РГВ, Пилипец В.И. Часть 4

В шпуре деревянная планка (полуцилиндр) или воздушный промежуток поворачивается в сторону массива породы.

Рис.5.111 Конструкция зарядов при контурном взрывании

а- сплошной колонковый с деревянным стержнем и обратным инициированием; б- сплошной колонковый с воздушным радиальным промежутком; в- сплошной колонковый с радиальным зазором; г- сплошной колонковый с полуцилиндрами ВВ на деревянном полуцилиндре; д- рассредоточенный с полуцилиндрами ВВ на деревянном полуцилиндре 1-деревянная планка (или полу-

цилиндр); 2- патроны ВВ; 3- детонирующий шнур;4- ампулы с водой; 5- воздушный промежуток; 6- забойка; 7- центрирующие насадки;8- слабое ВВ; 9- цилиндрический контейнер

В шахтах, не опасных по газу, вместо патронов малого диаметра можно для оконтуривающих шпуров применять патроны обычного диаметра, помещая между ними деревянные фальшпатроны.

Для полного инициирования всего заряда вдоль шпура прокладывается детонирующий шпур (рис.5.111а,б).

Рассредоточенные заряды для контурного взрывания (рис.5.112) представляют собой полиэтиленовые шланги, заполненные пластмассовыми ампулами с взрывчатым веществом.

283

Рис.5.112 Рассредоточенные заряды

1- взрывчатое вещество; 2- полиэтиленовый шланг; 3- полиэтиленовый (картонный) вкладыш

Выпускаются заряды для контурного взрывания в виде отдельных патронов в пластмассовой оболочке с центрирующими кольцами (рис.5.113).

Рис 5.113 Заряд в пластмассовой оболочке

1- оболочка; 2- крышка; 3- кольцо; 4- взрывчатое вещество

Для взрывания в шахтах не опасных по взрыву газа или пыли применяются заряды из прессованных патронов взрывчатого вещества (рис.5.114), некоторые из которых снабжены устройством для фиксированного соединения патронов в заряд.

Рис.5.114 Заряды из прессованных ВВ для контурного взрывания

1- детонирующий шнур; 2- патрон ВВ; 3- цилиндрическая муфта; 4- фиксатор патронов; 5- ребра

Заряды для контурного взрывания из гранулированных взрывчатых веществ (рис.5.115) формируются в процессе пневмозаряжания

шпуров.

284

Рис.5.115 Заряды для контурного взрывания из гранулированных ВВ

1- воздушный промежуток; 2- заряд ВВ; 3- инертный вкладыш (деревянный брус); 4- труба; 5- смесь ВВ с пенополистиролом

При такой разновидности контурного взрывания при бурении контурных (оконтуривающих) шпуров необходимо особенно точно выдерживать их направление и глубину. Для разметки шпуров применяются специальные шаблоны, состоящие из трех металлических пластин, соединенных шарнирами.

На горизонтальной и вертикальной планках указываются номера шпуров. Перемещая планки в соответствии с номерами, на забое краской или тавотом наносятся метки.

Разметку два проходчика выполняют за 7-12минут в зависимости от размеров выработки и количества шпуров.

Предконтурные шпуры бурятся строго параллельно оси выработки и точно по границе зоны оконтуривающих шпуров.

Заряды в оконтуривающих шпурах взрываются в последнюю очередь.

При проведении подземных выработок расстояние между оконтуривающими шпурами принимается

а = 0,95 Wk ,

где Wк –линия наименьшего сопротивления, м.

Расход взрывчатого вещества можно определить из выражения

Q = q Lк Wк,

где q- удельный расход ВВ контурных зарядов,кг/м; Lк – длина контура выработки по бокам и кровле,м.

Удельный расход ВВ контурных зарядов определяется из выражения

q = (к1 – к2к3) Wк ,

285

где к1 и к2 – эмпирические коэффициенты, зависящие от расстояния между трещинами. По рекомендациям Л.И.Барона при расстоянии между трещинами 0,15 м принимается к1=0,4, к2=0, а при расстоянии между трещинами 1м и более – к1=0,98, к2=0,032; к3- показатель дробимости пород.

к3=67/f – 1,7.

При оформлении порталов тоннелей на крутых косогорах, при выполнении откосов над дорожными полками карьеров и дорог, обрушении потенциально неустойчивых массивов, отработке горизонтальных защитных слоев также применяется контурное взрывание с последующим оконтуриванием (так называемый метод завершающего контурного взрыва).

По проектному контуру или на некотором расстоянии бурятся контурные скважины (рис. 5.116), заряды в которых взрываются в последнюю очередь после взрыва зарядов в основных технологических скважин рыхления.

Рис.5.116 Схема расположения скважин при методе завершающего контурного взрыва

I и IIпоследовательность взрывания (соответственно технологические скважины рыхления и контурные скважины)

Глубина контурных скважин должна быть больше глубины скважин рыхления на 10 dз т. е.

L = Нsin l п 10 d з ,

где H- глубина скважины, м; lп - длина перебура скважин рыхления, м; α—угол наклона оконтуриваемой поверхности к горизонту, dз- диаметр заряда, м./4/.

Забойка верхней части контурных скважин повышает эффективность взрыва и предохраняет от разрушения массив в районе устьев скважин. Однако при горизонтальном напластовании с малой связью между пластами забойка способствует поднятию верхних пластов, что нежелательно.

Длина забойки или при ее отсутствии незаряженной

286

части скважины составляет

lз = h> 2 м,

где h - мощность зоны на вышележащем горизонте, нарушенной взрывами или вследствие интенсивного выветривания.

Расстояние между скважинами при контурном взрывании можно определить из выражения

а = 22 dз kзаж kгу,

где kзаж и kгу - соответственно коэффициенты зажима и геологических условий.

Коэффициент зажима принимается kзаж= 0,85 при полном зажиме (оконтуривание котлована и т. п.). При работе на косогоре или уступе при числе рядов скважин более трех принимается kзаж= 1, в этих же условиях, но при меньшем числе зарядов скважин kзаж =1,1.

Коэффициент геологических условий при отсутствии ярко выраженной системы напластований или трещиноватости принимается kгу = 1,0; при угле откола, равном 90° принимается kгу = 0,90; при угле откола 20—70° принимается kгу = 0,85; при горизонтальном залегании, а также при совпадении геологических плоскостей с щелью принимается kгу = 1,15.

Расстояние между контурными скважинами и скважинами рыхления по подошве определяется из выражения

ап = (10—20)dз.

Меньшее значение берется при вертикальном напластовании и в монолитных породах, большее—при горизонтальном напластовании.

При предварительном щелеобразовании расстояние между контурными скважинами принимается 0,6-0,9м, а при завершающем контурном взрывании – 0,9-2,1м.

Линейная масса заряда (плотность) ориентировочно может быть подсчитана по формуле

Q = 0.2n1 + 0,3, кг/м,

где n1 — расстояние между трещинами, м.

При предварительном щелеобразовании линейная плотность принимается от 0,3 до 0,7 кг/м, а при завершающем взрывании – 0,2-2,2 кг/м в зависимости от диаметра заряда и скважины.

287

Для контурного взрывания в скважинах применяются заряды-гирлянды из патронов аммонита (рис.5.117), линейная масса которых регулируется величи-

ной расстояния между патронами.

Рис. 5.117 Схема расположения гирляндных зарядов в контурных скважинах

а- с небольшой линейной плотностью зарядов ВВ; б-с повышенной линейной плотностью зарядов

Эффективность действия взрывной щели при контурном взрывании скважин достигается только при -

условии ее осушения от воды.

Контурное взрывание с предварительным оконтуриванием

Применяется в основном на открытых работах (так называемое - предварительное щелеобразование) в слабых породах с f < 4.

По проектному контуру уступа карьера бурятся контурные скважины диаметром до 100-160мм (или шпуры —на подземных работах) меньшего диаметра, чем основные технологические взрывные скважины рыхления.

Скважины заряжаются гирляндами из патронов аммонита диаметром 32мм через одну (рис.5.118).

Между контурными скважинами и технологическими рекомендуется размещать вспомогательный (буферный) ряд скважин, которые имеют диаметр одинаковый с технологическими, но располагаются на расстоянии в 1,4—1,6 раза меньшем и заряжаются сплошным зарядом в полиэтиленовой трубе. При этом диаметр трубы составляет 0,7 диаметра скважины, а масса заряда 50—60 % от основного./4/.

288

Рис.5.118 Схема расположения скважин при методе предварительного щелеобразования контурного взрыва

I и IIпоследовательность взрывания (соответственно контурные скважины и технологические скважины рыхления)

При проведении подземных выработок расстояние между соседними шпурами принимается равным 4-6 диаметрам шпуров с целью получения после взрыва щели между шпурами.

На остальной площади забоя выработки располагаются шпуры и заряды обычного диаметра.

Заряды в оконтуривающих скважинах (шпурах) взрываются в первую очередь за 50-100 мс до взрыва первой серии основных зарядов. Продукты взрыва, действуя на породу, не вызывают в ней сильных нарушений, а прорезают между шпурами (скважинами) тонкую щель. Эта щель является экраном, препятствующим прохождению в законтурный массив ударных волн и напряжений, возникающих при взрыве основных шпуровых зарядов.

5.16Разрушение негабаритов взрывом

Впрактике геологоразведочных работ часто приходится использовать взрывы для дробления крупных кусков породы (негабаритов) или валунов, мешающих проведению выработок на открытой поверхности (канав и шурфов) или прокладке дорог.

Вподземных условиях дробление крупных глыб осуществляется при разборке больших завалов, а также при проведении выработок по обрушенным породам, где пласт угля был ранее вынут.

Существует множество способов дробления негабаритов, в том числе механические, термические и электрофизические. Наибольшее распространение получили взрывные способы.

289

Способ накладных зарядов с использованием рассып-

ных, патронированных или пластичных взрывчатых веществ наиболее распространен в шахтах не опасных по взрыву газу и пыли и на открытой дневной поверхности.

Заряд (рис.5.119) помещается на поверхность негабарита и прикрывается забойкой (слоем породы) толщиной не менее 30-40 мм.

Рис 5.119 Схема расположения накладного заряда на негабарите

1- забоечный материал; 2-заряд ВВ; 3-зажигательная трубка или электродетонатор

Разрушение происходит в основном под действием только ударных волн, поэтому наблюдается значительный звуковой эффект и сильная ударная воздушная волна.

Массу накладного заряда взрывчатого вещества можно

определить по формуле Л.И.Барона

Q = q b c/ Квв К2лин ,

где q –удельный расход взрывчатого вещества, кг/м3; b и c – соответственно ширина и толщина негабарита, м; Квв-коэф- фициент, учитывающий количество ВВ (для аммонитов 1,0, для акватолов 1,4); Клин- поправочный линейный коэффициент, учитывающий неточности при измерении размеров негабарита. Принимается 1,3.

Удельный расход q взрывчатого вещества выбирается в зависимости от крепости породы f негабарита:

Масса накладного заряда также может быть подсчитана ориентировочно из выражения

Q = q V, кг,

где V-объем негабарита, м3.

290

При использовании любой из формул удельный расход взрывчатого вещества принимается:

q = 1,5-2,5 кг/м3 при дроблении негабарита на крупные куски;

q = 2,5-9 кг/м3 при дроблении негабарита на щебень. Если негабарит необходимо только отбросить в сто-

рону без дробления, заряд укладывается сбоку и в мягком грунте принимается q = 1,5кг/м3, а в скальном грунте - q = 2,0кг/м3; Если объем негабарита до 2 м3, то применяется один

заряд. При большем объеме используются 2-3 заряда.

Вшахтах опасных по взрыву метана и пыли, большие глыбы разрешается дробить накладными зарядами взрывчатого вещества, помещенными в полиэтиленовые сосуды с водой. Можно применять только специальные заряды или ВВ высокой предохранительности (патроны СП-1, угленит №5 и др.).

Вслучае если порошкообразное или патронированное взрывчатое вещество нельзя укрепить на поверхности негабарита, то иногда используются пластичные взрывчатые вещества типа акванит №2, акванит ЗЛ, акватит №16.

Эти взрывчатые вещества легко разминаются и ломаются, легко режутся ножом. Они могут удерживаться в приклеенном состоянии на негабарите до 12 часов, особенно если место крепления ВВ предварительно смачивается водой.

Опасная зона при дроблении негабаритов составляет не менее 300 м.

Способ кумулятивных накладных зарядов применяется при разрушении особо крепких негабаритов.

Кумулятивным (от латинского слова cumulatio— увеличивать, скоплять) называется повышенное в одном направлении действие взрыва заряда.

Явление кумуляции в 1864 году впервые обнаружено М. М. Вересковым и уже в 1865 г. было использовано капитаном Д. И. Андриевским при создании капсюля-детонатора./7/.

При взрыве заряда, имеющего в торцовой части выем -

291

ку, называемую кумулятивной (рис. 5.120) и инициируемого со стороны, противоположной выемке, продукты взрыва двигаются во все стороны, в том числе и к выемке. Подойдя к выемке, они как бы преломляются и, изменив свое направление, входят внутрь выемки. Сталкиваясь, продукты взрыва уплотняются и концентрируются вдоль оси выемки, приобретая огромную скорость и, образуя кумулятивную струю.

Рис. 5.120 Схема формирования кумулятивной струи

1-капсюль-детонатор; 2- промежуточный детонатор; 3- заряд ВВ; 4- кумулятивная выемка

Скорость движения кумулятивной струи превосходит скорость детонации заряда и достигает вблизи заряда величины 10 000, а иногда 30 000 м/с при давлении более 10000 МПа, что создает повышенное пробивное действие взрыва. Кумулятивная струя на некотором расстоянии от заряда при -

обретает максимальную плотность и скорость, а также наименьший диаметр.

Это место струи называется кумулятивным фокусом. По мере удаления от заряда за фокусное расстояние, диаметр струи увеличивается, скорость падает, струя рассеивается и пробивное действие уменьшается.

Кумулятивная выемка может быть сферической, конусной или в виде усеченного конуса.

В некоторых кумулятивных зарядах углубление покрывается облицовкой из металла толщиной 1/30 диаметра кумулятивной выемки для увеличения пробивного действия, так как под действием продуктов взрыва на облицовку часть металла образует металлическую кумулятивную струю, воздействующую с большей энергией на преграду.

Для ведения работ на дневной поверхности выпускаются кумулятивные заряды: ЗКП и ЗКН.

292