Взрывные работы при проведении подземных горных выработок

Горные выработки проводят в массиве с различными физикомеханическими свойствами и структурными особенностями; они могут иметь различные направления, срок службы и назначение.

Выработки проводят сплошным или уступным забоями как в однородных, так и в неоднородных породах.

Проведение выработок включает в себя проходческие (бурение, заряжание и взрывание шнуров, погрузка породы и возведение крепи) и вспомогательные (транспортировка взорванной горной массы, проветривание, прокладка вентиляционных труб и электрических кабелей) операции.

Совокупность и взаимная увязка проходческих операций, повторяющихся в течение определенного промежутка времени, называются проходческим циклом.

Методы ведения буровзрывных работ при проведении выработок должны обеспечивать минимальные переборы и максимально возможное сохранение естественной прочности пород.

Подвиганис забоя за цикл должно быть максимальным. Правильно выбранные параметры буровзрывных работ при проведении обеспечивают коэффициент использования шнура (к.и.ш.) в пределах 0,85.. .0,9 (в мягких породах до 1,0).

Качество дробления горной массы должно соответствовать технологическим параметрам погрузочных машин и транспортных средств. Развал горной массы после взрыва комплекта шпуров должен быть удобным для погрузки породы и крепления выработки.

Основные условия безопасности проведения подземных горных выработок - поддержание их устойчивости, точное выполнение проекта временного крепления и сохранение крепи в целости при проведении взрывных работ.

Взрывные работы разрешается вести только при наличии тщательно возведенной крепи, соответствующей данным геологическим условиям. Отставание возведения временной крепи при производстве работ не должно превышать величины одной заходки, определенной проектом.

Шпуры в комплекте, пробуренные в забое выработок, по назначению делят на три группы: врубовые, вспомогательные и оконтуривающие.

Взрыв зарядов ВВ во врубовых шпурах создаёт дополнительную свободную поверхность. Бурят врубовые шпуры на 0,2...0,3 м глубже остальных. При проведении подземных горных выработок применяются схемы расположения врубовых шпуров, приведенные на рис. 7.6. Классификация типов врубов приведена в табл. 7.1.

Виды врубов для проходческих работ

Рис. 7.6. Виды врубов для проходческих работ: а, б - вертикальные клиновые; в - боковой; г - пирамидальный; д - верхний; е - нижний; ж - щелевой; з - «шагающий»; и - спиральный; к - клинощелевой; л - «ножницы»; м - призматический; н - вруб-скважина; о - воронкообразный; п - эллиптический; р - тройной вертикальный (ступенчатый)

Отбойные шпуры, взрываемые после врубовых, предназначены для дробления основного объёма горной массы путём расширения полости, образованной врубовыми шпурами; оконтуривающие (последние) - для придания выработке проектных сечений и формы.

Расположение шпуров должно быть таким, чтобы исключить подрыв одного заряда взрывом другого. В большинстве случаев глубина шпуров принимается равной 1,5...2,5 м. Подвигание забоя за один взрыв всегда меньше глубины шпуров.

На основе анализа достоинств и недостатков и практических данных установлены области применения различных врубов.

Клиповый вруб предназначен для проведения горизонтальных выработок площадью сечения не менее 4 м" и ширине более 1,8 м в трещиноватых породах.

При проведении стволов шахт применяются пирамидальный и воронкообразный врубы.

Таблица 7.1

Классификация типов врубов

Характеристика

врубов

Отличительные

признаки

Наименование

врубов

Условия

эффективности

применения

Наклонные с расположением шпуров наклонно к плоскости забоя

Врубовая щель с одной стороны оконтурена врубовыми шнурами, а с другой - одной стенкой выработки; врубовые шпуры - наклонные

Верхний,

нижний,

боковой

Наличие ярко выраженной естественной плоскости, по которой может открываться порода, напластование, кливаж, зеркало скольжения и др.

То же

Врубовая щель оконтурена врубовыми шпурами с двух или нескольких сторон; врубовые шпуры наклонные

Клиновой (вертикальный, пирамидальный, воронкообразный)

Выработка площадью сечения 4 м2 независимо от геологических особенностей

Прямые, расположенные перпендикулярно к плоскости забоя

Врубовые шпуры, перпендикулярные к плоскости забоя, сближены так, чтобы при взрыве разрушалась перегородка, отделяющая их один от другого

Призматический, щелевой, спиральный, призматический с опережающими шпурами

Выработка любого сечения независимо от геологических особенностей

Прямые врубы (особенно призматический) широко используют в выработках малой площади сечения, в отдельных случаях при проведении выработок большой площади сечения, особенно в крепких и крупноблочных породах.

Основными параметрами буровзрывных работ при проведении горных выработок являются: удельный расход ВВ, глубина, число и диаметр шпуров, расстояние между ними, масса заряда в шпуре и расход ВВ на взрыв.

Параметры взрывания, расположение шпуров, число и глубина шпуров в комплекте определяются по паспорту буровзрывных работ. В паспорте указаны также геологические условия, физико-механические свойства пород и структурные особенности массива, сведения о взрывных работах в данном забое и мероприятия по технике безопасности.

Оконтуривающие шпуры бурят на расстоянии 10... 15 см от проектного контура выработки и с некоторым наклоном от устья в направлении контура выработки. Концы шпура нс должны заходить за пределы проектного контура сечения выработки.

Концы отбойных шнуров комплекта должны заканчиваться в одной плоскости, соответствующей заданному подвиганию забоя за одно взрывание.

В Карамкенской геологоразведочной экспедиции ПГО «Севвост- геология» (Магаданская область) в 1974 г. бригада Н.С. Нестеренко на штольне №9 за 31 день прошла 650,8 м подземных горизонтальных горно-разведочных выработок по породам категорий крепости XVII-XVIII и установила Всесоюзный рекорд. Работы велись по технологическим картам, разработанным в Томском политехническом университете (в этом же году штольню посетили председатель Совета министров СССР А.Н. Косыгин, министр цветной металлургии СССР П.Ф. Ломако и позднее министр геологии СССР Е.А Козловский).

Эффективность взрывных работ оценивается коэффициентом использования шпуров г), характеризующимся отношением подвигания забоя /; за один цикл к глубине шпура /ш. Для крепких пород (/ > 4) ц = 0,8, для пород средней крепости (/ = 3.. .4) ц = 0,9 и слабых (f< 3) - ц = 1,0.

Средняя глубина комплекта шпуров (м)

' На фоне этой штольне (на фотографии па последней странице обложки) В.Г. Лукьянов (второй слева) в окружении студентов-практикантов.

где Тп - продолжительность проходческого цикла (принимается кратной смене, т. е. один, два, три цикла в смену), ч; кп - плановый коэффициент перевыполнения существующих технических норм выработки; Тсы - продолжительность рабочей смены, ч; cpi - коэффициент совмещения во времени бурения шпуров с погрузкой породы (при отсутствии совмещения равен единице, при полном совмещении - нулю, в среднем составляет 0,3...0,6); N - число шпуров в забое; Н^, Нп, //кр - соответствующие нормы выработки на бурение шпуров, погрузку породы и возведение крепи на одного рабочего в смену; п5, /?,„ «кр - соответственно число рабочих, занятых на бурении шпуров, погрузке породы и возведении крепи; б'пр - площадь сечения выработки в проходке, м2; ц - коэффициент использования шпура; ф2 - коэффициент совмещения во времени крепления выработок с погрузкой породы (принимается аналогично коэффициенту (pi); /р - расстояние между рамами крепи, возводимой в забое, м.

Подвиганис забоя за цикл

где / - длина шпура.

Длина наклонного шпура

где а - угол наклона шпура к плоскости забоя, градус.

При определении глубины клинового или пирамидального вруба в зависимости от ширины выработки соблюдают условие

где /мр - предельная глубина шпуров клинового вруба (м), равная (0,25 ± 0,05) В, где В - минимальный размер выработки, м. Знак минус принимается при клиновом и пирамидальном врубах, знак плюс при врубе «ножницы».

Величину / ориентировочно можно принимать по табл. 7.2.

Длина заряда в шпуре

где U, L- соответственно коэффициент заполнения и длина шпура.

При диаметре заряда ВВ, равном 28...40 мм, /,ф для пород групп V—VIII (f= 2...6) составляет 0,6...0,7, а для пород групп X-XI (f= 10...20) - 0,7...0,75 м. При диаметре, равном 45 мм, - соответственно 0,35...0,45 и 0,45...0,5 м (группы пород приведены по классификации СНиП).

Таблица 7.2

Глубина врубов в зависимости от коэффициента крепости пород

и ширины выработки, м

Ширина

выработки,

м

Коэффициент крепости пород,/

2...6

6...8

8...10

10...13

13...16

16...18

18...20

2,0

1,3

1,2

U

1,0

0,9

0,8

0,7

2,5

1,7

1,6

1,4

1,3

1,2

1,1

1,0

3,0

2,1

1,9

1,7

1,6

1,4

1,3

1,2

3,5

2,4

2,2

1,9

1,7

1,6

1,5

1,4

4,0

2,8

2,6

2,2

2,1

1,9

1,8

1,7

4,5

3,2

2,9

2,5

2,4

2,3

2,0

1,9

5,0

3,5

3,2

2,9

2,7

2,4

2,2

2,2

Удельный расход ВВ, кг/м3

Таблица 7.3

Группа грунтов и пород по классификации СНиП

Площадь сечения забоя, м2

<3

3...7

>7

IV

1,0

0,4

0,3

V

1,3

0,7

0,4

VI

2,3

1,3

0,9

VII-XI

3,3

2,0

1,6

где /?от5 и лвр - число отбойных и врубовых шпуров; q - удельный расход ВВ на 1 м3 отбиваемой породы, кг; Snp - площадь сечения выработки в проходке, м'; 5вр - площадь забоя, оконтуривасмая врубовыми шпурами, м"; Р - вместимость ВВ в 1 м шпура, кг; п - коэффициент, учитывающий тип применяемого вруба, равный для призматического, прямого и щелевого врубов 1, для клинового - 1/2, для пирамидального - 1/3.

Значение q принимают по табл. 7.3 с введением приведённых ниже значений поправочного коэффициента к, учитывающих удельный расход ВВ в зависимости от глубины шпуров /гшп:

Общее число шпуров на забой (комплект шпуров) определяется по формуле

Удельный расход ВВ уточняется в процессе проведения выработки. Масса заряда отбойного шпура определяется вместимостью заряжаемой его части:

Масса врубового шпура QBP принимается на 20 % больше, а окон- туривающсго Q0K - на 20 % меньше массы ВВ, расходуемой на один отбойный шпур.

Общий расход ВВ Q (кг) на весь комплект шнуров составит:

При ведении очистных работ применяют скважинные заряды, так как взрывная отбойка, проводимая ими, более эффективна.

В зависимости от крепости пород и систем разработки условия взрывания зарядов в очистных забоях разнообразны.

Скважины располагают параллельно или веером, а отбиваемые слои в зависимости от горнотехнических условий и системы разработки могут быть горизонтальными, вертикальными или наклонными. Число зарядов, взрываемых за один прием, и последовательность взрывания зависят от устойчивости кровли.

Контрольные вопросы

  • 1. Что называется проходческим циклом?
  • 2. Какие шпуры входят в комплект при проведении подземной выработки?
  • 3. В чём состоит назначение врубовых шпуров?
  • 4. Какие типы врубов Вы знаете?
  • 5. Что такое КИШ?
  • 6. Как определяется общее число шпуров на забой?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >