Методика расчета паспорта бвр на проведение горизонтальной и наклонной горной выработки.

1. Определение площади сечения горной выработки вчерне по формуле

(1)

где − сечение горной выработки вчерне, м²;

– ширина выработки, м;

– высота выработки от почвы до пяты свода, м.

Для геометрического построения профиля сечения выработки с коробовым (трехцентренным ) сводом определяем:

радиусы закругления свода по формулам

(2)

(3)

высоту выработки от почвы до кровли вчерне по формуле

(4)

где − высота выработки от почвы до кровли вчерне, м;

– радиус пяты свода, м;

– радиус свода выработки, м;

2. Выбор буровой установки.

В процессе изучения технических характеристик бурильных машин и установок и таблицы к рассмотрению принимаются 4-5 машин, которые в наибольшей степени соответствуют горно-техническим и техническим условиям проводимой выработки.

На основе технико-экономического сравнения принимается бурильная установка, которая наиболее полно отвечает техническим и экономическим показателям и условиям безопасности проведения горной выработки.

Технические параметры машин и их характеристики заносятся в таблицу по нижеприведённой форме:

Таблица 2 − Техническая характеристика бурильных установок для бурения шпуров в горизонтальных и наклонных выработках

Показатели	Марки машин
	БУЭ1М	БКГ2	СБУ2Б	СБКН 2М	БУЗЭЗТ УБШ-313
1	2	3	4	5	6
Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова, f	8-14	16	14	20	16
Диаметр шпура, мм;	43	42	42	42	43
Ход подачи бурильной установки, мм;	3000	2800	2800	2500	3000
Размеры обуриваемого забоя, м: высота ширина	3800 3600	4000 5500	2800 3300	3700 5000	4700 5000
Число бурильных машин	1	2	2	1	2
Тип бурильной установки	Вращательно-ударного действия, электрический	БГА-1М	БГА-2М	ПК-60А	Вращательно-ударного действия, электрический
Угол подъема преодолеваемый установкой,градус;	-	-	-	-	± 10
Тип ходовой части	Колёс но- рельсовый	Колёсно- Рельсовый	Гусенич-ный	Колёсно- рельсовый	Гусенич- ный
Ширина колеи, мм	600;750;900	750;900	-	600;750;900	-
Размеры, мм: ширина высота длина	850;10001150 1200 9000	1320 1400 7200	2000 2000 7500		1740 1960 10200
Масса, кг.	5400-5600	5500	6200	5700	13700

Продолжение таблицы 2 − Техническая характеристика бурильных установок для бурения шпуров в горизонтальных и наклонны выработках

Показатели	Марки машин
	УБШ-121 УБШ-101	БК-П2	2УБН-2П УБШ-208	СБУ-2МН УБШ-304	1СБУ2К УБШ-401
Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова, f	20	20	20	12	16
Диаметр шпура,мм;	43	43	43	43	43
Ход подачи бурильной установки, мм;	2500	2500	2500	2750	4000
Размеры обуриваемого забоя, м: высота ширина	3 4	3 4	3,2 4,4	4,5 5,5	6,1 7,5
Число бурильных машин	2	2	2	2	2
Тип бурильной установки	ПК-60А	ПК-60А	ПК-60А	1100-1-1М	БГА-1М
Угол подъема преодолеваемый установкой, градус;	± 10	± 10	± 10	± 10	± 10
Тип ходовой части	Пневмо колесный	Пневмоколес- ный	Пнев Моколесный	Гусеничный	Гусенич- ный
Ширина колеи, мм	-	-	-	-	-
Размеры, мм: ширина высота длина	1450 1500 4750	1400 1400 5700	1500 1500 6800	1870 1750 7100	2400 2800 9200
Масса, кг	4000	5500	6250	6000	13900

Продолжение таблицы 2 − Техническая характеристика бурильных установок для бурения шпуров в горизонтальных и наклонны выработках

Показатели	Марки машин
	УБШ-207	БУ-1Б УБШ-202	БКГ-2 УБШ-309	БУР-2Б УБШ-302	СБУ2Б
Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова, f	20	16	16	16	14
Диаметр шпура,мм;	43	43	43	43	43
Ход подачи бурильной установки, мм;	2500	2750	2800	2750	2800
Размеры обуриваемого забоя, м: высота ширина	3,2 4,0	3,7 5,0	4,0 5,5	3,8 5,9	2,8 3,3
Число бурильных машин	2	2	2	2	2
Тип бурильной установки	ПК-60А	БГА-1М	БГА-1М	БГА-1М	БГА-2М
Угол подъема преодолеваемый установкой, градус;	-	-	-	-	± 10
Тип ходовой части	Колесно- рельсовый	Колесно- рельсовый	Колесно- рельсовый	Колесно- рельсовый	Гусеничный
Ширина колеи, мм	600;750;900	600;750;900	750;900	750;900	-
Размеры, мм; ширина высота длина	1300 1300 6000	1080 1500 6500	1320 1400 7200	1300 1500 7000	2000 2000 7500
Масса, кг.	5700	2300	5500	4950	6200

Продолжение таблицы 2 − Техническая характеристика бурильных установок для бурения шпуров в горизонтальных и наклонны выработках

Показатели	Марки машин
	УБШ-252	УБШ-251	БУАЗС-02	УБШ-210А (210-02А)	УБШ-352
Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова, f	8-14	14	8	4-8	8-14
Диаметр шпура,мм;	43	43	43	43	43
Ход подачи бурильной установки, мм;	3000	3000	2500	2500	3000
Размеры обуриваемого забоя, м: высота ширина	3,2 3,6	3,5 4	3,2 3,3	3,5 3,3	4,2 5,4
Число бурильных машин	1	1	1	1	2
Тип бурильной установки	Вращающий электрический	Универсальный гидравлический	Вращающий электрический	Вращающий электрический	Вращающий электрический
Угол подъема преодолеваемый установкой, градус;	± 10	-	± 10	-	-
Тип ходовой части	Гусеничный	Колесно- Рельсо вый	Гусеничный	Гусеничный	Колесно- Рельсо вый
Ширина колеи, мм	-	600; 750;900	-	-	600; 750;900
Размеры, мм: ширина высота длина	1150 1350 9900	1150 1500 9000	1450 1400 7100	1450 1400 7100	1350 1600 8600
Масса, кг.	5900	7500	5400	6000	10000

Установка бурильная БУЭ1М – предназначена для бурения шпуров при проведении горизонтальных выработок сечением 6-12 м² в свету в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли.

Выпускается в четырех исполнениях:

БУЭ1М – для бурения по породам f = 4-8;

БУЭ1М-01 – для бурения по породам f = 4-8;

БУЭ1-02 – для бурения по породам f = 4-14;

БУЭ1-03 – для бурения по породам f = 4-8.

Установка бурильная УБШ-313 (БУЭЗТ) - предназначена для бурения шпуров по породам f = 4-16 при проведении горизонтальных выработок и наклонных выработок с углом наклона (подъема) до ± 10⁰сечением 12,8-22 м² в свету в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли, проводимых преимущественно с помощью безрельсового транспорта. Установка бурильная БУЭЗТ изготовляется в двух исполнениях:

с бурильной головкой вращательного действия для бурения шпуров в породах f ≤ 8;

с универсальной бурильной головкой (вращательного и вращательно-ударного действия) для бурения шпуров в породах f ≤ 16.

Установка бурильная УБШ-252 - предназначена для бурения шпуров по породам f = 4-14 при проведении горизонтальных выработок сечением 6-12 м² в свету в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли;

Установка бурильная УБШ-253- предназначена для бурения шпуров по породам f = 4-14 при проведении горизонтальных и наклонных выработок с углом наклона (подъема) до ± 10⁰сечением 6-12 м² в свету в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли, проводимых преимущественно с помощью безрельсового транспорта выработок сечением 12,8-22 м² в свету в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли;

Установка бурильная БУАЗС-02 - предназначена для бурения шпуров по породам f ≤ 8, а также для анкерования, при проведении горизонтальных выработок и наклонных выработок с углом наклона (подъема) до ± 10⁰сечением 6-12 м² в свету в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли, проводимых преимущественно с помощью безрельсового транспорта.

Установка бурильная УБШ-210А - предназначена для бурения шпуров по породам f = 4-16 при проведении горизонтальных и наклонных выработок с углом наклона (подъема) до ± 10⁰ выработок сечением 8-14 м² в свету в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли, проводимых преимущественно с помощью безрельсового транспорта.

Установка бурильная УБШ-210А-02 - предназначена для бурения шпуров по породам f ‹ 8 при проведении подготовительных выработок сечением 6-12 м² в свету в шахтах опасных по газу и пыли;

Установка бурильная УБШ-214 - предназначена для бурения шпуров по породам f = 4-16 и под анкерную крепь при проведении горизонтальных выработок сечением 4-10 м² в свету в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли (создана взамен установки 1БУ-1);

Установка бурильная УБШ-215 - предназначена для бурения шпуров по породам f = 4-16 при проведении горизонтальных и наклонных выработок с углом наклона (подъема) до ± 10⁰ выработок сечением 10-12 м² в свету в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли, проводимых преимущественно с помощью безрельсового транспорта;

Установка бурильная УБШ-319 - предназначена для бурения шпуров по породам f = 4-16 при проведении горизонтальных и наклонных выработок с углом наклона (подъема) до ± 10⁰ выработок сечением 10-22 м² в свету в шахтах, в том числе опасных по газу и пыли, проводимых преимущественно с помощью безрельсового транспорта;

Установка бурильная УБШ-308 (1СБУ2) - предназначена для бурения шпуров по породам f = 5-15 при проведении горизонтальных и наклонных выработок с углом наклона (подъема) до ± 10⁰ выработок сечением 7-18 м² в свету в шахтах, проводимых преимущественно с помощью безрельсового транспорта.

3. Выбор ВВ и средств взрывания (CВ)

При выборе ВВ учитываются:

− опасность шахты по газу и пыли,

− крепость пород и их обводненность,

− возможность механизированного заряжания шпуров,

− пространственное расположение выработок.

При выборе взрывчатого вещества, используя данные таблицы и другие источники литературы, для сравнения выбирается несколько типов ВВ, данные о которых заносятся в таблицу по прилагаемой форме. Окончательно принимается только одно из сравниваемых конкурирующих ВВ нужного класса в соответствии с требованиями ‹‹ЕПБ при ведении взрывных работ›› [1] с подробным обоснованием принятого решения.

При выборе средств взрывания (СВ), выбираем электрический способ взрывания или неэлектрическую систему инициирования

‹‹Устройство инициирующее с замедлением шпуровое − СИНВ-Ш››.

При выборе электрического способа взрывания необходимо применять электродетонаторы мгновенного действия ЭДКЗ-ОП и короткозамедленного действия ЭДКЗ-П – с замедлениями 25мс; 50 мс; 75 мс; 100 мс; 125 мс., ЭДКЗ-35П – с замедлениями 35мс; 70 мс;105 мс; 130 мс; 165 мс; 200мс., ЭДКЗ-ПК с замедлениями 20 мс; 40 мс; 60 мс; 80 мс; 100 мс; 125 мс; 150 мс; 175 мс; 200 мс., ЭДКЗ-ПМ с замедлениями 15 мс; 30 мс; 45 мс; 60 мс;75 мс; 90 мс; 105 мс; 120 мс. [2].

На рисунке следует изобразить конструкции электродетонаторов ЭДКЗ-ОП и ЭДКЗ-П или СИНВ-Ш.

При выборе неэлектрической системы взрывания устройство СИНВ-Ш предназначено для инициирования с замедлением патронов-боевиков шпуровых зарядов при ведении взрывных работ в рудниках и угольных шахтах, где допущено применение ВВ II класса предохранительности.

4. Определения удельного расхода ВВ.

В учебной литературе имеется значительное количество формул для определения удельного расхода ВВ. Проведенный анализ результатов подсчета с постоянными данными показывает, что граничные значения удельного расхода ВВ разнятся в 3-4 раза.

Наиболее оптимальный удельный расход ВВ определяем по формуле проф. Н.М. Покровского

(5)

где: условный удельный расход ВВ q₁, кг/м³ определяется по формуле;

(6)

– коэффициент (структуры) текстуры пород;

равный 2,0 – для вязких, трудно-взрываемых пород;

равный 1,4 – для дислоцированных пород с мелкой трещиноватостью;

равный 1,3 – сланцевое залегание с меняющейся крепостью пород;

– коэффициент зажима, учитывающий величину площади забоя;

(7)

Таблица 3 − Характеристика взрывчатых веществ и условия их применения

Условия применения заряда ВВ	Класс ВВ	Рекомендуемые ВВ	Плотность, г/см^3	Работоспособность, см^3	Бризантность, мм	Расстояние передачи детонации между патронами, см	Скорость детонации, км\с	Теплота взры-ва, ккал\кг
ВВ для применения в шахтах и рудниках неопасных по газу и пыли	II	Аммонит скальный №1	1,4-1,58	450-480	22-28	5-10	6,65	1295
		Аммонит скальный №2	1,0-1,1	450-470	18-20	8-14	4,0-4,5	1360
		Аммонит № 6ЖВ	1,0-1,2	360-380	14-16	7-12	3,8-4,0	1030
		Аммонит водоустойчивый	0,95-1,1	400-430	16-19	6-12	4,0-4,5	1180
То же	II	Граммонал А-8	0,8-0,9	420-440	26-30	Выпускается россыпью	3,8	1285
		Граммонит 79/21	0,95	360-380	22-28	Выпускается россыпью	2,2-2,7
		Гранулит АС-4,АС-8	0,87-0,92	410-430	17-22	Выпускается россыпью	2,2-2,7
То же	II	Детонит-М	1,0-1,3	450-500	17-22	15-30	4,9-5,3	1385
		Игданит	0,8-0,9	320-330	15-20	Выпускается россыпью	3,0-3,6

e – коэффициент работоспособности ВВ, равный отношению работоспособности аммонита № 6ЖВ ( ) к работоспособности принятого ВВ ( ),т.е.

(8)

Величину удельного расхода ВВ можно определить по формулам других авторов. При других значениях указанных параметров в величину удельного расхода следует вносить поправки с учетом коэффициентов , , .

(9)

где: − скорректированное значение удельного расхода ВВ принимается по таблице 6:

– коэффициент учитывающий изменение глубины шпуров (таблица 5),

− коэффициент учитывающий диаметр патрона ВВ или заряда ВВ, имеет следующие значения:

d, мм	28	32	36	40	45
Rd	1,1	1,04	1,0	0,96	0,88

e − коэффициент работоспособности ВВ, равный отношению работоспособности аммонита ПЖВ-20 (280 см³) к работоспособности принятого ВВ ( )

, (10)

Полученные значения удельного расхода ВВ по формуле проф. Н.М. Покровского и по уточненной формуле необходимо сравнивать с данными удельного расхода, приведёнными в табл.4.

При определении расчетного удельного расхода различных ВВ необходимо применять коэффициент работоспособности

(11)

где – работоспособность эталонного ВВ (аммонит №6ЖВ), см^3;

– работоспособность применяемого ВВ, см³.

Таблица 4 − Зависимость удельного расхода ВВ от крепости пород и площади сечения горной выработки

Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова, f	Удельный расход ВВ при взрывании горных пород, кг/м^3
	Площадь сечения забоя в проходке, см^2
	1,5-1,9	2,0-2,4	2,5-2,9	3,0-3,9	4,0-5,9	6-8,5	8,5-13	13-16,5	16,6-21
1-2	3,0-2,6	2,2-2,3	2,2-2,0	1,9-1,8	1,7-1,6	1,55-1,45	1,4-1,3	1,1-1,0	0,95-0,85
3-4	3,3-3,0	2.8-2,5	2,4-2,2	2,1-1,8	1,9-1,8	1,7-1,65	1,6-1,5	1,3-1,2	1,15-1,05
5-6	3,6-3,3	3,1-2,8	2,7-2,5	2,4-2,3	2,2-2,1	2,0-1,9	1,8-1,7	1,5-1,4	1,35-1,25
7-8	3,9-3,6	3,3-3,1	3,0-2,8	2,7-2,5	2,4-2,3	2,2-2,1	2,0-1,9	1,7-1,6	1,55-1,45
9-10	4,3-3,9	3,8-3,4	3,3-3,1	3,0-2,8	2,7-2,6	2,5-2,4	2,3-2,2	1,9-1,8	1,7-1,6
11-12	4,7-4,3	4,2-3,8	3,7-3,5	3,4-3,2	3,1-3,0	2,9-2,8	2,7-2,6	2,3-2,2	2,1-2,0
13-15	5,1-4,7	4,6-3,9	4,1-3,9	3,8-3,6	3,5-3,4	3,3-3,2	3,1-3,0	2,7-2,6	2,5-2,4
16-18	5,5-5,1	5,0-4,6	4,5-4,3	4,2-4,0	3,9-3,8	3,7-3,6	3,5-3,4	3,1-3	2,9-2,8

Таблица 5 − Влияние глубины шпуров на удельный расход ВВ

Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова, f	Значение коэффициента, учитывающего изменение расхода ВВ в зависимости от глубины шпуров
	Площадь сечения забоя в проходке, м^2
	5-8		9-12		13-18		5-8		9-12		13-18		5-8		9-12		13-18		5-8		9-12	13-18
	Глубина шпуров, м
	2,0-2,3					2,4-2,7						2,8-3,1						3,2-3,5
1,5-2	1,5	-		-		1.,0		1,5		-		1,15		1,10		1,05		1,20		1,15		1,10
3-4	1,10	1,05		-		1,15		1,10		1,05		1,20		1,15		1,10		1,25		1,20		1,15
5-6	1,15	1,10		1,05		1,20		1,1		1,10		1,25		1,25		1,15		1,30		1,25		1,20
7-8	1,20	1,15		1,10		1,25		1,20		1,15		1,30		1,30		1,20		1,35		1,30		1,25
9-11	1,25	1,20		1,15		1,30		1,25		1,20		1,35		1,30		1,25		1,40		1,35		1,30
12-16	1,30	1,25		1,20		1,35		1,30		1,25		1,40		1,35		1,30		1,45		1,40		1,35

5. Определение кислородного баланса для принятого в паспорте ВВ

(12)

где − количество атомов кислорода в составе ВВ;

− количество атомов углерода;

– количество атомов водорода;

– атомная масса кислорода, равная 16;

– молекулярная масса ВВ, кг/кмоль.

6. Определение количества шпуров в забое.

Количество шпуров в забое проводимой выработки рассчитывается по формуле

(13)

где ∆ − плотность ВВ в патронах, кг/м³;

− диаметр патронов, м;

− коэффициент заполнения шпуров в зависимости от .

	2-4	5-6	7-8	9-12	≥12
	0,3-0,35	0,4-0,45	0,5-0,55	0,6-0,65	0,7

7. Определение длины шпуров и величины ухода забоя за взрыв.

Длина врубовых шпуров (L_вр) принимается по величинам максимального хода податчика буровой установки.

Длина основного комплекта шпуров (L_осн) принимается на 0,1-0,15 м короче врубовых.

(14)

где − длина врубовых шпуров, м.

Величина ухода забоя за взрыв определяется по формуле

(15)

где – величина ухода забоя за взрыв, м

– коэффициент использования шпура (к и ш) = 0,8-0,9.

8. Определение объема взорванной породы.

Объем взорванной породы рассчитываем по формуле

(16)

где – обьем взорванной породы, м³.

9. Определение расхода ВВ на заходку.

Рассчитываем расход ВВ на заходку по формуле

(17)

где − расход ВВ на заходку, кг.

10. Определение средней величины заряда ВВ в одном шпуре.

Средняя величина заряда ВВ в одном шпуре рассчитывается по формуле

(18)

где − средняя величина заряда ВВ в одном шпуре, кг

11. Определение числа патронов ВВ в одном шпуре.

(19)

где n_п – число патронов в одном шпуре, шт

m_п – масса одного патрона ВВ, кг

Полученная величина, как правило, дробная ее следует округлить до целого числа патронов. При этом принимается количество патронов во врубовых шпурах на 1-2 патрона больше, чем в шпурах основного комплекта.

12. Выбор вруба, конструирование схемы расположения шпуров и порядок инициирования:

Типы врубов, характеристика и область применения врубов приведены в таблице 1.[6]

Конструкция, параметры и схема расположения шпуров во врубах приведены на рисунке 1-16. [6].

Правильное расположение шпуров во врубе, очередность их взрывания приведены на рисунке 2-16.[6].

Общая схема расположения шпуров в забое выработки с указанием всех необходимых размеров, порядка нумерации шпуров и очередности их взрывания, а также конструкция заряда приводится на рисунке 17-18. [6].

При глубине шпуров более 3м следует принимать ярусную (секционную) конструкцию вруба.

13. Определение фактического расхода ВВ на заходку.

Фактический расход ВВ на заходку рассчитывается по формуле

(19)

где − фактический расход ВВ на заходку, кг;

вес заряда ВВ во врубовом шпуре, кг;

− вес заряда ВВ в шпуре основного комплекта, кг;

– количество врубовых шпуров, шт.

– количество основных шпуров, шт.

14. Определение фактического удельного расхода ВВ.

Фактический удельный расход ВВ рассчитывается по формуле

(20)

где − фактический удельный расход ВВ, кг/м³.

15. Определение общего объема буровых работ на цикл.

Общий объем буровых работ на цикл рассчитывается по формуле

(21)

где − общий объем буровых работ, п.м.

16. Определение показателей БВР на 1п.м. выработки.

Расход ВВ, кг /п.м.

(22)

Объем бурения, м

(23)

Расход СВ, шт./п.м.

(24)

Таблица 7 − Показатели паспорта БВР

№ п/п	Показатели	Ед. изм.	Кол-во	Примечание
1	Площадь забоя	м^2
2	Площадь слабого слоя	м^2
3	Коэффициент крепости пород
4	Группа опасности забоя
5	Буровые механизмы: тип и кол-во	шт.
6	Тип буровой колонки	шт.
7	Марка ВВ
8	Общий расход ВВ: а) всего на цикл б) на 1 м выработки	кг кг
9	Марка электродетонаторов: а) расход на цикл по сериям: 1.ЭДКЗ – ОП 2. ЭДКЗ – 15ПМ 3. ЭДКЗ – 30ПМ 4. ЭДКЗ – 60ПМ	шт. шт. шт. шт. шт.
10	Расход электродетонаторов на 1п.м. выработки	шт./п.м.
11	КИШ.
12	Продвигание забоя за цикл	м
13	Количество шпуров на цикл	шт.
14	Уход забоя за взрыв	м
15	Объем взорванной массы за цикл	М^3
16	Расход гидроампул (расход внутренней забойки) на цикл	шт. (кг)

Таблица 8 − Данные о шпурах и зарядах

Номера шпуров	Величина заряда, кг		Длина, м		Угол наклона, град		Марка и номер электродетонатора	Время замедления, мс
	шпура	группы	шпура	забойки	к вертикальной плоскости	к горизонтальной плоскости

17. Расчет электрической цепи в соответствии с выбранным количеством и типом ЭД и схемой соединения ЭД в цепи.

При выборе типа взрывного прибора учитываются:

− опасность шахты по газу и пыли.

− обводненность пород;

− возможность механизированного заряжания шпуров.

− расчетное количество электодетонаторов.

Тип взрывного прибора выбираем исходя из расчетного количества электродетонаторов;

Рассчитываем сопротивление магистральных проводов

Рассчитываем сопротивление соединительных проводов

Находим общее сопротивление электровзрывной сети

Находим величину тока в электровзрывной сети:

При последовательной схеме соединения электродетонаторов

При параллельной схеме соединении электродетонаторов в сети

При смешанном соединении электродетонаторов в сети

18. Мероприятия по ТБ при ведении взрывных работ в горизонтальных и наклонных выработках.

Мероприятия по ТБ при ведении взрывных работа в горизонтальных и наклонных выработках составляются в соответствии с требованиями ‹‹Единые правила безопасности при взрывных работах››.[1]