3.6 Параметры контурного взрывания

Заряды контурного взрывания характеризуются удельным расходом ВВ q, удельной продольной массой заряда Q, плотностью заряжания Р, диаметром скважины d, а также прочих параметров взрывных работ W, a, m.

Базовые нормативы для контурного взрывания скважинных зарядов определены для скважин диаметром d= 110 мм. В качестве ВВ использован аммонит №6 ЖВ в патронах диаметром 32 мм и плотностью Р= 1 кг/м.

Для определения оптимального расстояния между контурными скважинами проводились опыты на плоских моделях. Было установлено, что при относительном расстоянии между скважинами m=1,5 возникают тупиковые трещины, а область разрушения развивается посредине между скважинами и распространяется за пределы предконтурного массива.

Следы скважин или даже следы зарядов, сохраняющихся в исключительных случаях, располагаются на выступающих частях, а не в углублениях забоя, что позволяет судить о клинообразной форме отрыва.

В условиях m 2 проявляются первые признаки развития трещин между двумя соседними зарядами, хотя по-прежнему преобладают трещины, направленные в сторону открытой поверхности.

При 2,5 m 4 тангенциальные трещины строго преобладают над трещинами, направленными к открытой поверхности [7].

Рассмотрим несколько различных вариантов конструкции скважинных зарядов:

Возьмем сплошную конструкцию, в которой ВВ является Гранулит УП-1, так как он наиболее подходит для контурного взрывания, потому что имеет низкую скорость детонации и низкую бризантность. Эту конструкцию применяем для трех различных диаметров d = 110 мм, d = 160 мм и d = 216 мм. И также рассмотрим рассредоточенную конструкцию с применением аммонита № 6ЖВ d = 32мм, d = 90 мм d = 120мм для скважин d = 110 мм, d = 160 мм и d = 216 мм соответственно.

Для каждого случая найдем расстояние между скважинами по формуле

(3.1)

где К – коэффициент, учитывающий ориентацию естественных трещин в массиве горных пород относительно плоскости оконтуривания, равный 0,95-1,2;

d – диаметр скважины, м;

υ – коэффициент Пуассона, равный 0,26;

Р_ð – детонационное давление в заряде ВВ, Па;

Vз – объем заряда ВВ в скважине, м³;

Vс – объем скважины.

X – показатель адиабаты, равный 1,17 для аммонита № 6ЖВ и 1,25длягранулита УП-1;

σ_р – предел прочности горной породы при растяжении,

равный101∙10⁵Па;

С – безразмерная величина;

m – степень затухания ударной волны в зоне разрушения.

Объем заряда гранулита УП-1 в скважине определяем по формуле

Vз = π d_з²/4h , (3.2)

где d_з – диаметр заряда, м;

h – высота заряда, м.

Для гранулита УП-1 d_скв= 0,110 м: Vз= π d_з²/4h= 370 л

d_скв= 0,160 м: Vз= π d_з²/4h= 784 л

d_скв= 0,216 м: Vз= π d_з²/4h= 1428 л

Объем заряда аммонита № 6ЖВ в скважине определяем по формуле

Vз= π d_з²/4h n (3.3)

где n – количество патронов в скважине, шт.

Для аммонита № 6ЖВ d_скв= 0,110 м: Vз= π d_з²/4h n= 16 л

d_скв= 0,160 м: Vз= π d_з²/4h n= 128 л

d_скв= 0,216 м: Vз= π d_з²/4h n= 904 л

Объем скважины определяем по формуле

Vз= π d_скв²/4h (3.4)

где d_скв – диаметр скважины, м;

h – высота скважины, м.

Объем скважины для d_скв= 0,110 м: Vс= 380 л

d_скв= 0,160 м: Vс= 802 л

d_скв= 0,216 м: Vс= 1465 л

Коэффициент заполнения скважины определяется по формуле

Кз=Vз / Vс , (3.5)

Для Гранулита УП-1 d_скв= 0,110 м: Кз = 0,97

d_скв= 0,160 м: Кз = 0,97

d_скв= 0,216 м: Кз = 0,97

Для аммонита № 6ЖВ d_скв= 0,110 м: Кз = 0,04

d_скв= 0,160 м: Кз = 0,16

d_скв= 0,216 м: Кз = 0,62

Степень затухания ударной волны в зоне разрушения определяется по формуле

(3.6)

В зоне образования направленной трещины

(3.7)

Детонационное давление (Па) в заряде ВВ определяют по формуле

_, (3.8)

где ρ_ВВ – средняя плотность заряда ВВ в скважине, равная 900 для

гранулитаУП-1 и 1000 кг/м³ для аммонита № 6ЖВ;

Д – скорость детонации, равная 3800 для гранулита УП-1 и 4000 м/с для аммонита № 6ЖВ;

10 – переводной множитель для системы СИ;

g– ускорение свободного падения, равное = 9,8 м/с²,

Для Гранулита УП-1 Па.

Для аммонита № 6ЖВ Па.

_,

где γ – плотность горной породы, кг/м³;

С_n – скорость продольной волны в горной породе, м/с.

Для Гранулита УП-1 _.

Для аммонита № 6ЖВ _.

Расстояние между скважинами

Для Гранулита УП-1

d_скв= 0,110 м

d_скв= 0,160 м:

d_скв= 0,216 м:

Для аммонита № 6ЖВ

d_скв= 0,110 м

d_скв= 0,160 м

d_скв= 0,216 м

В этой формуле будут изменяться диаметр скважины и характеристики

ВВ, такие как средняя плотность заряда и скорость детонации.

Различным будет коэффициент заполнения скважин. Для сплошного заряда

он будет намного больше, чем для рассредоточенного.

Также предлагается использование комбинированной конструкции контурного заряда. Предлагается использовать сначала сплошной заряд ВВ до 25 м, а за тем на оставшиеся 15 м рассредоточенный заряд из аммонита №6ЖВ.

Расстояние между скважинами принимаем равное такому же расстоянию как при использовании сплошной конструкции.

Рассчитанные для каждого случая расстояния представлены в таблице 3.4. Как видно они намного различаются. Минимальное расстояние между скважинами потребуется для конструкции с применением аммонита № 6ЖВ и диаметром скважины 110 мм. Максимальное – при применении сплошной конструкции и диаметре скважины 216 мм.

Параметры контурного взрывания приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Параметры контурного взрывания

Параметры БВР	Единица измерения	Расчетная величина
Длина блока, Lбл	м	198
Ширина блока, В	м	65
Объем горной породы взрываемого блока, Vбл	м^3	514800
Высота взрываемого уступа, H	м	40
Угол откоса борта уступа, α	град.	75
Диаметр скважины, dскв	м	0,250
Длина заряда, lзар
Для гранулита УП-1	м	33,5
Продолжение таблицы 3.4
Параметры БВР	Единица измерения	Расчетная величина
Для Сибирита 1200	м	33,5
Длина недобура, lпер	м	1,5
Удельный расход, q
Для гранулита УП-1	кг/м^3	0,55
Для Сибирита 1200	кг/м^3	0,65
Линия сопротивления по подошве уступа, W	м	11
Объем горной породы, взрываемый одной скважиной Vскв	м^3	3240
Расстояние между скважинами в ряду, a	м	9
Расстояние между рядами скважин, b	м	9
Количество скважин, Nскв
отбойных	шт.	138
контурных	шт.	67
Расход ВВ на массовый взрыв
Гранулита УП-1, Q1	т	167
Сибирита 1200,Q2	т	95
Общий расход ВВ на массовый взрыв, Qмас	т	262
Интервал замедления, t	мс	60
Диаметр контурных скважин, d	м	0,160
Окончание таблицы 3.4
Параметры БВР	Единица измерения	Расчетная величина
Расстояние между контурными скважинами, а	м	3
Расстояние между контурным рядом и отбойным, b	м	9
Плотность заряжания, ρ	кг/м	3
Угол наклона контурной скважины	град	75

Расчет затрат на материалы для контурного взрывания.

Стоимость материалов приведена в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Стоимость материалов

материалы	Еденица измерения	Стоимость, руб
Гранулит УП-1	за 1 кг	6,3
Аммонит № 6ЖВ	за 1 кг	24,5
Бурение скважины	за 1 м	99,8

Результаты расчета приведены в таблице 3.6 по трем вариантам конструкции контурного заряда и для различных диаметров.

Посчитав стоимость бурения и стоимость ВВ для всех контурных скважин на блоке при каждом случае, мы видим что наиболее целесообразно применять комбинированную конструкцию заряда диаметром скважины 160 мм.

Технико-экономические показатели контурных скважин и затраты на контурный взрыв представлены в таблице 3.6.

Таблице 3.6 – Технико-экономические показатели по вариантам контурного взрывания

Конструкция заряда ВВ	Диаметр скважин и тип ВВ	Расстояние между скважинами , м		Количество контурных скважин в блоке , шт	Стоимость ВВ для одной скважины, руб	Стоимость ВВ для всех скважин, руб	Стоимость бурения одной скважины, руб			Стоимость бурения всех скважин, руб			Затраты на контурный взрыв, руб
Гранулит УП-1
Вариант 1	d=110 мм	1,5		133	2738	364154	3992			530936			895090
	d=160 мм	3		67	5802	388734	3992			267464			656198
	d=216 мм	4		51	10567	538917	3992			179640			718557
Аммонит №6ЖВ
Конструкция заряда ВВ	Диаметр скважин и тип ВВ	Расстояние между скважинами , м	Количество контурных скважин в блоке , шт		Стоимость ВВ для одной скважины, руб	Стоимость ВВ для всех скважин, руб		Стоимость бурения одной скважины, руб				Стоимость бурения всех скважин, руб			Затраты на контурный взрыв, руб
Вариант 2	d=110 мм	1	199		392	78008		3992				794408			872416
	d=160 мм	2	100		3136	313600		3992				399200			712800
	d=216 мм	4	51		22148	1129548		3992				203592			1333140
Конструкция заряда ВВ	Диаметр скважин и тип ВВ	Расстояние между скважинами , м	Количество контурных скважин в блоке , шт		Стоимость ВВ для одной скважины, руб	Стоимость ВВ для всех скважин, руб		Стоимость бурения одной скважины, руб				Стоимость бурения всех скважин, руб			Затраты на контурный взрыв, руб
Комбинированный
Вариант 3	d=110 мм	1,5		133	1965	261345			3992		530936			792281
	d=160 мм	3		67	4922	329774			3992		267464			597238
	d=216 мм	4		51	14389	733839			3992		179640			913479

Вывод: В результате применения контурного взрывания уменьшается влияние взрыва за контурную часть массива, что приводит к более ровной и гладкой поверхности уступа. Поэтому исключается падение камней с борта уступа и увеличивается безопасность экскаваторных работ в забое. При применении комбинированного заряда в контурных скважинах и диаметром 160 мм затраты на контурный взрыв уменьшились на 115562 руб. по сравнению с использованием рассредоточенной конструкции заряда.