Комплекты шпуров и организация работ при проведении выработок в однор

свойств разрушаемой породы, свойств ВВ и забоечного материала, диаметра шпура, направления инициирования зарядов. С уменьшени­ ем крепости пород, работоспособности ВВ и с увеличением диамет­ ра шпуров длина забойки уменьшается. Длина водяной забойки при­

нимается равной 0 ,4 -0 ,5 м, а песчано-глинистой -			от 0,65 до
0 ,8	м. При песчаной забойке необходимая ее длина		равна 0 ,4 -0 ,5 5 м.
	Длину забойки шпуров цилиндрического вруба можно уменьшать
до	величины л .н . с . , т .е . расстояния	от холостого	шпура до	пер­
вого заряжаемого*
	Прямое и обратное иншдпгрование	заряда тпуря 1 "Боевик"		чаще

всего ставится последним в заряде шцура. Однако при глубоких шпурах наиболее эффективным оказывается обратное иницирование заряда ВВ, т .е . расположение "боевика" в забое шпура.

Физика явления взрыва с обратным инициированием заряда сле­ дующая. Интенсивность выхода взрывной волны на обнаженную по­ верхность, характеризуемая скоростью смещения среды, при обрат­ ном инициировании значительно выше, чем при прямом. Наоборот, в глубине массива в области, прилегающей к забою шпуров с ци­ линдрическими зарядами, интенсивность прямой волны взрыва зна­ чительно ниже при обратном инициировании.

Таким образом, при обратном инициировании цилиндрического заряда ВВ вблизи обнаженной поверхности наблюдается более ин­ тенсивная па амплитуде волна сжатия, обеспечивающая более эффек­ тивное формирование отраженных волн и разрушение породы.

В массиве породы, в плоскости забоев шпуров интенсивность волны сжатия при прямом инициировании заряда выше, чем при об* ратном.

С увеличением глубины шпуров эффективность обратного иниции­

рования повышается. При глубоких шпурах с		использованием обрат­
ного инициирования	зарядов ВВ увеличивается	подвигание	забоя
за взрыв, к.и.ш . и	производительность труда	проходчика. В бла­
гоприятных условиях эти показатели возрастают на 2С)£.
Для повышения коэффициента использования энергии			взрыва

шпуровых зарядов вруба и более равномерного разрушения-породы целесообразно в различных шпурах вруба совместно использовать прямое и обратное инициирование зарядов ВВ.

Коэффициент использования шпура является показателем, ха­

рактеризующим не только	величину подвигания забоя по отношению
к глубине ппхурэ, но и,	в конечном счете, степень культуры веде­
ния взрывных работ.

Оптимальный к.и.ш . определяется из следующих условий, К.и.ш, всего комплекта может быть увеличен путем уменьшения л .н .с . tonyров , последовательно взрываемых на обнаженные поверхности, т .е .

увеличением числа шпуров в комплекте и, соответственно, расхода ВВ на забой. Таким образом, с одной стороны, при увеличении к.и.ш , удельный расход ВВ будет уменьшаться, а с другой стороны, он будет увеличиваться за счет дополнительного расхода ВВ на

забой. В конкретных условиях может быть найдено оптимальное зна­ чение к.и.ш . Как следует из опытных и практических данных, оп­ тимальное значение к.и.ш . находится в пределах 0 ,8 -0 ,9 5 . С уве­ личением глубины шпуров более 3 м оптимальное значение к.и.ш . возрастает до 0 ,9 -0 ,9 5 .

Используя методы увеличения глубины шпуров, можно регули­ ровать (повысить) величину к .и .ш ., увеличивая число и диаметр шпуров в комплекте. Поскольку эти методы приводят к повышению затрат времени на бурение, то рациональность повышения к.и.ш . вы­ ше рекомендуемых величин необходимо подсчитывать в каждом конк­ ретном случае.

Способы взрывания комплекта шпуров и их эффективность

Взрывание шпуров при проведении выработок может осуществ­ ляться следующими способами: огневым, электрическим, электроогневым и' при помощи детонирующего шпура.

С позиции эффективного управления взрывом наиболее полное образование дополнительных обнаженных поверхностей достигается при огневом способе взрывания, при котором размеры обнаженной поверхности увеличиваются с каждым взрывом последующего шпура. Такой же эффект наблюдается и при взрывании электроогневым спо­ собом.

При электрическом взрывании практически невозможно взрывать комплект шпуров с количеством ступеней замедления, равным числу шпуров. При количестве ступеней замедления сорок, пятьдесят и более взрывная сеть получалась бы очедп» сложной, а время взры­ вания значительно увеличивалось за счет времени монтажа сети. По этим причинам шпуры комплекта группируют и взрывают с сравни­

тельно	небольшим числом	ступеней замедления. Снижение числа
ступеней замедления ведет		к взрыванию одновременно большого ко­
личества	ВВ и возникновению сейсмически небезопасных ударных

волц. Порода при этом вылетает большой массой за короткий проме­ жуток времени и часто выбивает близрасположенную крепь выработ­ ки. По этим причинам в крепкой породе при электрическом взрыва­ нии рекомендуется использовать 12-18 ступеней замедления.

При соответствующем подборе степени замедления наиболее эффективным является короткозамедленное взрывание. При коротко-4 замедленном взрывании уменьшается кусковатость, снижается рас­ ход ВМ И\ объем буровых работ, а следовательно, повышается про­ изводительность труда проходчика.

При короткозамедленном взрывании решающее влияние на эф­ фект взрыва оказывает процесс трещинообразования от предыдущего взрыва.

Если время для образования трещины и необходимой ширины ее недостаточно, то работа двух ударных импульсов (от двух после­ довательна взрывов) протекает в условиях наибольшего зажима с эффектом, соответствующим мгновенному способу взрывания, т .е . без образования дополнительных обнаженных плоскостей.

При оптимальном замедлении происходит взаимодействие двух взрывных импульсов, в разрушении породы участвуют еще не снятые напряжения массив^ от предыдущего взрыва и в момент отделения породы имеет место соударение кусков породы, приводящее к допол­ нительному ее дроблению.

Ширина трещины во время ее образования изменяется в зависи­ мости от конкретных условий взрыва. В зависимости от конкретных условий меняется и оптимальная величина замедления. При взры­ вании врубовых шцуров в крепкой породе оптимальные замедления изменяются в пределах 15-50 мс.

При взрывании в некрепкой пластичной породе оптимальные за­ медления увеличиваются; по данным наших исследований [ 2 J , при проведении выработок по соли оптимальный интервал замедле­ ния определяется в 75 мс при л .н .с ., равной 0,6 м. При измене­ нии л .н .с . оптимальный интервал замедления также изменяется.

При проведении выработок заниженные (против оптимальных значений) замедления следует считать менее выгодными, чем завы­

шенные. Если интервалы замедления будут заниженными, то метод короткозамедленного взрывания подобен методу мгновенного взрыва­ ния с частичным образованием неоформившихся дополнительных плос­

костей обнажения. При этом	число шпуров на забой по	сравнению
с замедленным взрыванием	не только не уменьшается,	а даже не­
сколько увеличивается.

- 34 - При короткозамедленном взрывания зарядов врубовых шпуров с

оптимальными интервалами замедления по сравнению с мгновенным взрыванием уменьшается разброс породы и сейсмическое действие

взрыва.

Короткозамедленное взрывание заменяет многостадийное и эф­ фективно при проведении выработок в шахтах, опасных по взрыву газа или пыли. При проведении выработок в крепких породах ра­ ционально совместное использование детонаторов короткозамедлен­

ного и замедленного действия.

Расчет комплекта шпуров при прямом врубе

Расчет количества шпуров и заряда ВВ на забой при прямом врубе может быть произведен по методике, предложенной В.М.МальцевЫм (ШИ), где величина предельной нагрузки, необходимой для

	разрушения породы,		определяется по критическому импульсу разру­
	шения породы свободным ударом (табл.					3 ).
							Таблица 3
	Значения критического импульса					разрушения свободным
				ударом
	Наименование		Эр/о1	Коэффи­	Наименование		% * *	Коэффи­
				циент				циент
	породы		НС	крепости		породы	н с	крепости
							~нЗ
	Габбро-диабаз		38,6	-	Диабаз		52,5	-
	Диорит	биотизиро-	50,0	23	Доломит		16,7	6
	ванный
	Доломит	известко-	45,0	-	Доломит крис­		4 7 ,0	-
	вистый				таллический
	Известняк		44,6	7; 13	Магнетит мел­		67,6	24
	Магнетитовая руда				козернистый
	богатая		57 ,6 '	27	Песчаник		23,0	9
	Порфирит		47,0	-	Песчаник		28,0	12.
	Скарн пироксено-				Сильвинит		21,0	2
	эпидотовыи		23,4	9-10
	Имцульс взры ва^ заряда ВВ на				неограниченную		обнаженную по-

^------ ----------------------

*Под импульсом взрыва в данном случае понимается произведение

давления продуктов взрыва на время действия этих продуктов на стенки шпура.

верхи ость при максимально возможной в данных условиях л .н .с . оп­ ределяется из соотношения:

У	= 3	3 = 3		V	= эк		т w *	(4)'
в	р	о	>				К
где 3g - импульс взрыва,				нс;	Ур	-	импульс нагрузки, необходи­
мой для разрушения		данного		объема		породы, нс; 3		- максималь­

ный (критический) удельный импульс, необходимый для разрушения единицы объема, нс/м8 ; V - объем разрушения, м3 ; wD - макси­ мальная л . н . с . , м; т - коэффициент сближения зарядов шпуров;

£- к .и .ш .; 63 - длина заряда в шпуре, м.

Импульс взрыва на единицу длины заряда				3	рассчитывается
по формуле
	э ^ о в е п ( - % - ) н>,					(5 )
		ш
где с / - коэффициент, зависящий от способа				инициирования		заряда
(при прямом инициировании		ьС = 0 ,7 4 );	5 -	количество BBjia
I м длины	заряда, кг/м ; 3	- скорость	детонации		ВВ, м /с;	Вп -
предельная	относительная	длина заряда	ВВ в	его	диаметрах,	при

которой стабилизируется радиус зоны разрушения. Для крепких по­

род	эта	длина равна 10-12. диаметрам заряда, а для		соли	- 8 та­
ким	диаметрам;		соответственно диаметры	заряда	ВВ и
шпура,		м; ку —показатель	степени уменьшения-взрывного		импульса

за счет наличия радиального зазора между зарядом ВВ и стенками шпура, в среднем * = 2 ,5 д о я песчаников к = 2 ,3 3 д о я соли* * 2 ,.

Сопротивление породы динамическому разрушение можно опреде­ лять несколькими способами: по скорости звука в породе и по коэф­ фициенту крепости породы.В данной методике импульс разрушения по­ роды определяется по критическому импульсу разрушения свободным ударом, равному произведение плотности породы на критическую скорость свободного удара, при которой начинается разрушение об­ разца породы:

		(в)
где j?	- плотность породы, кг/м3 ;	- критическая скорость сво­
бодного	удара, м /с.
Критическую скорость наиболее		просто можно подучить путем

сбрасывания образца породы с высоты 5-20 м на массивное неупру­ гое основание. Скорость удара принимается в соответствии со сте­ пенью дробления образца.

	- 36	-
Зависямость л .н .с . от диаметра			врубовой	полости достаточно
точно описывается [V I кривой	вида	у	= А (4 - е	aJC) . Достижение
максимального значения л .н .с .	для	данного заряда наступает при

взрывании на неограниченную поверхность. Практически предельный диаметр врубовой полости, при котором л .н .с . ( W0 ) достигает своего максимального.значения, составляет 50-60 диаметров взры­

ваемого

шпура.

В соответствии с принятыми положениями формула

для расчета

л .н .с .

имеет вид

ZH

w = w0 ( / - е

z o ) 9

( 7)

где

W

- л .н .с . Ъвежду взрываемым шпуровым зарядом

ВВ и

ближай­

шей обнаженной поверхностью, м; WQ - Максимальная л .н .с .

для

данного

заряда

ВВ,

м;

Z

- размер

(диаметр) полости, параллель­

ной

оси шпуров,

м;

А

-

коэффициент, зависящий от прочности

породы;

для соли он может быть принят равным двум,

для более

крепких

пород -

трем.

Предельная ширина свободной (неограниченной) поверхности,

при которой л .н .с .

достигает максимального значения для

данного

заряда

ВВ, определяется

по формуле

Z0 = 2we. t ?

- ? f - ’

(8)

где

%

- угол раствора воронки взрыва при W0

Максимальная

л .н .с .

определяется из (4 ):

* o =

f

"т

/

2

где

%

^в~

- импульс взрыва на единицу длины заряда ВВ.

Одним*из требований

к качеству взрывных работ

является не­

обходимая степень дробления породы. При использовании прямых врубов степень дробления обычно хорошая и связана с большим удельным расходом ВВ до сравнению с расходом ВВ при клиновом Ерубе. При необходимости степень дробления может быть изменейа при соответствующем изменении параметров прямого вруба.

Практика взрывных работ показывает, что средний кусок взор­ ванной горной массы определяется по соотношению

аЯ

где PL - вес £ -той фракция крупности в общем объеме; .г. - середина интервала £ -той фракции крупности; Р - общий вес от­ битой породы.

Для крепких пород при проведении выработок он поднимается равным в среднем 200 ш* (по данным В.Н.Мосинца Г 3 ] ) .

Величина среднего куска изменяется пропорционально приведен­ ной л .н . с . , т . е . отношению л .н .с . к диаметру заряда. Для большин­ ства горных пород оптимальная приведенная л .н .с . лежит в преде­ лах 20-23. для сильвинита - 22-23.

Если известен средний кусок для какого-либо значения при­ веденной л .н .с . дкя данной породы, то легко узнать его величину

при другом	значении л .н .с . Например, при уменьшении среднего
куска в 1 ,5	раза необходимо во столько же раз уменьшить л .н .с .
По величине	среднего куска породы может быть определен макси­

мальный кусок и выход негабарита. Максимальные куски, например,

для солевых пород Примерно в 8 раз больше

среднего

куска,

а

их

выход доходит до 10% общего веса

отбитой массы при

оптимальном

взрывании. В случае,

если размер максимального

куска

больше

тре­

буемого по условиям технологии работ,

то

необходимо изменять

параметры взрывной отбойки с целью уменьшения среднего куска

от­

биваемой породы.

Пример расчета

Крепкие

породы

Дано: порога -

песчаник,

/

=

10*13,

р

=

270IP кг/м 3 , Ул =

2 8 .I0 3

нс/м8 , И в

I I ,

полный угол

раствора воронки

^

70°.

Шпуры диаметром 42 мм,

глубиной 2 м. ВВ -

натренированный аммо­

нит 62В, диаметр патрона 32 мм, длина 250

мм,

вес 0 ,2

к г,

плот­

ность ВВ в патроне р

=

1000

кг/м э ,

скорость

детонации 4000

м /с .

В этом

случае

вес

заряда

5

длиной I

м.равен 0,8 кг/м .

I .

Определим максимальную л .н .с .

W0

при

взрывании на неог­

раниченную поверхность при коэффициенте сближения шпуров

т = I ,

l =1:

wo = W 7^l

= Ь ,7ьёп р

z>33 м / уа =

=

f 0.74 •//(- * \ ) 2'33Q8-4000/28000

= 0 ,? £ м .

2. Для

одиночного

заряда (w

ОЖ

. . . . =

1,7)

W -

firP

- 0,65м.

"о -

\Г!2Г

	- 38	-
3 . Определим л .н .с . первого		шпурового заряда ВВ при его
взрывании на	центральный незаряженный шпур диаметром 42 мм (Z / =
0,042 м ):	W4=■ W0[ / - exp(-32/2	п)
=0,6S[/- exp(-0,ОЫ1/0,45)]=Ot>65•<?/=0,065M .
4 . Второй врубовой шпур работает на полость
Z	+ К +Q£d=0,042+0'06S+0,021=0,/28H;

*£ =0,65[f- exp(-О,/28/0,45)/ " 0.55 0,25= О./бвм.

	Данные		величины л .н .с . не		учитывают непаралжельность шпу­
ров	врубовой полости, которая				при ручном бурении может состав­
лять	угол	О до 3 °. При длине			шпура 2 ы это даст отклонение от
заданного		направления в донной			части	л 2 tg &		-	2 -0,05 = 0 ,1		м,
а в средней			части	шпура в 2 раза меньше.
				Слабые породы
	Дано: сильвинит Верхнекамского месторождения,								/	= 2+3,у ?	=
2070	кг/м3 ,		Ул =	2 I - I0 3 нс/м3 ,	= 8, утол раствора воронки
	90°. Шпуры диаметром 42 мм, глубиной						3 ,5	м. ВВ -		натрениро­
ванный аммонит 6ХВ, диаметр патрона 32 мм, длина 250 мм, вес
U,2	к г, плотность			ВВ в патроне	1000	кг/м 3 ,		скорость		детонации
ВВ £ = 4000			м /с,	вес заряда ВВ О длиной			I м равен 0 ,8 кг/м .
	В слабых породах радиальный зазор					Р	между патроном ВВ и

стенкой шпура влияет на импульс взрыва в меньшей степени, чем в крепких породах. Здесь импульс взрыва уменьшается пропорциональ­

но первой степени		Р
I .	Определим	максимальную л .н .с . % при взрывании на неогра­
ниченную	обнаженную поверхность при коэффициенте сближения шпу­

ров т = 1 , 0 ^ 1 :

3» 6 соли более эффективен вруб со скважиной. Пусть диаметр скважины 0 ,5 м ( Zy = 0 ,5 ), тогда л .н .с . для первого шпура, взры­ ваемого на скважину, будет

= 0,75[ 1-ехр(0,5/О,?5)]=0,750,49=0,37».

4 . Второй врубовой шпур работает на полость

1г = 2f *Wf = 0,87м ;

=0,75[ l - exp( -0,87/0.75^*0,750,67=0,5м.

Дальнейший расчет зависит от конкретной схемы вруба. После йзрыва очередного шпура надо определить размер врубовой полости в плоскости,перпендикулярной действию следующего шпурового заря-

да ВВ и подставить это значение	Z/ в формулу для	W . Аналогич­
но взрыванию в крепких породах	следует учитывать	непареллель-

ность шпуров врубовой полости.

ЦИКЛИЧНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ В ЗАВОВ И ЕВ РАСЧЕТ

Общие положения

Организация работ при проведении горизонтальных горных вы­ работок буровзрывным способом носит цикличный характер. Чем больше циклов осуществляется в сутки и чем больше продвижение забоя за один цикл, тем выше скорость проведения выработки. Проходческий цикл *характеризуется затратами времени на I м пройденной выработки. На снижение этого времени и должны быть направлены все мероприятия, связанные с организацией работ в за­ бое. При этом предполагается, что технические средства выбраны, количество людей в бригаде определено и такое снижение времени поведет к повышению производительности труда и снижению себесто­ имости проходки I м выработки.

Организация работ в забое включает вопросы выбора последо­ вательности операций проходческого цикла во времени и простран­ стве, связи организации работ з забое о организацией работ на

участке, выбора продолжительности цикла в целом и отдельных его операций.

Для снижения времени каждой проходческой операции и затрат

времени на I м проходки огромное. значение	имеет	организация тру-
да на рабочем месте: подготовка рабочего	места,	его обслуживание!

общие санитарно-гигиенические условия труда, рационализация при­ емов работы, организация бригады, социалистическое соревнование.

Принятая организация работ в забое должна соответствовать степени технической оснащенности проходки и способствовать наи­ более эффективному использованию оборудования.

Общая организация работ в забое зависит от горно-геологи­ ческих условий проходки, технических средств проходки выработки, принятого порядка работ на участке, шахте, руднике, выбранных элементов буровзрывных работ и продолжительности отдельных опе­ раций. Теоретически* наибольшее снижение времени цикла возможно при параллельном ведении большинства операций. Вместе с тем ор­ ганизация работ в забое не должна служить тормозом повышения производительности труда рабочих. Организация работ в забое мо­ жет быть параллельной и последовательной, смотря по тому, после­ довательно иди параллельно выполняются основные, наиболее тру­ доемкие операции проходческого цикла - бурение шпуров и уборка порода. Основные операции могут полностью или частично совме­ щаться.

Все вспомогательные работы (настилка пути, навеска трубо­ проводов и другие) в зависимости от условий могут совмещаться с основными операциями иди выполняться последовательно.

Организация работ на участке и в забое

Работы по проведению выработок на участке в зависимости от типа выбранных технических средств могут быть организованы по многозабойному методу, включая работы в двух (спаренных) забо­ ях, л по методу проходки одним забоем.

При многозабойном методе проходческая бригада обслуживает несколько проходческих забоев, последовательно переходя из од­ ного забоя в другой. В каждом забое осуществляется последова­ тельное выполнение операций.

Мко’-’огабойрая организация-работ эффективна при использова­ нии самоходного оборудования и близком расположении друг от друга проходческих забоев.