2.6 Производственные процессы

2.6.1. Подготовка горных пород к выемке

Подготовку скальных и полускальных пород к выемке ведут с использованием энергии взрыва, как наиболее универсальное и эффективное.

Обосновать угол наклона скважины к горизонту. Следует ориентироваться на применение наклонных скважин, пробуриваемых параллельно откосу уступа (с учетом технических возможностей принятого бурового станка).

Рассчитать с точностью до 0,5 м глубину скважины:

, (21)

где L_с  глубина скважины, м;   угол наклона скважины к горизонту, град.; l_п длина перебура, м,

l_п = (0,10,25)h, (22)

но не более 3 м. Длина перебура возрастает с увеличением крепости разрушаемых пород.

Вычислить диаметр скважины

d_c = K_p.c  d_д, (23)

где d_с диаметр скважины, мм; d_д диаметр долота, мм; К_р.скоэффициент расширения скважины при бурении (изменяется от 1,05 в монолитных породах до 1,2 в чрезвычайно трещиноватых) (табл.2).

Определить сменную производительность бурового станка по формуле

, (24)

где П_б  сменная производительность бурового станка, м; Т_см  продолжительность смены, мин.; Т_п.з  продолжительность подготовительно-заключительных операций, мин., Т_п.з = 20÷30; Т_р  продолжительность регламентированных перерывов, мин., Т_р = 10÷30; Т_в.п  внутрисменные внеплановые простои, мин., Т_в.п = 60÷90; t₀  основное время, затрачиваемое на бурение 1м скважины, мин.; t_в  продолжительность вспомогательных операций при бурении 1 м скважины, мин.

Длительность вспомогательных операций для вращательного (шнекового) бурения составляет 1,5÷4,5 мин/м; шарошечного  2÷4 мин/м; пневмоударного  4÷16 мин/м.

Продолжительность основных операций

, (25)

где V_б  техническая скорость бурения (табл. 17), м/мин.

Сопоставить расчетную сменную производительность станка с нормативной (табл. 18). Если разница превышает 10 %, для дальнейших расчетов следует принять нормативное значение П_б.

Найти годовую производительность бурового станка по формуле

П_б.г = П_б  N_см.б , (26)

где П_б.г  производительность бурового станка, м/г; N_см.б  количество рабочих смен бурового станка в течение года (табл. 19).

Для данных вашего варианта (табл. 2) выбрать тип взрывчатого вещества (ВВ) (табл. 20).

При выборе ВВ следует отдавать предпочтение ВВ, приведенным в верхних строках табл. 20, а также ВВ, пригодным для механизированного заряжания.

Таблица 17. Техническая скорость бурения, м/мин

Способ бурения	Буровой станок	Коэф. крепости по шкале М.М. Протодьяконова	Техническая скорость бурения Vб
Враща-тельное (шнековое)	СБР125	23	0,300,36
		34	0,250,30
		45	0,130,20
	СБР160	23	0,410,50
		34	0,330,41
		45	0,230,27
		56	0,170,20
Шарошечное	2СБШ200Н	68	0,270,30
		810	0,220,25
		1012	0,130,20
	СБШ250МН	810	0,230,25
		1012	0,180,20
		1214	0,150,17
	СБШ320	1012	0,200,22
		1214	0,170,18
		1416	0,110,13
Пневмо-ударное	СБУ125	1416	0,100,12
		1618	0,080,10
	СБУ160	1416	0,100,12
		1618	0,080,10

Таблица 18. Производительность буровых станков за восьмичасовую смену (по «Гипроруде»), ед.

Станок	Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова
	24	46	68	810	1012	1214	1416	свыше 16
Вращательное (шнековое) бурение
СБР125	300	200						
СБР160	340	260						
Шарошечное бурение
2СБШ200Н			105	90	80	65		
СБШ250МН				105	90	80	65	50
СБШ320							80	65
Пневмоударное бурение
СБУ125			60	55	50	45	35	30
СБУ160						60	45	40
СБУ200							65	60

Примечание. При бурении наклонных скважин табличное значение производительности умножить на коэффициент 0,9

Таблица 19. Число рабочих смен в году буровых станков (по «Гипроруде»), ед.

Непрерывная рабочая неделя						Прерывная рабочая неделя с одним выходным днем при работе						Прерывная рабочая неделя с двумя выходными днями при работе
в две смены			в три смены			в две смены			в три смены			в две смены			в три смены
Территориальные зоны
северные	средние	южные	северные	средние	южные	северные	средние	южные	северные	средние	южные	северные	средние	южные	северные	средние	южные
СБР-125
535	555	569	795	815	820	455	170	480	675	700	710	380	390	395	555	575	580
СБР-160
515	530	535	750	805	440	455	465	635	655	670	360	380	530	530	530	545	550
СБШ-200Н
485	505	515	685	705	710	415	430	435	580	600	610	340	350	360	480	495	500
СБШ-320
475	495	505	655	680	685	405	420	425	565	580	505	330	345	350	460	480	485
СБШ-250МН
485	500	510	670	695	705	410	425	430	575	595	605	335	350	355	470	490	495
СБУ-125
525	545	555	775	795	805	445	465	470	655	630	690	370	385	390	545	560	565
СБУ-160
524	540	550	765	790	795	445	465	470	655	860	690	365	380	385	540	555	560
СБУ-200
480	500	510	680	700	710	415	425	435	480	600	610	340	350	355	480	495	500

Таблица 20. Рекомендуемая область применения

взрывчатых веществ

Условия применения ВВ	Рекомендуемые ВВ
	Заводского изготовления		Изготовленные на прикарьерных пунктах и передвижных установках
	Коэффициент крепости по шкале проф. М.М.Протодьяконова		Коэффициент крепости по шкале проф. М.М.Протодьяконова
	До 12	Более 12	До 12	Более 12
Сухие скважины, шурфы, траншеи	Гранулит М Гранулит С-6М Гранулит АС-4 Гранулит АС-4В Граммонит 79/21	Аммонит №6ЖВ Граммонит 50/50 Граммонит 30/70 Гранитол 7А	Игданит	Акватол Т-20 (ифзанит Т-20) Карбатол 15Т Акванал А-10 Карбатол ГЛ-10
Обводненные скважины, шурфы, траншеи	Гранулотол Аммонит №6ЖВ в полиэтиленовых патронах, мешках Гранитол 1	Гранулотол Граммонит 30/70 Граммонит 50/50 Алюмотол Аммонал скальный №3	Акватол Т-20 (ифзанит Т-20)	^*Карбатол ГЛ-15Т ^*Акватол Т-20 (ГЛТ-20) ^*Акванал ГЛА-20 ^*Акванал А-10 ^*Карбатол ГЛ-10В

Примечание: Водоустойчивые ВВ с ограниченным сроком нахождения в воде рекомендуется применять при заряжании обводненных скважин по технологии «под столб воды», либо с предварительным осушением и влагоизоляцией

Определить линию сопротивления по подошве (ЛСПП) по формуле

, (27)

где W  линия сопротивления по подошве, м; К_в  коэффициент, учитывающий взрываемость пород в массиве (табл. 21); d_с  диаметр скважины, м;   плотность заряжания ВВ в скважине (табл. 22), кг/м³; m  коэффициент сближения зарядов (табл. 21); К_вв  переводной коэффициент от аммонита №6 ЖВ к принятому ВВ (табл. 22);   плотность породы (табл. 2), кг/м³.

Таблица 21. Коэффициенты для расчета параметров скважинных зарядов

Наименование	Породы
	легковзрываемые	средневзрываемые	трудновзрываемые
Коэффициент сближения зарядов, m	1,11,2	1,01,1	0,851,0
Коэффициент, учитывающий взрываемость пород, Кв	1,2	1,1	1,0
Коэффициент, зависящий от взрываемости пород, Кз	56	34	1,52,5

Таблица 22. Характеристика ВВ

Тип ВВ	Плотность ВВ, г/см^3	Переводной коэффициент Квв
Акватол Т-20	1,25-1,3	1,28
Алюмотол	0,95-1,0	0,84
Гранулит С-6М	1,0-1,05	1,11
Гранулит АС-4	0,85-0,9	0,98
Гранулит АС-4В	0,8-0,85	0,98
Гранулит М	0,78-0,82	1,13
Гранулотол	0,9-0,95	1,2
Граммонит 50/50	0,85-0,9	1,01
Граммонит 30/70	0,85-0,9	1,17
Граммонит 79/21	0,8-0,85	1,0
Игданит	0,8-0,9	1,11
Ифзанит Т-20	1,25-1,3	1,28
Карбатол 15Т	1,4-1,5	1,12
Карбатол ГЛ-10В	1,55-1,6	0,8
Аммонит №-6ЖВ	0,85-0,9	1,0
Аммонит №-6ЖВ в полиэтиленовых патронах	1,0-1,2	1,0
Акванал А-10	1,4-1,45	0,97
Акванал ГЛА-20	1,5-1,58	1,06
Аммонал скальный № 3	1,0-1,1	0,8
Гранитол 1	0,9-0,95	1,16

Найти величину ЛСПП с учетом требований безопасного ведения буровых работ у бровки уступа по формуле

W_б=_п+h(ctg-ctg), (28)

где W_б значение ЛСПП по возможности безопасного обуривания уступа, м; _п ширина возможной призмы обрушения (табл. 13),м.

Проверить соответствие расчетной ЛСПП требованиям ведения буровых работ:

W  W_б (29)

Если расчетная W меньше W_б, то увеличивают диаметр скважины в пределах возможного для принятого бурового станка, принимают ВВ с увеличенной плотностью заряжания или переходят на бурение наклонных скважин.

Выбрать конструкцию заряда (рис. 8). В обводненных скважинах применяют сплошной колонковый заряд (рис. 8, а), в сухих - рассредоточенный воздушным промежутком (рис. 8, в).

Найти длину заряда по формуле

l_вв = L_с - l_з - l_пр (30)

где l_вв  длина заряда ВВ, м; l_з  длина забойки, м;

l_з = (2035)d_с (31)

l_пр  длина промежутка (при сплошном заряде l_пр=0), м,

l_пр = (812)d_с (32)

В трудновзрываемых породах длина воздушного промежутка уменьшается, в легковзрываемых – увеличивается.

Вычертить в масштабе принятую конструкцию скважинного заряда.

Определить массу заряда в скважине по формуле

Q_з = 7,85  d²_с    l_вв (33)

где Q_з  масса заряда, кг; d_с  диаметр скважины, дм.

При рассредоточенном заряде в нижнюю часть его помещают (6070)% ВВ.

Исходя из объема породы, взрываемой зарядом, его масса

Q_з = q  a  b  h, (34)

где q  удельный расход ВВ (табл. 23), кг/м³; а  расстояние между скважинами в ряду, м; b  расстояние между рядами, м.

Таблица 23. Удельный расход аммонита № 6 ЖВ при взрывании вертикальных скважинных зарядов, кг/м³

Коэффициент крепости по шкале М.М.Протодьяконова	34	56	710	911	1215	1620
Аммонит № 6 ЖВ	0,400,55	0,550,65	0,600,75	0,60,75	0,70,8	0,85

Примечания: 1. При использовании других типов ВВ его удельный расход умножают на величину К_вв. 2. Для зарядов в наклонных скважинах удельный расход ВВ принимается с коэффициентом 0,95.

Решив совместно выражения (13) и (14), установить параметры сетки скважин (рис. 9), учитывая, что при квадратной сетке скважин a = b (рис. 9, б)

. (35)

Для трудновзрываемых пород рекомендуется шахматное расположение скважин, при этом b  0,85а (рис. 9, в).

Проверить возможность преодоления расчетной ЛСПП взрывом заряда ВВ установленной массы:

. (36)

Если условие не выполняется, то в первом ряду используют парносближенные скважины (рис. 9, г), в одну из них размещают заряд ВВ, массу заряда во второй парносближенной скважине можно найти по формуле

Q’_з = W’ h  q  (a’  a), (37)

где W’  ЛСПП при парносближенных скважинах (рис. 9, г), м; а’  расстояние между смежными парами скважин (рис. 9, г), м.

В масштабе начертить в плане схему расположения скважин на уступе и нанести необходимые размеры (рис. 10)

Вычислить объем блока по условиям обеспечения экскаватора взорванной горной массой:

V_бл = Q_см.п  n_см  n_д, (38)

где V_бл  объем взрываемого блока, м³; Q_см.п  сменная эксплуатационная производительность экскаватора, м₃; n_см  число рабочих смен экскаватора за сутки, ед; n_д  норматив обеспеченности экскаватора взорванной горной массой, сут.

Величину n_д для южных районов принимают равной 30 сут., в средней климатической зоне  1015 сут., в северной  710 сут.

Определить длину блока по формуле

(39)

где L_бл  длина блока, м; n_р  число взрываемых рядов скважин (табл.24), ед.

Найти число скважин, взрываемых в одном ряду, по формуле

(40)

Расчётную величину n_скв округляют до ближайшего целого значения и по формуле (19) - (20) корректируют объём взрываемого блока.

Вычислить общий расход ВВ на блок, кг:

Q_в.б = Q_з  n_скв  n_р. (41)

Рассчитать выход горной массы с 1 м скважины, м^3:

. (42)

Найти интервал замедления, мс:

t = 1,25  К_з  W, (43)

где К_зкоэффициент, зависящий от взрываемости пород (табл. 5).

По расчетной величине t подобрать ближайшее стандартное пиротехническое реле РП-8 из ряда 10, 20, 35, 50, 75, 100 мс.

Выбрать (табл. 24, рис. 11) схему коммутации скважинных зарядов и вычертить её в масштабе с расстановкой РП-8 (рис. 12)

Таблица 24. Условия применения различных схем коммутации

Наименования схем коммутации	Взрываемость пород	Число рядов скважин
Порядная продольными рядами	Легковзрываемые	До 3
Порядная поперечными рядами	Средневзрываемые	34
Порядная через скважину	Легко- и средне-взрываемые	25
С продольным врубом	То же	То же
С клиновым врубом	Трудновзрываемые	Не менее 4
С трапециевидным врубом	То же	То же
Диагональная	Средневзрываемые	То же

Рассчитать ширину (В, м) развала взорванной горной массы:

В = (1,5÷2.5)h+b(n_р – 1). (44)

Определить высоту (h_р, м) развала:

h_р = (1,0÷1,2)h. (45)

Найти инвентарный парк буровых станков по формуле

, (46)

где А_г.м  годовая производительность по горной массе, т; П_б.г  годовая производительность бурового станка, м.