. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Взрываются вначале заряды 1 |
– 4, а |
|
|
|
|
|
|
|
затем 5–10. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
255
Продолжение таблицы 5.12
1 |
2 |
3 |
Клиновой |
|
Применяется в угольных забоях в |
боковой |
|
пластах мощностью 0,7-1,5 м |
вруб |
|
|
|
|
|
Клиновой |
|
Применяется угольных забоях в пла- |
централь- |
|
стах мощностью 0,7-1,5 м |
ный |
|
|
вруб |
|
|
|
|
|
Веерный |
|
Применяется в угольных забоях в |
вруб |
|
пластах малой мощности |
(одноряд- |
|
|
ный) |
|
|
|
|
|
Веерный |
|
Применяется в угольных забоях в |
вруб |
|
пластах малой мощности, если в |
(двухряд- |
|
нижней (или верхней) части пласта |
ный) |
|
находится более слабая пачка угля. |
|
|
По более крепкому углю бурятся |
|
|
несколько отбойных шпуров |
|
|
|
256
Продолжение таблицы 5.12
Щелевой |
|
а) < 6 |
Применяется в узких выработках с |
||||
вруб |
|
|
|
небольшой |
площадью поперечного |
||
|
|
|
|
|
сечения (В<1,8м) при большой вели- |
||
|
|
|
|
|
чине заходки в породах с различной |
||
|
|
|
|
|
крепостью. |
|
|
|
|
|
|
|
Образуется рядом (или несколькими |
||
|
|
|
|
|
рядами) шпуров, расположенных на |
||
|
|
|
|
|
одной линии на расстоянии до 300 мм |
||
|
|
|
|
|
друг от друга. |
|
|
|
|
|
б) > 6 |
Крайние в ряду шпуры должны |
|||
|
|
|
|
|
быть взрывными. Заряжаются шпуры |
||
|
|
|
|
|
через один. Взрываются одновремен- |
||
|
|
|
|
|
но. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Призматичес- |
|
|
|
Применяется в выработках сечением |
|||
кий вруб со |
|
|
|
||||
скважиной |
|
|
|
до 8м2 (В<3м) влюбых породах. В очень |
|||
или шпуром |
|
|
|
крепких породах необходим повы- |
|||
|
|
|
|
|
шенный расход бурения и ВВ на 1 м3 |
||
|
|
|
|
|
вруба. |
|
|
|
|
|
|
|
При использовании вруба в выработках |
||
|
|
|
|
|
большого сечения (S›8м2) |
обязательно |
|
|
|
|
|
|
применяются |
отбойные |
(вспомога- |
|
|
|
|
|
тельные) шпуры. |
|
|
|
|
|
|
|
Образуется четырьмя шпурами, распо- |
||
|
|
|
|
|
ложенными вокруг центрального шпура |
||
|
|
|
|
|
на одинаковом расстоянии. |
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние между центральным и ос- |
||
|
|
|
|
|
тальными врубовыми шпурами прини- |
||
|
|
|
|
|
мается 100-150 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
Центральный шпур, обычно большего |
||
|
|
|
|
|
диаметра и длины, не заряжается, явля- |
||
|
|
|
|
|
ясь начальной плоскостью обнажения. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Прямые |
|
|
|
|
|
|
|
врубы |
|
|
|
Параметры |
аналогичны |
призматиче- |
|
(крестовые, |
|
|
|
скому врубу. |
|
|
|
канадские) |
|
|
|
Достоинства: |
|
||
|
|
|
|
|
-глубина шпуров не зависит от сече- |
||
|
|
|
|
|
ния выработки; |
|
|
|
|
|
|
|
-простота бурения; |
|
|
|
|
|
|
|
-меньше отброс породы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
257
Продолжение таблицы 5.12
1 |
2 |
|
|
3 |
Спираль- |
|
Применяется в породах с > 6. |
||
ный ша- |
|
Шпуры (4-5 |
штук) располагаются по |
|
гающий |
|
спирали от центрального шпура. |
||
вруб |
|
Центральный шпур увеличенного диа- |
||
|
|
метра 60 – 100 мм или скважина, явля- |
||
|
|
ются начальной плоскостью иницииро- |
||
|
|
вания. |
|
|
|
|
Очередность |
взрывания соответствует |
|
|
|
порядковым номерам шпуров, поэтому |
||
|
|
разрушение идет как бы по спирали. |
||
|
|
Поэтому после каждого взрыва увели- |
||
|
|
чивается компенсационный объем вруба, |
||
|
|
получается вруб большего объема, что |
||
|
|
создает благоприятные условия для |
||
|
|
работы вспомогательных шпуров. |
||
|
|
Небольшое расстояние между шпу- |
||
|
|
рами создают сложность при размет- |
||
|
|
ке. |
|
|
|
|
№ |
|
Расстояние, м |
|
|
п/п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-2 |
|
0,1-0,15 |
|
|
1-3 |
|
0,15-0,2 |
|
|
1-4 |
|
0,2-0,3 |
|
|
1-5 |
|
0,3-0,4 |
При проходке шурфов небольшого сечения в слабых породах часто применяются щелевые врубы. Для этого в центре выработки бурятся три-четыре прямых врубовых шпура, которые заряжаются через один. Остальные шпуры являются оконтуривающими. Расстояния между оконтуривающими шпурами и линия наименьшего сопротивления могут изменяться в широких пределах и зависят от свойств породы и ВВ, а также от размеров выработки.
Иногда при проходке шурфов в слабых породах оконтуривающие шпуры не применяются. Бурятся всего два наклонных шпура, наклон которых выполняется в противоположные углы диагональной оси шурфа.
В крепких породах при проходке шурфов применяется пирамидальный вруб из четырех шпуров. Наклон шпуров выполняется не в сторону центра выработки, а в углы выработки.
Оконтуривающие шпуры не применяются. Для более
258
эффективного разрушения породы в центре выработки бурится шпур, но не заряжается.
5.13.3 Разметка шпуров
Разметка шпуров на плоскости забоя является ответственной операцией, т.к. от нее в значительной степени зависит эффект взрыва.
Поскольку плоскость забоя после очередного взрыва не ровная, то фактическая глубина шпуров может быть не одинакова.
Независимо от угла наклона шпуров и неровностей забоя, донная часть шпуров (кроме врубовых) должна заканчиваться на одинаковой глубине в массиве породы.
Разметка шпуров выполняется различными способами, принятыми на предприятии, проводящем взрывные работы.
Обычно по вертикальным маркшейдерским точкам (реперам) 1 устанавливается центр выработки и проводится вертикальная линия 4 (рис.5.109). От этой линии ведется отсчет расстояния между шпурами.
Рис.5.109 Разметка шпуров
1-маркшейдерский репер; 2- выс-тупающая точка; 3- горизонтальная линия; 4- вертикальная линия
По горизонтальным маркшейдерским точкам, разме -
щенным в боках выработки, устанавливается самая выступающая точка забоя 2. Эта точка сносится на почву выработки и там проводится горизонтальная линия 3.
При бурении шпуров, проходчик, дойдя до этой линии 3 прекращает бурение и таким образом донная часть всех шпуров будет заканчиваться на одной линии, т.е. глубина шпуров будет одинаковая.
259
5.14 Расчет шпуровых зарядов. Составление документации на проведение буровзрывных работ
Взрыванию зарядов взрывчатых веществ, предшествует разработка технической документации (проектов или паспортов БВР).
Проект составляется при проведении специальных взрывных работ, например на болотах, при ледоходе и др. Проект составляется также при проведении открытых выработок, когда в общую взрывную сеть предусматривается монтировать два или более скважинных, котловых или камерных зарядов, независимо от протяженности заряжаемой выработки (скважины, камеры), а также единичных зарядов в выработках протяженностью более 10 м.
На подземных работах проект составляется для взрывов, после которых требуется большее, чем обычно время для проветривания и возобновления работ.
Другие взрывные работы могут выполняться по пас-
портам.
Паспорт или проект буровзрывных работ является техническим документом, служащим для руководства бурильщикам при бурении шпуров и взрывникам при заряжании и взрывании шпуров.
Паспорт буровзрывных работ составляется по определенной форме на каждый проходческий забой. В процессе проходки паспорт корректируется с целью получения максимального эффекта разрушения пород.
Проект содержит все исходные данные, необходимые для выбора взрывчатых материалов и бурового оборудования, а также необходимые пояснения и расчеты и состоит из определенных разделов.
1 Выбор исходных данных
Дается оценка геологических и горнотехнических условий проведения взрывных работ (место проведения работ, обводненность, газоностность, наличие или отсутствие метана и взрывной пыли), а также характеристика выработки (наиме-
260
вание, форма, площадь сечения). Приводится характеристика пород (наименование, категория крепости согласно единой классификации по буримости и коэффициент крепости по шкале проф. М.М.Протодьяконова, сведения о трещиноватости и др.).
2 Выбор взрывчатых веществ
Взрывчатые вещества и средства инициирования выбираются в соответствии с естественными геологическими и гор- но-техническими условиями: крепость пород, обводненность забоя, наличие или отсутствие метана или взрывчатой пыли
(таблицы 5. 12 и 5.13).
Таблица 5. 12 Рекомендуемая область применения ВВ в шахтах и рудниках, не опасных по взрыву газа и пыли
Условия |
Коэффициент |
Наимено- |
Диаметр патронов, |
|
размещения |
крепости пород |
вание ВВ |
мм |
|
зарядов |
(по М.М.Про- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тодьяконову) |
|
|
|
Сухие шпу- |
До 12 |
Гранулит М |
Не патронировано |
|
ры на про- |
|
Гранулит АС-4 |
Не патронировано |
|
ходческих и |
|
Гранулит АС-4В |
Не патронировано |
|
очистных |
|
Аммонит 6ЖВ |
32(200-250г); |
|
работах |
|
|
36(300г) |
|
|
Более 12 |
Гранулит АС-8В |
Не патронировано |
|
|
|
Акванал АРЗ-8Н |
Не патронировано |
|
|
|
Детонит М |
28(150г);32(200г);36( |
|
|
|
Аммонал скальный |
250г) |
|
|
|
36,45 |
|
|
|
|
№3 |
|
|
Обводнен- |
До 12 |
Динафталит-200 |
32(200г);36(300г) |
|
ные шпуры |
|
Аммонит 6ЖВ в |
|
|
на проходче- |
|
полиэтиленовой |
|
|
ских и очи- |
|
оболочке |
60,90 |
|
стных рабо- |
|
Аммонал-200 |
32 |
|
тах |
|
|
|
|
|
Более 12 |
Детонит М |
28(150г);32(200г);36( |
|
|
|
Аммонал скальный |
250г) |
|
|
|
|
|
|
|
|
№1 |
28,32,36 |
|
|
|
Аммонал скальный |
|
|
|
|
№3 в полиэтилено- |
|
|
|
|
вой оболочке |
45,60,90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
261 |
|
Таблица 5.13 Рекомендуемая область применения предохранительных ВВ в шахтах, опасных по взрыву газа и пыли
|
Наименование |
Область и условия применения |
Класс |
ВВ |
|
ВВ |
|
|
|
|
|
|
Аммонит АП-5ЖВ |
Шпуровые заряды в сухих и мокрых породных |
III |
36мм(200-300г) |
забоях, опасных по метану, но не опасных по пыли. |
|
|
|
|
|
|
IV |
Аммониты Т-19, |
Шпуровые заряды в сухих и мокрых угольных и |
|
ПЖВ-20 |
смешанных забоях, опасных по взрыву метана и |
|
36мм(200-300г) |
пыли (кроме забоев, отнесенных к особо опасным), |
|
|
а также при вскрытии угольных пластов сотряса- |
|
|
тельным взрыванием. |
V |
Угленит Э-6 |
Шпуровые заряды в сухих и мокрых забоях шахт, |
|
36мм(200-250г) |
повышенно опасных по метану и опасных по пыли. |
VI |
Угленит 10П |
Шпуровые заряды в сухих и мокрых выработках |
|
|
угольных шахт и нишах лав, не отнесенных к особо |
|
|
опасным по метану, а также в выработках, прово- |
|
Патроны П-12ЦБ- |
димых по завалу и трещиноватому массиву, кроме |
|
восстающих выработок и верхних ниш лав. |
|
|
12М |
Шпуровые заряды в верхних нишах лав и в вос- |
|
36мм(200-250г) |
стающих выработках, особо опасных по метану. |
II |
Ионит |
Для взрывного перебивания деревянных стоек при |
|
посадке кровли, при ликвидации зависаний горной |
|
|
|
массы в углеспускных выработках, для дробления |
|
|
негабаритов |
При выборе ВВ следует учесть, что для взрывчатых веществ II класса, т.е. применяемых в подземных условиях, имеется ограничение по количеству ядовитых газов, выделяемых при взрыве.
Взрывчатые вещества, предназначенные для шпурового способа отбойки, должны обладать устойчивой и безотказной детонацией в зарядах диаметром 30-45 мм.
3 Выбор бурильных машин, бурового оборудования и инструмента
Выбирается способ бурения шпуров (вращательный, ударно-вращательный или ударно-поворотный) по физикомеханическим свойствам пород. При этом следует учесть, что вращательный способ бурения электросверлами применяется в породах с f=1-10, а ударно-поворотный способ (перфораторами) — в породах с f=6-20.
262