4.2.4. Выбор буровых машин и бурового инструмента

В зависимости от коэффициента крепости пород, длины шпуров и площади поперечного сечения выработки выбирается тип буровой машины, производится подбор к ней буровых штанг и коронок (резцов) (таблицы Г.1, Г.2 и Г.3 Приложения Г).

Приводится техническая характеристика принятой буровой машины, описываются принятые буровые штанги и коронки (резцы).

4.2.5. Установление длины заходки

Установление длины заходки (l_зах), планируемого коэффициента использования шпуров (КИШ) (η), определение глубины шпуров (l_ш) и объема (V) взрываемой горной массы выполняется в следующей последовательности.

Длина заходки должна обеспечивать нормативную (или требуемую) скорость (U) проведения выработки, поэтому определяем ее по следующей формуле:

, м

где V_мес – месячная скорость проведения выработки, м/мес;

Т_ц – продолжительность проходческого цикла при проведении выработки буровзрывным способом (как правило, принимается кратной продолжительности смены, равной 6 ч.);

n_дн – количество рабочих дней проходческой бригады в месяц (25дн.)

Т_сут – количество часов работы проходческой бригады в сутках по проходке горной выработки (как правило, при буровзрывной технологии принимают Т_сут= 24ч.)

Если скорость проведения выработки неизвестна, то длину заходки устанавливают следующим образом:

• для забоев полевой выработки с одной открытой поверхностью принимается по табл.3 приложения 2 /II/ в зависимости от S_вч и f;

• для пластовых выработок она должна быть, согласно § 229 ЕПБ ВР, не более 2,0м;

• при проведении вентиляционных штреков вслед за лавой она должна быть равна суточному подвиганию забоя лавы.

Принятая величина l_зах должна быть краткой (по возможности) шагу крепи.

Значение коэффициента использования шпуров (η) принимается в зависимости от коэффициента крепости породы и площади поперечного сечения выработки. В забоях с одной открытой поверхностью КИШ обычно принимают равным 0,80...0.85, а с двумя – 0,90...0,95.

Глубину шпуров, кроме врубовых, определяют по формуле:

Глубину врубовых шпуров принимают в зависимости от крепости породы на 0,1 - 0,3 м больше.

Объем взрываемой горной массы определяют по формуле:

_.

4.2.6. Порядок расчета параметров взрывных работ

4.2.6.1. Расчет для забоев с одной открытой поверхностью

4.2.6.1.1. Расчет для полевой выработки

а) Определяют удельный расход по формуле профессора Н.М. Покровского:

,

где - удельный нормативный расход ВВ;

f – коэффициент крепости пород по шкале профессора М,М, Протодьяконова;

s – коэффициент текстуры породы (при вязких упругих S=2; с мелкой трещиноватостью S=1,4; со сланцевым залеганием и с напластованием, перпендикулярным направлению шпура S=1,3);

V – коэффициент зажима пород,

,

е = 380 / Р_ВВ – коэффициент, учитывающий работоспособность ВВ;

380 см³ – работоспособность 62%-ного динамита, принятого Н.М. Покровским за эталонное ВВ;

Р_ВВ – работоспособность ВВ, принятого для ведения взрывных работ, см³.

б) Отпределяют расход ВВ на заходку:

;

в) Расчитывают число шпуров на забой:

,

где _ВВ – плотность ВВ, кг/м³;

d_п – диаметр патрона (заряда) ВВ, м;

k_зап – коэффициент заполнения шпура взрывчатым веществом (принимается по данным практики, k_зап = 0,4…0,6);

г) Находят массу шпуровых зарядов:

q_ш.р = Q_зах.р. / N;

д) Определяют количество патронов на шпур:

n_п = q_ш.р / q_п ,

где q_п – масса одного патрона ВВ, кг.

Довольно часто при делении расчетной массы шпурового заряда на массу патрона получается не целое количество патронов ВВ в шпуре. В связи с тем, что резать патроны ВВ при заряжании шпуров не разрешается, необходимо округлять найденное значение до целого количества n_п.ут, а затем уточнять массу шпурового заряда:

.

Если q_ш.ут отличается от q_ш.р более чем на 5%, то следует скорректировать количество шпуров, сохранив расчетный расход ВВ на заходку, т. е.

N_ут= Q_зах.р. / q_ш.ут .

е) Уточняют расход ВВ, кг, на заходку:

.

4.2.6.1.2. Особенности расчета для смешанного забоя

Расчет параметров для забоев пластовых выработок с одной открытой поверхностью, т. е. проводимых с совместной выемкой угля и породы, осуществляют по этой же схеме, учитывая следующее:

• отдельно рассчитывают q и все другие параметры для угольного пласта, верхней и нижней породной подрывки;

• при определении параметра q за S_вч принимают общую площадь сечения выработки, а не площадь угольного забоя или породных подрывок;

• за коэффициент f принимают крепость той части горного массива, для которой выполнятся расчет (угля, пород верхней и нижней подрывок).

4.2.6.2. Расчет для забоев с двумя открытыми поверхностями

4.2.6.2.1. Расчет для пластовых выработок

а) Определяют удельный расход ВВ по формуле профессора М.М. Протодьяконова:

,

где f_п – коэффициент крепости пород подрывки;

Рис. 1. Расчетная схема для определения параметров БВР в пластовом штреке:

а – поперечное сечение штрека; б, в , г – продольное сечение штрека со схемой расположения шпуров по углю и породе, с расположением шпуров по породе (выемка угля на участке заходки уже произведена) уголь и порода вынуты (на рисунке показаны стаканы)

В_п – ширина породной подрывки, м, определяется графически на эскизе поперечного сечения выработки (см. рис. 1), параллельно опережающей полости на среднем расстоянии от нее до контура выработки;

е ^-1 = 525 / Р_ВВ – коэффициент, учитывающий работоспособность ВВ;

525 см³ – работоспособность 93%-ного динамита, принятого М.М. Протодьяконовым за эталонное ВВ;

k – коэффициент увеличения расхода ВВ для более мелкого дробления породы (при погрузке породы тяжелыми погрузочными машинами 1-ППН-5 следует принимать k = 1…1,1, а при погрузке более легкими машинами или машинами типа нагребающие лапы – k = 1,2…1,3).

б) Определяют объем породы, разрушаемой за одно взрывание по верхней и по нижней подрывке

V_зах=l_захS_п,

где S_п – площадь подрывки, м².

в) Определяют расход ВВ на одну заходку (по каждой подрывке):

;

г) Определяют массу заряда одного шпура и округляют до значения q_ш.ут, кратного массе одного патрона:

q_ш = _ВВl_шk_зап πd_п² / 4,

где _ВВ – плотность ВВ, кг/м³;

д) Определяют количество шпуров по каждой подрывке и округляют до целого:

N= Q_зах / q_ш.ут

е) Уточняют расход ВВ по каждой подрывке и общий рсход ВВ:

_.

4.2.6.2.2. Особенности расчета для забоев лавы с машинным врубом

а) Определяют длину заходки(см. рис. 2), которая численно равна длине бара врубовой машины l_вр (стандартные длины врубов 1,6; 1,8 и 2,2 м).

Глубина шпуров

l_ш = l_зах / η = l_вр / η .

Рис. 2. Схема к расчету зарядов для забоя лавы:

1 – зарубная щель; 2 – подшашки

б) Определяют удельный расход по углю по формуле Протодьяконова для забоев с двумя открытыми поверхностями (см. 4.2.6.2.1 а).

в) Определяют расход ВВ на одну заходку из выражения

,

где V_у – объем угля, отбиваемого на участке заходки, м³;

m – мощность угольного пласта, м;

h₁ – высота зарубной щели, м.

г) Определяют массу заряда ВВ одного шпура по углю аналогично 4.2.6.2.1 г, уточняют округлением до целого количества патронов в шпуре q_ш.у.

д) Определяют количество шпуров в забое и округляют до целого значения:

N= Q_зах / q_ш.ут .

е) Уточняют общий расход ВВ, кг, на лаву:

.

ж) Определяют расстояние между шпурами в забое лавы по формуле

a = L_л / N .

На практике на антрацитовых пластах без породных прослойков расстояние между шпрурами в ряду составляет 1,8…2,5 м.

4.2.6.2.3. Особенности расчета для забоев бутовых штреков

а) Определяют размеры подрывки из условия равенства объема породы, требующегося для выкладки 1 м бутовой полосы (в разрыхленном состоянии) и объема, получаемого в результате подрывки (рис. 3):

Рис. 3. Схема к расчету зарядов для забоя бутового штрека

,

где L_б – ширина бутовой полосы, м;

m – мощность угольного пласта, м;

k_р – коэффициент разрыхляемости породы;

В_б – ширина бутового штрека, м;

в_б – высота подрывки, м.

б) Определяют ширину бутового штрека, м (на практике принимается в_б = 0,6…1,6 м).

В_б = L_бm/ в_бk_p.

в) Принимают подвигание забоя бутового штрека за сутки равным суточному подвиганию забоя лавы, т.е.

.

г) Определяют глубину шпуров для подрывки пород в штреке

l_ш = l_зах / η = l_с.п.л. / η .

д) Определяют удельный расход ВВ по формуле Протодьяконова как для забоев с двумя открытыми поверхностями (см. 4.2.6.2.1 а, за параметр В_п принимают В_б,

е) Определяют расход ВВ на заходку

.

ж) Определяют массу заряда ВВ одного шпура по углю аналогично 4.2.6.2.1 г, уточняют округлением до целого количества патронов в шпуре q_ш.у.

з) Уточняют общий расход ВВ на забой

.

4.2.6.3. Расчет параметров взрывных работ для полевых выработок с одной открытой поверхностью при проектировании новых шахт и горизонтов (прогнозные показатели)

а) Определяют удельное число шпуров на 1 м² сечения выработки вчерне

, шп./м²,

где Q_ВВ – удельная теплота взрыва В, Дж/кг;

ε – удельное содержание ингибитора в продуктах взрыва ПВВ, кг/кг.

б) Определяют расстояние между шпурами

, м.

в) Определяют число шпуров на 1 м² разрушаемой породы

, шп./м³.

г) Определяют количество энергии на разрушение 1 м³ породы

, Дж/м³,

где U_кр – критическая скорость отрыва породы при разрушении, U_кр ≈1,0 м/с.

д) Определяют массу шпурового заряда

, кг/шп.

е) Определяют коэффициент забойки шпура

.

где ℓ_заб – минимальная длина забойки в соответствии с «ЕПБ при ВР».

ж) Определяют уточненную массу шпурового заряда округлением до целого количества патронов в шпуре q_ш.у, и его взрывобезопасность во взрывоопасной среде.

Взрывобезопасность шпурового заряда ВВ оценивается неравенством

,

где m_кр – предельный заряд ВВ, не воспламеняющий МВС или ПВС (см. табл. Г.4).

з) Определяют расход ВВ на заходку

Общее число шпуров , шп. округлено до целого.

, кг.