Необходимая ширина пространства (по экспериментальным данным) для получен6ия открытой поверхности должна быть в пределах (1/10–1/30)W.

Схема разрушения массива при образовании дополнительных поверхностей показана на рис.50. Расчетный интервал замедления в этом случае должен быть в пределах 25 – 75 мс. С увеличением крепости пород интервал замедления уменьшается.

Соударение кусков породы, перемещающихся в результате взрыва, обусловлено тем, что разные участки массива при взрыве имеют разные скорости и направления движения. При столкновении кусков происходит их дополнительное дробление. Опыт показывает, что дробление породы существенно улучшается, если траектории разлета кусков породы пересекаются под углом 90о.

Рис. 49 – Схемы расположения зарядов при одной (а), двух (б) и трех (в)

открытых поверхностях: 1 – заряд взрывчатого вещества в шпуре (скважине); 2 – забойка; стрелками показаны открытые поверхности.

Рис. 50. Схема разрушения массива при образовании дополнительных открытых поверхностей короткозамедленным взрыванием: 1 – заряды ВВ первой очереди взрывания; 2 – заряды ВВ второй очереди взрывания.

При короткозамедленном взрывании процесс разрушения массива зарядами первой очереди протекает так же, как и в результате действия одиночного заряда ВВ. При взрыве группы зарядов второй и следующих очередей с малыми интервалами замедлений в массиве возникает сложная картина интерференции волн напряжений. Время, в течение которого массив находится в напряженном состоянии, увеличивается, происходит уменьшение сейсмического эффекта действия взрыва на окружающие сооружения. Одной из разновидностей способа КЗВ является взрывание с внутрискважинными миллисекундными замедлителями отдельных частей зарядов в скважинах, что позволяет увеличить импульс действия взрыва на массив. В результате этого достигаются лучшие результаты взрыва по дроблению и сейсмике.

7. Технология проведения взрывных работ

при подземных выработках

7.1 Введение

При ведении взрывных работ в угольных шахтах в основном используются шпуровые заряды. Последовательность операций: в массиве по забою бурят шпуры, в шпуры помещают заряд ВВ, забойку, затем собирают взрывную сеть и взрывают заряды с заданной очередностью в соответствие с утвержденным паспортом буровзрывных работ

7.2 Шпуровые заряды ВВ

Шпур представляет собой полость, выполненная в виде цилиндра диаметром до 75 мм и длиной до 5 м, пробуренная в породе и предназначенная для размещения заряда ВВ. Начало шпура называют устьем, а конец шпура (торцевая часть) – забоем или дном шпура, боковую поверхность – стенками шпура. Основные параметры шпура: диаметр dШ, длина l1Ш и глубина lШ (рис.51). Из-за того, что стенки шпура имеют выступы до 1,5 мм и на патронах ВВ имеются также неровности (вмятины, уширения и др.), в угольных шахтах при бурении используют коронки диаметром 41 – 43 мм для патронов ВВ диаметром 36 и 32 мм. Коронками диаметром 51-53 мм бурят шпуры для патронов ВВ диаметром 45 мм.

Длина шпура – расстояние по оси шпура от дна до его устья (l1Ш). Глубина шпура – перпендикуляр, опущенный от дна шпура до поверхности забоя (lШ), т.е. это есть глубина заложения шпура в горном массиве:

lШ=l1Ш sinα,

где α – угол между забоем выработки и осью шпура.

Практика проведения взрывов в забоях с одной открытой поверхности показывает, что рациональные длины шпуров в зависимости от крепости пород следующие:

- в крепких породах: l1Ш=1,5-1,8 м;

- в породах средней крепости: l1Ш=1,8-2,2 м;

- в слабых породах: l1Ш=2,2-2,5 м.

При взрывах с двумя открытыми поверхностями длина шпуров составляет 1,8–5,0 м, но чаще l1Ш=2,2-3,0 м. При взрывании по углю и породе длина шпуров должна быть не менее 0,6 м. Как правило, шпуровой заряд разрушает породу в зоне, ближайшей к забою. Донная часть остается в неразрушенной породе в виде так называемого "стакана" (рис.52).

Рис.51. Основные параметры шпура.

Рис.52. Часть массива пород после взрыва шпурового заряда.

Запрещается во всех случаях разбуривать "стаканы" вне зависимости от наличия или отсутствия в них остатков ВМ. Строго запрещено бурить шпуры следующего цикла через стаканы, поскольку в стаканах часто остается ВВ.

Важным параметром является величина lЗАХ – продвигание забоя за одно взрывание или за один цикл; lЗАХ всегда меньше lШ. Отношение продвигания забоя за одно взрывание к глубине шпуров называется коэффициентом использования шпуров – КИШ:

КИШ=lЗАХ/lШ; (КИШ ≤ 1).

Нормативное значение КИШ равно 0,8. На передовых проходках КИШ достигает 0,9 – 0,95 иногда 0,97 – 1,0 в слабых породах. При проектировании буровзрывных работ значения КИШ рекомендуется выбирать следующие:

- на одну открытую поверхность 0,8 –0,85;

- на две открытые поверхности 0,9 – 0,95.

При проведении промышленных испытаний новых типов ВВ и новых технологий ведения взрывных работ КИШ устанавливают по продвиганию забоя за определенный период времени, как правило, за 10 взрываний за этот контрольный период (циклов).

7.3 Основные взрывные врубы

При проведении выработок имеется чаще всего одна открытая поверхность – забой, в котором перпендикулярно и наклонно к его поверхности бурят и взрывают комплект шпуров (от 10 до 60 и более). Взрыв комплекта шпуров должен отвечать следующим требованиям:

1 – первоначально необходимо создать взрывом части шпуров дополнительную вторую открытую поверхность, чтобы усилить разрушительное действие остальных зарядов;

2 – разрушить породу в сечении выработки на куски требуемых размеров, а навал породы получить компактным для эффективной работы погрузочных машин, обеспечить безопасность людей и исключить повреждения крепи и оборудования выработок;

3 – образовать сечение выработки, максимально близкое к проектному, сведя к минимуму недоборы и переборы породы, обеспечить высокий КИШ, а также исключить нарушение естественной прочности массива за контуром сечения выработки.

Критерием правильного оконтуривания является коэффициент излишка сечения (КИС) – отношение фактической площади поперечного сечения выработки в проходке SФ.ПР. к площади проектного поперечного сечения вчерне SВЧ.

КИС=SФ.ПР./SВЧ.

Нормативное значение КИС равно 1,03-1,05.

4 – затраты времени и стоимостные показатели БВР (удельные затраты) должны быть минимальные.

Для достижения указанных результатов взрыва в комплекте шпуров применяют врубовые, отбойные, оконтуривающие и наклонные шпуры, прямые (призматические врубы) и комбинированные врубы.

Врубовые шпуры (на рис.53 №№ 1–4) – взрыв зарядов создает дополнительную (вторую) открытую поверхность в забое и улучшает условия взрывания остальных шпуров. Врубовые шпуры обычно бурят на 0,2–0,3 м глубже остальных, а величина зарядов врубовых шпуров на 15–20% больше, чем в остальных.

Отбойные шпуры (на рис.53 №№ 5–9) взрывают после врубовых, предназначены для расширения полости, образованной врубом. При малых сечениях выработки отбойных шпуров может не быть, а при большом сечении отбойными шпурами разрушают основную часть породы в забое.