Тема: Параметры буровзрывных работ. Выбор типа вв и средств инициирования.

Буровзрывные работы должны обеспечивать заданное разрушение и дробление горной породы при оптимальном числе шпуров и расходов ВВ на заходку (цикл). Перед началом взрывных работ необходимо выбрать и рассчитать следующие параметры: тип ВВ, удельный расход ВВ, среднюю глубину шпуров, предварительный расход ВВ на заходку, число шпуров на забой, массу заряда ВВ, в шпурах, длину забойки, объём работ по бурению шпуров и фактический расход ВВ на заходку.

Тип ВВ выбирают в зависимости от крепости горной породы, опасности шахты (выработки) по газу или пыли, обводненности забоя. В крепких породах необходимо применять ВВ с повышенной бризантностью и работоспособностью, а в породах средней крепости – с пониженной бризантностью и работоспособностью.

СИ – средства инициирования ВВ тоже выбирает исходя из условий и пылегазового режима предприятия.

Огневой и электроогневой способы инициирования допущены для применения на дневной поверхности, а также в шахтах не опасных по газу или пыли. Огневой способ применяют при наклоне выработок до 30⁰ и в условиях, не затрудняющих отход взрывника в укрытие. В выработках наклоном свыше 30⁰ или при наличии препятствий на пути отхода взрывника в укрытие применяют электроогневой способ инициирования.

В шахтах не опасных по газу и пыли применяют электродетонаторы непредохранительные мгновенного действия ЭД-8Ж, а для шахт опасных по газу или пыли предохранительные ЭД короткозамедленного - (ЭД К3) и замедленного (ЭД 3Д) действия. Электродетонаторы: ЭДКЗ-ОП (снаружи гильза покрыта слоем пламегасителя).

ЭДКЗ-ПМ-7серий замедления, ЭДКЗ-П-5 серий замедления ([2] с.33) – гильзы окрашены в разные цвета.

Удельный расход ВВ – (расход ВВ на 1м² пароды в массиве) принимают по таблице или определяют империческим путем. Ориентировочно удельный расход ВВ можно рассчитывать по формуле профессора Н.М.Покровского

q=q₁ FU₁L [кг/м³]

где q₁=0,1f – нормальный удельный расход ВВ [кг/м³], зависящий от крепости породы;

f – коэффициент крепости породы по шкале профессора М.М.Протодяконова.

F=1,1-1,4 – коэффициент структуры породы, зависит от характеристики пород.

U₁ – коэффициент зажима горной породы (при двух обнаженных плоскостях принимают = 1,2-1,5; при одной обнаженной поверхности рассчитывается U₁= 6,5/ √S где S-площадь поперечного сечения выработки в проходке [м²]. Е-коэффициент работоспособности ВВ, определенный по формуле Е=380/р где р-работаспособность применяемого ВВ ([2]. с.28)

Средняя глубина шпуров

L=V/(n*nc*ή) (м)

Где V-месячная скорость проведения выработки (м) n - число рабочих суток в месяц (21,22,30) n_с - число циклов (заходок) в сутки ή – КИШ ή= l₃/l глубина заходки, глубина шgура. В крепких породах ή= 0,7-0,8. В породах средней крепости ή= 0,8-0,9. В породах мягких ή= 0,9-0,95.

Предварительный расход ВВ на заходку (цикл)

Q=qS*l* (кг)

(3)

Число шпуров на забой (предварительная)

N=12,7 qs/(d²pk) (шт.) (4)

Где: d-диаметр патрона ВВ. Непредохранительные ВВ 32,36 мм предохранительного ВВ 36мм. Р - плотность ВВ в патроне г/см³. К - коэффициент заряжения шпуров ((л2) с 28)

К=0,3/0,85 К=L_з/Lш

L_{з -} – длинна заряда (непредохранительного ВВ -180-200 мм , предохранительного -250 мм ₎

Lш –длинна шпура ;

После этого выбирают тип вруба и схему расположения шпуров в забое. При электрическом способе взрывания зарядов ВВ устанавливают серии электродитонаторов, их число и схему соединения принимают тип взрывной машинки (прибора).

Среднюю массу заряда на шпур определяют по формуле: Qсp=Q/n (кг) (5)

Тогда число патронов ВВ в заряде (шпуре) будет равно n_n=Qср/gn (6),

где gn – масса патронов ВВ (кг) (предохранительных 300гр.,непредохранительных 200 и 250гр)

При целом числе патронов заряд в шпуре составляет Q_з = gn* n_n (кг) (7)

Длина забойки. Для шахт опасных по газу или пыли необходимо делать проверку величины забойки в самом коротком шпуре или шпуре с максимальной массой заряда по условию: l_заб = lш-l₃≥0,5м (м) (8)

Где lш – длина шпура (м)

l₃=l_n*n_n –(м) длинна заряда

l_n – длина патрона ВВ (м)

Масса глины для запирающей забойки равна q₃=3.14*r² l_раб j (кг) (9)

Где r – радиус шпура (дм) (41,43мм 0,41, 0,43дм)

l_раб - длина забойки (дм) j - плотность глины (кг/дм³) (1,8-2,2г/см³)

Для определения общего расхода глины = Q_заб = велечину запирающей забойки q необходимо умножить на число шпуров на заходку = N

Q_заб = q* N (кг) (10)

Расчет необходим, поскольку дает объективную оценку и основу для уверенного выбора основных параметров буровзрывных работ (БВР).

Расчетные параметры БВР обязательно проверяют путем производства нескольких опытных взрывов, на основании которых в паспорт БВР вносят карективы по N и Q. Опытные взрывания актируют.

Фактический расход ВВ на заходку (цикл)

Q_ф = N₁ Q₃ + N₂ Q₃²+ N₃ Q₃³+ N₄ Q₃⁴ (11)

Где: N_1, N_2, N_3, N₄ - число шпуров с одинаковыми зарядами

Q₃¹+ Q₃²+ Q₃³ +Q₃⁴– масса заряда в отдельной группах шпуров (врубовых, вспомогательных, предконтурных, оконтуривающих).

На результат взрыва оказывают влияние удельный расход ВВ (1₁), число шпуров (4) и расстояние между ними.

Объем работ по бурению шпуров.

После установления окончательного числа шпуров в забои определяют суммарную длину всех шпуров (объем работ по бурению шпуров на цикл).

∑ l_ш*ц= N₁ l ¹_ш + N₂ l² _ш+ N₃ l³ _ш+ N₄ l⁴ _ш (м)

Где: N_1, N_2, N_3, N₄ - число шпуров одинаковой длиной;

l¹ _ш , l²_ш, l³_ш, l⁴_ш– длина шпура в группах (врубовых, вспомогательных, предконтурных, оконтуривающих) (м)

В смешанных забоях, объем работ по бурению шпуров на цикл определяют отдельно по углю и пароде.

Тема: Паспорт БВР, его составные части и значения. Опытное взрывание.

Паспорт буровзрывных работ (БВР) – технический документ, являющийся технологической схемой производства бурения и заряжания шпуров, а также инициирования зарядов ВВ.

БВР в шахтах производят по паспортам БВР. Отступления от паспорта БВР или ведения работ с их нарушением может привести к уничтожению материальных средств (ценностей) и даже человеческим жертвам.

Паспорт БВР разрабатывают в соответствии с требованиями Единых правил безопасности при взрывных работах, журнальных постановлений Госчертехнаузора СССР и дополнительных мероприятий, обеспечивающих безопасность взрывания.

Паспорт БВР составляет начальник участка, согласовывает его с начальником участка ВТБ. Начальником участка ВР, а утверждается главным инженером шахты.

Паспорт БВР оформляют на типовом бланке не менее чем в трех экземплярах (1 – находится у начальника участка, 2 – у начальника ВР, 3 – в забое выработки, наклеенной на фанере и закрыт полиэтиленовой пленкой). Бланки необходимо заполнять разборчиво темными чернилами.

Паспорт БВР содержит показатель: таблицу с характеристикой шпуров; схему расположения шпуров и полиэтиленовых сосудов с водой; таблицу с параметрами водораспылительных завес; схему проветривания забоя, постов оцепления и мест укрытия взрывника и рабочих при производстве взрывных работ; дополнительные требования по безопасному ведению взрывных работ; сведенья об опытных взрывания; список лиц, ознакомленных с паспортом БВР под роспись.

Показатели содержат сведения об опасности шахты и выработки по газу и пыли, площадь поперечного сечения выработки проходки, коэффициент крепости парод, тип и расход применяемого ВВ на цикл, тип и расход забойки на цикл, подвигания забоя за взрыв, время проветривания забоя после взрывания и др.

Характеристика шпуров содержит сведения об их длине, величине заряда в каждом шпуре, углах наклона, типе средств инициирования, длине забоя и приемах взрывания. Шпуры с одинаковой характеристикой записывают в одну строку. Если же шпуры отличаются хотя бы одним показателем то каждый из них записывают раздельно. Проставляют углы наклона шпуров к плоскости забоя в проекции горизонтальной и вертикальной (боковой). В связи с этим не должно быть нулевых или малых углов (5⁰10⁰). Как правило принимают углы 90⁰ 85⁰ 80⁰ и т.д .

Приемы взрывания обозначают цифрами 1,2,3. В забоях, проводимых по однородным породам, применяют, как правило один прием, а по смешанным – два - три (при раздельной выемке угля и породы)

Схемы расположения шпуров и полиэтиленовых сосудов с водой выполняются в трех проекциях в масштабе 1: 50 при площади поперечного сечения выработки до 14м² в проходке, и 1:100 при площади поперечного сечения >14м² . Надо правильно заполнить таблицу « Параметры водораспылительных завес» с указанием расхода воды в забои, числа и вместимости сосудов, потребности ВВ и С.И. для распыления воды. На схеме в двух проекциях показывают расположения сосудов с водой и туманообразователей.

Схема проветривания забоя, постов оцепления мест укрытия мастера – взрывника и рабочих при взрывных работах выполняют без масштаба. Условными обозначениями указывают места выставления постов и место нахождения мастера – взрывника при взрывании шпуров: «+» место взрыва заряда ВВ, «В» - мастер – взрывник, «П» пост «Л» люди, «Х» предупредительный знак о ведении ВР, «Г» места замера газов; Ж – туманообразователи. Указывают расстояние от места взрывания до каждого условного обозначения.

Дополнительные требования по безопасному ведению взрывных работ содержат перечень специфических условий ведения взрывных работ.

Сведения об опытных взрываниях содержат даты их проведения и фамилии лиц, принимавших участие в проведении этих взрывов. Опытные взрывания (не менее 3) проводит комиссия в составе начальника участка ВР (его заместителя), начальника участка (его заместителя), на котором ведутся опытные взрывания, горного мастера участка вентиляции и техники безопасности, мастера – взрывника и бригадира добычной (проходческой) бригады.

В ходе опытных взрываний уточняют число и расположения шпуров, и глубину, величину заряда и другие параметры. Каждое опытное взрывание должно выполнятся в строгом соответствии с требованиями ПБ. Результаты опытных взрываний оформляют актом, подписанным членами комиссий. Его хранят вместе с паспортом буровзрывных работ. На основании акта уточняют паспорт буровзрывных работ.

Паспорт БВР считают отработанным, если он обеспечивает минимальные трудовые и стоимостные затраты, отнесенные к первой проведенной выработке или КММ отбитой горной массой.

Список лиц, ознакомленных с паспортом БВР, включает рабочих и ИТР участка, связанных с производством буровзрывных работ в данном забое, с указанием фамилии, должности, (профессии), рабочего номера, даты ознакомления.

В соответствии с ПБ разрешается проводить опытные взрывания для соотваления паспорта БВР, взрывания негабаритных кусков угля или породы и взрывания с целью доведения сечения выработок до проектных размеров, удаление навесов, выравнивание забоя, ликвидацию отказов, подрыву почвы выработки, расширение выработки при ее ремонте.

При изменении горно – геологических или горнотехнических условий паспорта БВР должен быть пересмотрен и утвержден заново.

Тема: Способы взрывания и средства инициирования зарядов ВВ.

Заряд – определенное количество ВВ (кг), подготовления к взрыву.

Для взрыва ВВ необходимо приложить извне некоторое количество энергии (начальный импульс). Взрывчатые вещества, предназначены для возбуждения взрыва, называют инициирующими.

По чувствительности их разделяют на первичные и вторичные. Первичные (Азид свинца, гремучая ртуть). Вторичные (гексоген, ТЭН, тетрил). Они легко взрываются от пламени, искры, удара.

Средства, при помощи которых передаются на начальный импульс заряду ВВ, называют инициирующими – СИ – средства инициирования.

В зависимости от применяемых средств инициирования различают: огневой, электроогневой, электрический способы инициирования и инициирование с помощью детонирующего шнура.

При огневом способе к средствам инициирования относят: капсулы – детонаторы, огнепроводной шнур и средства зажигания огнепроводного шнура.

Капсюль – детонатор (КД) служат для создания начального заряда ВВ. Капсюль - детонатор представляет собой бумажную гильзу или стольную (1) диаметром около 7мм и длиной до 50мм, заполненную 2/3 зарядом первичного (3) и вторичного (5) инициирующего ВВ. Со стороны свободной части гильзы заряд (закрыт) прикрыт чашечкой (4) с отверстием (2). Для усиления инициирующего действия донышка каждая – детонатора имеет колугитивное углубление (6). Промышленность выпускает коксюле – детонаторы КД – 8Б и КД – 8С соответственно в бумажных и стальных гильзах. Обращаться с КД необходимо весьма осторожно.

РИСУНОК

Огнепроводный шнур (ОШ) – служит для передачи пучка искр от источника воспламенения к коксюль – детонатор. Огнепроводный шнур состоит из пороховой сердцевины (1) – 5 – 6г на 1м, помещенной в хлопчатобумажные или льняные оттенки (2), покрытые асфальтированной или пластиковой оболочкой (3). Между оттенками расположены слои асфальта (4). Параховой сердцевины проходит направляющая нить (5). Диаметр ОШ около 6мм, нормальная скорость горения 10мм/с. Промышленность выпускает огнепроводные шнуры бухтали по 10м следующих марок: ОША – асфальтированный; ОШЭ – экструзионный. Все ОШ водонепроницаемы, поэтому их принимают как в сухих, так и в обводненных забоях.

РИСУНОК

К средствам зажигания огнепроводного шнура относят: зажигательный фитель, зажигательные свечи и зажигательные трубки.

Зажигательный фитель – шнур из хлопчатобумажной или льняной сердцевины, пропитанной раствором кашевой селитры и норушкой хлопчатобумажной. Диаметр штатива 8мм. Скорость горения 10мм в минуту.

Зажигательная свеча – горячий зажигательный состав, размещенный в бумажной гильзе. Воспламеняется в результате трения о прочные пластинки. Время горения свечей: 1,2,3, в минуту (соответственно одна, две, три цветные полосы на гильзе). При горении свечи, пламя красного цвета (красноватого), и за 15с до конца его горения – ярко зеленого цвета.

Зажигательный патрон – 3П-Б представляет собой бумажную гильзу, донышко которой состоит из зажигательной смеси (пороховая машина). В патрон (5марок) в зависимости от его диаметра помещают 7 – 37 отрезков ОШ. Один свободный отрезок длиной 20 – 25см поджигают при взрывании.

К средствам электроогневого инициирования относят капсюли – детонатора (КД), огнепроводной шнур (ОШ) и электрожигательные патроны (ЭЗП) КД и ОШ также, как и при огневом взрывании.

При олектроогневом способе инициирования капсюль – детонатор взрывается от искр огнепроводного шнура, зажженного электровоспломеняемой, который размещен в электрозажигательной трубке или патроне. Электрозажигательные трубки ЭЗТ – 2 применяют для зажигания одного отрезка ОШ, а для большого числа отрезков они используют зажигательный патроны 3П – Б.

В зажигательных патронах в пороховую лепешку вставлена электрическая спираль.

Огневой и электроогневой способы инициирования допущено в шахтах, неопасных по газу и пыли. Огневой способ применяется при наклоне выработки до 30⁰ и в условиях, не затрудняющих отход взрывания в угольнике. В выработках с наклоном с выше 30⁰ или при наличии препятствий на пути отхода взрывника в укрытие применяют электрический способ инициирования.

К средствам электрического инициирования относятся электродитонаторы, проводники и источники тока.

Электодитонатор (ЭД) представляют собой соединения капсюля – дитанатора с электовоспломиняемым в одной гильзе. Электродитонаторы бывают мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия. Их наружный диаметр около 8мм, длина 70 – 80мм.

Электродитонатор мгновенного действия представляет собой капсюль – детонатор, снабженный электровоспломиняющими, который состоит из двух медных проводков (1) в пластиковой изоляции, пластиковой пробки(2), мостика наливания (3) помещенного в воспломенительный состав (4).

РИСУНОК

Электровоспломенитель закрепляет гильзе вокруг пластиковой пробки (2), через которую проходит провода. В ЭД короткозамедленного действия (ЭДКЗ) и замедленного действия (ЭДЗД) между электровоспломенителями и первичным инициатором размещен замедляющий состав (5). Электрическое сопротивление ЭД составляет 1,8 – 4,2 Ом.

Промышленность для шахт неопасных по газу и пыли выпускает непредохранительные детонаторы ЭД мгновенного действия: ЭД – 8Ж а для шахт опасных по газу и пыли, предохранительные электродитонаторы мгновенного действия ЭДКЗ – ОП (снаружи покрыта гильза слоем пламегасителя)

РИСУНОК

Предохранительные электродетонаторы марки ЭДКЗ – ПМ – изготовляют 7 серий замедления, а марки ЭДКЗ – П - 5серий замедления. Номер серии замедления указан на метелической бирки, прикрепленной к электродитонаторным проводам. Кроме того, дно и боковая поверхность гильзы окрашена эмалью в различные цвета:

Тип электродитонатора	Номер серии замедления на бирке	Цвет окраски	Высота окраски на боковой поверхности от дна гильзы (мм)	Время замедления (м/с)
ЭДКЗ - ОП	ОП			4
ЭДКЗ - ПМ	1ПМ 2ПМ 3ПМ 4ПМ 5ПМ 6ПМ 7ПМ	Черный Красный Не окр. Зеленый Желтый Белый Синий	10	15 30 45 60 80 100 120
ЭДКЗ - П	1П 2П 3П 4П 5П	Черный Красный Не окр. Зеленый Желтый	15	25 50 75 100 125

Электродитонаторы короткозамедленного действия служат для инициирование отдельных зарядов ВВ или групп через малые промежутки его отдельной последовательности, которая устанавливается паспортом БВР. Запрещается совместное использование электродетонаторов ЭДКЗ – ПМ и ЭДКЗ – П.

Не предохранительные электродитонаторы замедленного действия изготовляют 9 серий замедления: 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2; 4; 6; 8; 10с.

Проводники (электровзрывная сеть) служат для подвода электрической энергии от источника тока к электродитонаторам. Они состоят из воспломенительных (электродитонаторных), соединительных и магистральных родов. Воспломенительные провода медные, диаметром не менее 0,52мм и длиной 1 – 4м. Соединительные провода служат для соединения воспломенительных проводов между собой или с магистральными проводами, а магистральные провода – для соединения всей сети с источников тока. Магистральные провода должны иметь медные жилы площадью сечения не менее 0,75мм², и длину, равную расстоянию от забоя до укрытия взрывника (для подготовительных забоев шахт – не менее 75м, для лав не менее 50м). Провода имеют пластиковую изоляцию, что позволяет применять их в сухих и в обводненных забоях.

Источники тока

На угольных шахтах при электрическом способе взрывания в основном применяется взрывные приборы, ПИВ – 100М, КВП – 1/100М и взрывные машинки КПМ – 3 и ВМК – 500, у которых источником тока является маломощные генераторы с ручным приводом. Наибольшее применение в шахтах, в том числе и опасных по газу и пыли получил переносной конденсаторный взрывной прибор ПИВ – 100М, предназначенный для взрывания до 100 последовательно соединенных электродитонаторов. Он отличается от других переносных приборов наличием омметра, который служит для проверки исправности взрывной сети и измерения сопротивления.

Максимальное сопротивление взрывной цепи 320Ом. Сила тока не менее 1А, напряжение 600В, масса прибора 2,7кг, размеры 195X126Х95 мм.

На шахтах, опасных по газу и пыли, для контроля допустимого сопротивления взрывной цепи и проверки отдельных ее элементов применяют также испытатель взрывной светодиодный ВИС – 1 (размеры 135Х65Х40 мм масса 0,3кг).Для проверки целостности нихромового мостика электродетонатора применяют пьезоэлектрический прибор ВИО – 3.

Электрический способ инициирования является самым распостраненым в угольной промышленности и единственным на шахтах, по газу и пыли. Это объясняется следующими достоинствами: большая безопасность работы для взрывника, так как взрывания происходит из укрытия; возможность создания интересов между взрывниками. К недостаткам относятся опасность в отношении блуждагонных токов, сложность выполнения работ, необходимость расчета электровзрывной сети.

Инициирование с помощью детонирующего шнура.

Детонирующий шнур служит для передачи детонации от капсюля – детонаторов или электродитонаторов к заряду ВВ. Детонирующий шнур (ДШ) имеет сердцевину из высокобризантного ВВ. Оболочка шнура выполнила из трех хлопчатобумажных слоев с водонепроницаемые покрытием. Цвет шнура красный, диаметр около 6мм, скорость детонации до 7тыс. м/с.

Инициирование детонации шнуром применяют при массовых взрывах и только в шахтах, не опасных по газу и пыли. Достоинства способа: возможность взрывания неограниченного количества заряда, простота выполнения работ по подготовке взрывной цепи. Недостатки: невозможность контроля исправности цепи перед взрывом, высокая стоимость ДШ.

Тема: Методы взрывных работ. Метод шпуровых зарядов, скважинных, котловых, камерных, накладных зарядов. Контурное взрывание.

При подготовке горной массы взрывным способом на карьерах применяют следующие методы взрывных работ:

Метод шпуровых зарядов на карьерах

Шпуровые заряды

1. Мелкошпуровый заряд (глубиной 0,5 – 3м) сплошной заряд.

2. Глубокими шпурами (глубина 3,10м) при высоте уступа сплошной, рассредоточенный и до 10м каплавой заряд.

РИСУНОК

На карьерах шнуровой метод применяют при разработке залежей небольшой мощности пластов один полтора метра (max 10м h_уст).

При разработке ценных строительных материалов (мрамор, гранит) когда нужно сохранить структуру полезного ископаемого или не допустить излишнего измельчения, при селективной разработке руд и нерудных ископаемых, при проходке подготовительных выработок (шурфов, штолен, камер) при подготовке уступов.

Достоинства – относительное равномерное парод: размер не превышает 45см.

Недостатки – большая трудоемкость.

Метод скважинных зарядов.

Скважинные заряды сплошной, рассредоточенный – при высоте уступа больше 5м и котловой заряды.

Породы дробят взрывом удлиненных зарядов ВВ в скважинах пробуренных в массиве в один, два и более рядов.

Скважины вертикальные и наклонные

РИСУНОК

Достоинства метода: возможность одновременного взрывания неограниченно го количества горной массы.

Котловые заряды

(шнуры и скважины) - при высоте уступа более трех метров. Сплошной и рассредоточенный заряды.

Котловые заряды применяется в том случае, когда при заданной глубине шнура (скважины) расчетный заряд не размещается; когда при пологом откосе уступа завышено сопротивление по подошве или при сложной структуре взрываемых пород.

РИСУНОК

Заряд размещают на уровне или > на5%. Недостатки методов: неравномерность дробления и образования закосов в уступе.

Метод камерных зарядов (рыхления)

Малокамерные заряды - заряды закладываются в рукава с сечением 20х30мм 30х30Си С=<5м. – для образования уступа при Л.Н.С не более длины рукава;

Камерные заряды. Шурфы и штольни с минными камерами - при высоких уступах и массовом обрушении парод.

Рыхление пароды производится взрывом сосредоточенных зарядов большой массы, помещенных в специальные камеры – горные выработки

РИСУНОК

Достоинства: возможность одновременно взрывать большое количество горных парод не применяя буровое оборудование. Недостатки – трудоемкость значительный сейсмический эффект, неравномерность дробления. На строительстве ж/д. дорог, шоссейных дорог.

Одноярусные и однорядные расположения и двухрядные расположения камер

РИСУНОК

Многоярусные камерные заряды целесообразно применяют при высоте уступа более 30м.

Накладные заряды. РИСУНОК

Метод накладных зарядов. Для разрушения негабаритов. Достоинства – простота работ в самых трудных условиях при отсутствии буровой техники. Опасные зоны 400м – недостаток (валуны, мерзлый грунт, негабариты)