Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

‹‹Сибирский государственный индустриальный университет››

Кафедра разработки рудных месторождений

ВЫБОР ТИПА ВРУБОВ ПРИ РАСЧЕТЕ

ПАСПОРТОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ НА

ПРОВЕДЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ,

НАКЛОННЫХ ВЫРАБОТОК И ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ

Методические указания к выполнению

практических занятий по дисциплине

‹‹Технология и безопасность взрывных работ››

Специальности: 130404 – Подземная разработка

месторождений полезных ископаемых,

130408 – Взрывное дело

Новокузнецк

2010

УДК 622.235 (07)

В 920

Рецензент

кандидат технических наук, профессор, заведующий

кафедрой открытых горных работ СибГИУ

А. И. Федоренко

В 920. Выбор типа врубов при расчете паспортов буровзрывных работ на проведение горизонтальных, наклонных выработок и вертикальных стволов: метод. указ. / Сост.: А.А. Хобта. − Новокузнецк: СибГИУ. − 2010. − 29 с.

В работе содержится область применения и характеристика распространенных отечественных схем расположения врубовых шпуров в горизонтальных, наклонных выработках и вертикальных стволах. Даются образцы расположения шпуров при выполнении студентами контрольных работ по составлению паспортов БВР горизонтальных, наклонных выработок и вертикальных стволов.

Предназначены для студентов специальности 130404 – Подземная разработка месторождений полезных ископаемых и 130408 – Взрывное дело.

Предисловие

Если исходить из того, что 80 % всего минерального сырья в мире добывается с помощью использования силы взрыва, то тогда трудоемкость буровзрывных работ составляет 20-30 % при добыче полезных ископаемых, а проведение горизонтальных, наклонных горных выработок и вертикальных стволов по породам средней крепости и выше осуществляется при помощи буровзрывных работ, которые занимают от 30 до 60 % времени проходческого цикла и до 40 % общих трудовых затрат. Технология взрывных работ зависит от условий проведения горных работ и необходимой эффективности разрушения (дробления) горной массы пустых пород или полезного ископаемого (снижения трудоемкости работ и себестоимости добычи). Всё это относится к горным работам по проходке горизонтальных и наклонных выработок, как при строительстве горнорудных и угольных шахт, так и при разработке месторождений полезных ископаемых. Совершенствование взрывных работ основано на базе глубокого изучения физических процессов, происходящих в горных породах при взрыве, методами, обеспечивающими рациональное использование энергии взрыва. Буровзрывные работы, при проведении горизонтальных, наклонных выработок и вертикальных стволов, должны обеспечить: точно соответствующие проекту формы и размеры выработки; равномерное мелкое дробление при компактном её развале; высокий коэффициент использования шпуров; низкую степень трещинообразования законтурного массива. Достижение высоких показателей базируется на использовании методов управления энергией взрыва, учитывающих энергетические, геометрические и технологические параметры ведения взрывных работ.

Перечисленные требования в значительной степени определяются работой врубовых шпуров и правильным расположением всего комплекта шпуров в забое проводимой выработки. Для этого в настоящей работе предлагаются наиболее распространенные в отечественной и зарубежной практике схемы расположения шпуров и очередность их взрывания. Кроме этого показаны образцы схем расположения шпуров в забоях подготовительных, наклонных выработках и вертикальных стволах, которые используются студентом при решении контрольных работ по составлению паспортов БВР при проведении горизонтальных и наклонных выработок и вертикальных стволов. Вышеперечисленные схемы приводятся на рисунках 1-22.

Приведенные в работе материалы могут быть использованы при выполнении дипломного проекта в разделе ‹‹Проведение капитальной горной выработки››, а также могут являться основой для выполнения специальной части дипломного проекта.

Основное назначение врубовых шпуров – создать опережающую полость, которая будет облегчать работу других рядом расположенных шпуровых зарядов ВВ (вспомогательных, отбойных), т.е. создать для них вторую плоскость обнажения (свободную поверхность).

Типы врубов, характеристика и область применения приведены в таблице 2.

Конструкция, параметры и схема расположения шпуров во врубах приведены на рисунках 2-16.

Врубы. Расположение шпуров. Общие требования к врубам

Основное назначение врубовых шпуров – создать опережающую полость, которая будет облегчать работу других рядом расположенных шпуровых зарядов ВВ (вспомогательных, отбойных), т.е. создать для них вторую плоскость обнажения (свободную поверхность).

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

Таблица 1 − Врубы с наклонными шпурами

Тип вруба	Характеристика вруба	Условия применения
Вертикальный клиновой (рис.3, а)	Врубовые шпуры образуют в центральной части забоя (по вертикали) вертикальный клин. Число врубовых шпуров 2-10	Проведение выработок с вертикальным расположением трещин в породах различной крепости
Горизонтальный Клиновой (рис.3, б)	Врубовые шпуры образуют в центральной части забоя (по горизонтали) горизонтальный клин	В однородных породах различной крепости с горизонтальным расположением трещин
Пирамидальный (рис.2)	Наклонные шпуры образуют пирамиду в центральной части забоя Число шпуров 3-6	В крепких и весьма крепких породах
Комбинированный (рис.16)	-	В крепких породах при больших заходках (уходах за цикл)
Веерный (рис.8)	-	В угольных забоях подготовительных и нарезных выработок

Конструкция, параметры и схема расположения шпуров во врубах приведены на рисунках 1-16.

Врубы располагают, как правило, в центре тяжести фигуры, образованной поперечным сечением выработки.

Подошву вруба при проведении горизонтальных и наклонных выработок ориентируют на второй ряд шпуров от почвы, исходя из условий необходимости сохранения её целостности.

Исключение составляют лишь случаи с явно выраженным различием в прочностных характеристиках пород забоя, например, при наличии угольного пласта, зон тектонических нарушений или зон с пониженной крепостью пород, когда врубовая полость и форма врубов ориентируются на эти участки забоя выработки:

− врубовые шпуры размещают на поверхности забоя с максимально возможной точностью, обеспечиваемой имеющимися средствами бурения;

− врубовые шпуры бурят на 15-25 см длиннее средней глубины заходки (подвигания забоя за цикл);

− заряжание и забойку врубовых шпуров проводят тщательно, обеспечивая максимальную плотность ВВ и материала забойки в полости шпура;

− масса заряда, кг во врубовых шпурах определяется из выражения:

Q= ( L_ш − L_з) Р,

где L_ш – глубина шпура, м;

L_з – длина забойки во врубовых шпурах, м;

Р − масса ВВ на1 м заряженной части шпура, кг/м.

Значение Р при ручном заряжании принимается исходя из данных таблицы 2.

Выбранные расчетные значения массы ВВ округляют до значений кратных числу стандартных патронов ВВ. В среднем значение Р составляет 0,5 кг/м.

Способ инициирования врубовых зарядов − обратный и прямой.

Таблица 2 − Длина патронов промышленных ВВ

Тип ВВ	Диаметр патрона, мм	Длина патронов (см) при массе (г):
		150	200	250	300
Аммониты
6ЖВ	31-32	-	25-23	31-39	-
АП-5ЖВ	36-37	-	18-17	23-21	27-26
ПЖВ-20	36-37	-	17-16	22-21	26-24
Т-19	36-37	-	17-16	22-20	26-24
Аммонал водоустойчивый	31-32	-	25-24	32-30	-
Детонит М	31-32	25-23	33-30	31-29	-
	27-28	-	25-33	-	-
	36-37	-	-	23-22	28-26
Угленит Э-6	36-37	-	17-16	21-20	26-24

Врубовые шпуры по расположению их во взрываемом объеме горной массы вруба делят на три группы:

− наклонные;

− параллельные;

− с котловыми шпурами (в угольных и сланцевых шахтах не применяются).

Наклонные врубы в зависимости от расположения шпуров подразделяют:

− на клиновые (конические);

− на пирамидальные;

− на веерные;

− на комбинированные.

Расположение шпуров в забое оказывает большое влияние на общие показатели буровзрывных работ, и в частности на величину подвигания забоя за цикл, т. е. на КИШ; точность оконтуривания выработки; равномерность и степень измельчения породы; характер поверхности забоя; безопасность проходческого оборудования и временной крепи в забое, а также на удобство работ по бурению шпуров.

При выборе той или иной схемы расположения шпуров необходимо учитывать следующие факторы: тип применяемых бурильных машин и бурового инструмента, тип ВВ и средств взрывания, заданную величину подвигания забоя за взрыв, физико-механические характеристики и структуру отбиваемых пород.

При проведении горизонтальных и наклонных горных выработок шпуры располагают комплектами, в каждом из которых различают:

I − врубовые шпуры (1-4), служащие для образования врубовой полости, которая создает дополнительную обнаженную поверхность, облегчающую работу зарядов вспомогательных и отбойных шпуров; II − вспомогательные и отбойные шпуры (5-12), производящие основную работу по отбойке породы; их располагают, как правило, под прямым углом к плоскости забоя и взрывают после врубовых, т. е. работают они при двух обнаженных поверхностях; III − оконтуривающие шпуры (13-30), служащие для отбойки породы по контуру выработки. Однако такое деление условно, так, например, в выработках малого сечения отбойных шпуров может и не быть, а роль отбойных шпуров выполняют оконтуривающие шпуры.

Рисунок 1 − Схема расположения шпуров в забое с одной

обнаженной поверхностью

Точность оконтуривания выработки в забое с одной обнаженной поверхностью достигается правильным размещением оконтуривающих шпуров по отношению к проектному контуру сечения. Шпуры располагают равномерно по периметру выработки, заряды в них взрываются в последнюю очередь, за исключением ряда специальных схем (предварительное щелеобразование), когда оконтуривающие шпуры взрываются первыми в комплекте.

Величина продвижения забоя за цикл, как правило, определяется глубиной врубовой полости, образованной взрывами зарядов врубовых шпуров.

Правильно выбранный вруб обеспечивает максимальное подвигание забоя за взрыв с минимальными трудовыми и материальными затратами. В связи с этим к выбору типа вруба для конкретных горно-геологических условий, сечений и назначения горных выработок следует подходить с особой тщательностью, используя богатый опыт практики и данные научно-исследовательских работ.

Известные в горной практике типы врубов подразделяются на три основные группы:

− наклонные врубы, образуемые шпурами, пробуренными под углом к плоскости забоя;

− прямые (призматические) врубы, шпуры в которых бурят перпендикулярно забою;

− комбинированные врубы, состоящие из наклонных и перпендикулярных по отношению к плоскости забоя шпуров.