дробления и выброса породы из массива забоя взрывом;

разрушения массива взрывом без образования развала;

частичный выброс и дробление массива забоя взрывом.

В первом варианте расчет параметров буровзрывных работ включает определение:

- необходимого состава горной массы по крупности для погрузочной машины:

где В – ширина ковша погрузочной машины, м;

- необходимой степени дробления массива с учетом его блочности (трещиноватости):

где d_ом – блочность массива (трещиноватость), м;

- удельной энергии дробления массива в необходимой степени:

где σ_сж – прел прочности породы на одностороннее сжатие, Па;

k_д - коэффициент динамичности;

Е - модуль упругости, Па;

- удельной энергии выброса и формирования развала с необходимым коэффициентом разрыхления:

где v_o – начальная скорость разлета горной массы при взрыве, м/с;

ρ - плотность пород, кг/м³ ;

k_р - коэффициент разрыхления горной массы в развале;

- удельный расход взрывчатого вещества:

F_ВВ– полная идеальная работа взрыва, Дж/кг;

η – коэффициент полезного использования энергии ВВ;

- диаметр шпура:

где l – длина шпура в 1 м³;

Δ – плотность ВВ;

- величина зоны разрушения массива вокруг цилиндрического заряда ВВ по формуле проф.В.К, Шехурдина (Рис.1):

Рис.1 Параметры зон разрушения цилиндрического заряда взрывчатого вещества:

а – парного;

б – при шахматной сетке.

,

где Q – теплота взрыва, ккал/кг;

А = 4,19 механический эквивалент тепла;

g = 9.81 ускорение свободного падения, м/с;

Н - глубина расположения заряда ВВ от поверхности земли, м.

- количество шпуров необходимых для дробления и выброса породы взрывом из массива:

,

где S_выр- площадь поперечного сечения выработки, м².

- длина шпура l_ш максимальная по техническим и технологическим условиям;

- расстояние между шпурами в ряду:

- расстояние между шпурами при шахматной сетке:

- взрывание между рядами короткозамедленное.

Этот вариант расчета учитывает: требование обеспечения: минимальной эффективности технологического процесса проведения горной выработки (d_ср, k_р, h_р, l_ш), свойства массива гонных пород (σ_сж, Е, ρ, k_д,, d_ом), горное давление в районе выработки (ρ, g, H) и свойства взрывчатого вещества используемого для дробления горных пород массива (F_ВВ, η, Q, Δ).

Учет этих параметров обеспечивает надёжность результатов технологического процесса проведения горных выработок и минимальные затраты на производство горных работ.

Второй вариант расчета базируется на физическом явлении механического разрушения горной породы действием взрыва взрывчатого вещества в массиве.

Взрыв взрывчатого вещества в шпуре инициирует волну сжатия, которая распространяется во все стороны, разрушая массив.

Величина зоны разрушения горных пород вокруг шпура:

.

За этой зоной трещины разрушения массива распространяются на величину

,

где р – масса заряда в 1 м шпура, кг (равна удельному расходу взрывчатого вещества , q кг/м³)

Q - теплота взрыва, ккал/кг;

А - механический эквивалент тепла 4,19 Дж/кг;

V_см.=(σ_сж+ρ g H) - удельная энергия разрушения массива в зоне смятия , Дж/м³;

V_тр=0,04(σ_сж+ρ g H) – удельная энергия разрушения массива путём развития магистральных трещин, Дж/м³ ;

ρ - плотность пород, кг/м³;

g = 9.81 - ускорение свободного падения, м/с;

H- глубина выработки от поверхности.

Однако этот расчет не предусматривает необходимой для погрузочного процесса степени дробления массива и, главное, не предполагает отброс породы от груди забоя для создания развала взорванной горной массы.

Действием напряжения взрывной волны массив разрушается наведённой трещиноватостью типа кливажа без разрыхления.

Вследствие отсутствия развала с необходимым разрыхлением экскавацию разрушенного массива в этом случае, возможно производить горной техникой с повышенным усилием внедрения рабочего органа машины.

Эффективность этого варианта технологии заключается в экономии расхода взрывчатого вещества, которая в крепких породах при применении мощных взрывчатых веществ составляет значительную величину.

Порядок расчета параметров буровзрывных работ:

- удельная энергия дробления массива горных пород:

- удельный расход взрывчатого вещества:

- диаметр шпуров:

- радиус зоны разрушения массива вокруг заряда:

- радиус зоны трещинообразования массива вокруг заряда:

- количество шпуров, необходимых для разрушения массива:

- длина расстояние между шпурами:

- расстояние между рядами при шахматной сетке:

- взрывание всей серии шпуров мгновенное для использования интерференции волн взрывов соседних зарядов.

Третий вариант расчета параметров буровзрывных работ предполагает использование взаимосвязей природных свойств массива горных пород выработки, взрывчатого вещества и существующей технологии горных работ при проведении горных выработок с использованием буровзрывных работ.

Он отличается от первых двух тем, что заряды врубовых шпуров рассчитывают из необходимости дробления горных пород и ее выброса в выработанное пространство, заряды отбойных шпуров – дробления горных пород в необходимой степени по технологическим условиям.

Взрывании зарядов последовательное: вначале врубовые шпуры (Рис.2а) для создания второй обнаженной поверхности, затем короткозамедленное между рядами или даже между зарядами в ряду (Рис.2 б).

Заряд врубовых шпуров для усиления действия выброса обычно принимается двухкомпонентным: глубинная часть – мощное ВВ, основная часть – штатное ВВ. В необходимых случаях для усиления эффекта выброса используется кумулятивный заряд (Рис.2в), обеспечивающий концентрацию взрывной энергии.

Рис. 2 Схема размещения зарядов по площади выработки:

а – сетка врубовых и отбойных зарядов с интервалами замедлений между рядами;

б – создание дополнительной поверхности обнажения последовательностью взрывов зарядов в ряду;

г – конструкция кумулятивного заряда врубового шпура.

Порядок расчета параметров буровзрывных работ:

- необходимый состав горной массы по крупности для погрузочной машины:

- необходимая степень дробления массива с учетом его трещиноватости:

- удельная энергия дробления и выброса:

для врубовых шпуров: