2. Проектирование и расчет буровзрывных работ

2.1. Выбор вв и оборудования для бурения шпуров

При проектировании БВР прежде всего учитываются такие свойства горных пород, как крепость и буримость. Соотношение между коэффициентом крепости горных пород по М.М. Протодьяконову и категорией пород по буримости приведено ниже:

Категория пород по буримости	Коэффициент крепости	Категория пород по буримости	Коэффициент крепости
1	0,3	XI	5-6
II	0,5	XII	6-7
III	0,6	XIII	8-9
IV	0,8-1	XIV	9-10
V	1,2	XV	11-12
VI	1,6	XVI	13-15
VII	2	XVII	16-17
VIII	2-3	XVIII	17-18
IX	3-4	XIX	18-19
X	4	XX	20

Одним из критериев эффективности БВР является величина коэффициента использования шпуров (КИШ). Удовлетворительными значениями КИШ можно считать для монолитных скальных пород XVI-XX категорий – 0,75-0,8; в породах средней крепости (XI-XV категории) – 0,8-0,85; в породах ниже Х категории – 0,85-0,9.

Исходным параметром при составлении паспорта буровзрывных работ является глубина шпуров в комплекте. Она может быть определена по заданной месячной скорости проходки, м:

(1)

где L - проектная длина выработки, м; Т – время, отводимое на проходку выработки, мес.; n - число рабочих дней в месяц (25 или 30); m - число рабочих смен в сутки (от 1 до 4 смен); к – число циклов в каждой смене (1 цикл, реже 2); h - коэффициент использования шпуров.

На практике средняя глубина шпуров чаще всего находится в следующих пределах (табл. 4).

Таблица 4

Коэффициент крепости пород, f	Глубина шпуров при площади поперечного сечения выработки, м
	до 12 м^2	более 12 м^2
1,5-3	3-2,5	3,5-3,0
4-6	2,5-2,0	3-2,5
7-20	2,5-1,5	2,5-2,0

Выбор взрывчатого вещества (ВВ) можно осуществлять в соответствии с рекомендациями, изложенными ниже:

Сухие шпуры в породах с f £ 12	Гранулиты М; АС-4; АС-4В; аммонит 6ЖВ
То же в породах с f > 12	Гранулит АС-8В, детонит М, аммонал скальный № 3, акванал АРЗ-8Н
Обводненные шпуры в породах с f £ 12	Аммонит 6ЖВ в полиэтиленовой оболочке; аммонал М-10
То же в породах с f > 12	Детонит М; аммонит скальный № 1, аммонал скальный №3 в полиэтиленовой оболочке

Характеристика гранулированных ВВ для механического заряжания и патронированных ВВ, заряжание которыми осуществляется вручную приведена в табл. 5.

Характеристика взрывчатых веществ

Таблица 5

Тип ВВ	Работоспособность, см^3	Плотность ВВ, г/см^3	Материал оболочки патрона	Параметры патрона
				Диаметр, мм	Масса, г	Длина, мм
Гранулит АС-4В АС-8В	400 410-430	0,8-0,85	-	-	-	-
Гранулит М	300	0,7-0,85	-	-	-	-
Акванал АРЗ-8Н	400	0,9-0,92	-	-	-	-
Аммонал М-10	430	0,95-1,1	Бумага	32	200 250	250 300
Аммонал скальный № 3	450-470	1-1,1	Бумага, полиэтилен	36 45	250 500	250 300
Аммонит 6ЖВ	360-380	1-1,2	Бумага, полиэтилен	32, 36	200 300	220 280
Аммонит скальный № 1	450-480	1,43-1,58	Бумага	28 36 45	150 250 400	170 170 170
Детонит М	450-500	0,92-1,2	Бумага	28 32	150 200	230 230

Чем выше работоспособность ВВ, тем в более крепких породах целесообразно его использовать. Оборудование для бурения шпуров (табл. 6) при проведении горизонтальных горноразведочных выработок выбирается в зависимости от физико-механических свойств пород (крепости, трещиноватости) и размеров поперечного сечения выработки. В породах с f > 4 может использоваться ударно-поворотный способ бурения (перфораторы), при f ³ 16 – вращательно-ударный способ (бурильные установки), и при f < 10 – вращательное бурение ручными или колонковыми электросверлами. Однако на горноразведочных работах шпуры в породах с f ³ 4 чаще бурятся перфораторами.

В выработках с небольшой площадью поперечного сечения применяются либо ручные электросверла (в мягких породах), либо переносные перфораторы на пневмоподдержках или распорных устройствах УПБ-1А (ЛКР-У). Чем выше f, тем с большей энергией удара следует выбирать перфоратор. В выработках с площадью поперечного сечения более 6 м² могут применяться бурильные установки БУЭ, БУ, СБКН и др.

Оборудование для бурения шпуров

Таблица 6

Тип оборудования	Марка бурильной машины	Коэффициент крепости пород, f	Площадь поперечного сечения выработки, м^2		Максимальные размеры обуриваемого забоя, м (высота × ширина
Ручные электросверла	ЭР-14Д-2М СЭР-19М ЭР-18Д-2М ЭРП-18Д-2М	f £ 2 -"- -"- f £ 4	Любая -"- -"- -"-		- - - -
Колонковые электросверла на распорных колонках КЭБ	ЭБГ-1 СЭК-1 ЭБГП-1	f £ 10 -"- -"-	До 6 -"- -"-		- - -
Переносные перфораторы на пневмоподдержках	ПП – 36 ПП – 50 ПП – 54 ПП - 63	f < 9 f < 14 f < 18 f > 16	Любая -"- -"- -"-		- - - -
Бурильные установки БУЭ-1М	Вращательная бурильная головка 1100-1-1М Универсальная бурильная головка БГА	f < 6 f = 6 – 16	Более 6 -"-		2,8 х 3,3 -"-
Бурильная установка БУ-1Б	БГА-1М	f = 8-16	-"-		3,7 х 5
Бурильная установка СБКН-2М	Колонковый перфоратор ПК-60	f =10 –20		Более 5	3,2 x 3,7

Количество одновременно работающих в забое бурильных машин определяется исходя из площади поперечного сечения выработки: для ручных электросверл и переносных перфораторов – 1,5-2 м²; для колонковых электросверл и перфораторов - 2,5-3 м² площади забоя на одну бурильную машину.

Буровые штанги для ручных электросверл изготавливаются из витой стали ромбического профиля. Буровой комплект состоит обычно из 2-4 штанг; длина самой короткой штанги (забурника) принимается равной 0,5-0,7 м и каждая последующая штанга комплекта длиннее предыдущей на 0,7-0,9 м.

Для переносных перфораторов применяются шестигранные штанги с осевым отверстием для промывки (табл. 7).

Буровые штанги для переносных перфораторов

Таблица 7

Типоразмер	Диаметр штанги, мм	Длина штанги, мм	Масса, кг	Типоразмер	Диаметр штанги, мм	Длина штанги, мм	Масса, кг
БШ-22-700	22	700	2,1	БШ-25-700	25	700	2,8
БШ-22-1600	22	1600	4,8	БШ-25-1600	25	1600	6,3
БШ-22-2500	22	2500	7,4	БШ-25-2500	25	2500	9,9
БШ-22-3400	22	3400	10,1	БШ-25-3400	25	3400	13,7
БШ-22-4300	22	4300	12,8	БШ-25-4300	25	4300	17,0

Для колонковых электросверл буровые штанги изготавливаются из труб диаметром 33,5 мм (отрезками длиной, равной ходу шпинделя электросверла) с ниппельным соединением. При использовании бурильных установок шпуры бурятся на всю глубину одной штангой. Для бурения шпуров бурильными установками с колонковыми перфораторами ПК могут использоваться штанги диаметром 32 м с резьбовым соединением с хвостовиком (каталожный № 203), а при оснащении установки бурильной головкой БГА – штанги с конусным соединением (каталожный № 291, табл. 8).

Штанги диаметром 32 мм для ударно-поворотного и вращательно-ударного бурения

Таблица 8

Каталожный №	Длина штанги, мм	Масса, кг	Каталожный №	Длина штанги, мм	Масса, кг
203-2512	1220	7,1	291-2524	2400	14,8
203-2515	1525	8,9	291-2531	3050	18,0
203-2518	1530	9,1	291-2543	4300	25,0
203-2524	2435	15,4	-	-	-
203-2531	3050	18,0	-	-	-
203-2537	3660	21,0	-	-	-

Породоразрушающим инструментом для вращательного бурения являются резцы, технические параметры которых приведены в табл.9.

Ударно-поворотное бурение осуществляется коронками КДП долотчатой формы (вязкие монолитные породы, f = 8 – 14), крестовой формы ККП (вязкие трещиноватые и абразивные породы f = 4 – 14) или трехперыми штыревыми коронками КТШ (хрупкие породы, монолитные и трещиноватые f = 14 – 20). Коронки диаметром до 43 мм применяются обычно для перфораторов с энергией удара до 60 Дж, диаметром 46-65 мм – с энергией удара до 85-90 Дж и т.д. Для вращательно-ударного бурения используются коронки марок БУ и КУВШ. Техническая характеристика коронок приведена в табл. 10.

Резцы для вращательного бурения шпуров

Таблица 9

Буровое оборудование	Коэфф. крепости, f	Тип резца	Диаметр резца, мм	Марка твердого сплава	Масса резца, кг
Ручные электро­сверла	2 4	РУ-4М РУ-43 РУ6-1	43 43 44	ВК-4В ВК-8 ВК-8	0,17 0,12 0,18
Ручные и колонковые сверла	6	РУ-13	42	ВК-8	0,16
Колонковые сверла	8 10	РП-7 РП-42	43 42	ВК-8 ВК-6	0,18 0,28

Коронки для бурения шпуров

Таблица 10

Марка коронки	Диаметр коронки, мм	Марка твердого сплава	Масса коронки, кг
КДП-32-19 36-22 40-25 43-25	32 36 40 43	ВК-15 или ВК-11В -"- -"- -"-	0,3 0,38 0,45 0,49
ККП-40-25 43-25 46-25 52-25	40 43 46 52	ВК-15 или ВК-11В -"- -"- -"-	0,48 0,59 0,62 0,66
КТШ-36-25 40-25 43-25 46-31 52-31	36 40 43 46 52	ВК-11В -"- -"- -"- -"-	0,43 0,51 0,56 0,80 0,89
БУ-43-25	43	ВК-8В	0,42
БУ-52-25	52	ВК-15	0,55
КУВШ-43-25	43	ВК-8В	0,4

Диаметр шпуров (резцов и буровых коронок) необходимо увязывать с диаметром патронов ВВ. Для патронов диаметром 32 и 36 мм следует применять резцы и буровые коронки диаметром соответственно 40 и 43 мм (при огневом и электроогневом взрывании) и 36 и 40 мм (при электрическом способе взрывания).