Параметры клиновых врубов

Коэффициент крепости пород f	Расстояние между парами врубовых шпуров (см) при диаметре патронов ВВ 36 - 37 мм в зависимости от работоспособности ВВ, см3	Угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя, град	Число шпуров во врубе, шт .
	250–295	300–345	350–395	400–450
1,5–2	49–51	52–54	55–57	58–60		2–4
3–4	46–48	49–51	52–54	55–57		4–6
5–6	43–45	46–48	49–51	52–54		4–6
7–8	40–42	43–45	46–48	49–51		4–6
9–10	37–39	40–42	43–45	46–48		6–8
11–13	34–36	37–39	40–42	43–45		6–8
14–18	31–34	34–36	37–39	40–42		8–10

 

Недостатком клинового вруба является невозможность расположить шпуры под требуемым углом наклона в забоях небольшой ширины или высоты. Поэтому в таких забоях требуется увеличивать угол наклона врубовых шпуров, уменьшать их глубину либо применять двойные клиновые врубы и т. д.

Пирамидальный вруб применяют при проведении выработок в очень крепких горных породах. Обычно он состоит из четырех-пяти шпуров, сходящихся к центру. Для облегчения работы зарядов врубовых шпуров
и лучшего дробления породы в пирамиде в центре вруба под углом 90⁰
к плоскости забоя пробуривают один шпур. Глубина такого шпура должна быть не более 2/3 проектной глубины заложения шпуров пирамидального вруба. Недостатком пирамидального вруба является невозможность пробурить шпуры на требуемую глубину под нужным углом наклона в забоях небольших размеров. В таких условиях следует применять ступенчатый вруб. В результате взрыва зарядов во врубовых шпурах в забое образуется выемка, имеющая небольшие размеры в глубине взрывного вруба, вследствие чего требуется бурить дополнительные шпуры для его расширения.

Для последовательного и более надежного формирования вруба и устранения случаев повреждения крепи применяют схему расположения шпуров, при которой взрывной вруб создают посредством взрыва небольших зарядов в коротких сближенных шпурах в нижней части забоя. При этом постепенно увеличивают глубину шпуров и расстояния между ними,
а также массу зарядов в шпурах. Образуемая открытая поверхность в результате отрыва породы при взрыве каждой группы зарядов во врубовых шпурах обращена к почве забоя, что уменьшает разброс породы и повреждение крепи.

Диагональный вруб применяют в забоях, в которых по диагонали расположена прослойка слабых пород. Диагональный вруб состоит из ряда шпуров, пробуриваемых по диагонали забоя под углом к контакту напластования.

Призматические или прямые врубы, при которых шпуры пробуривают под прямым углом к плоскости забоя и строго параллельно один другому. В зависимости от крепости взрываемых пород расстояния между соседними шпурами принимают 10–30 см, а в очень крепких породах 5–10 см. Число шпуров в прямых врубах обычно 4–9. В некоторых прямых врубах часть шпуров не заряжают. Незаряженные врубовые шпуры при взрыве зарядов в смежных шпурах служат дополнительной открытой поверхностью, облегчающей работу взрывов зарядов врубовых шпуров. Исходя из этого, незаряжаемые шпуры бурят большего диаметра, чем заряжаемые шпуры. Для достижения наилучших результатов заряды врубовых шпуров всегда взрывают в определенной последовательности. Чтобы избежать переуплотнения зарядов в смежных шпурах, взрывание следует производить ВВ, имеющими небольшие плотности и скорость детонации. Длина заряда или зарядов, взрываемых первыми, должна быть максимальной, а забойка – минимально допустимой, чтобы получилось хорошее измельчение породы, и произошел ее выброс из врубовой полости.

Наиболее простыми и надежными являются врубы щелевой и треугольной формы, в которых одновременно взрываются все заряженные врубовые шпуры. Расстояние между осями смежных шпуров в крепких породах должны быть не более двух диаметров шпуров.

Все прямые врубы со сближенным расположением шпуровых зарядов разрешается применять в забоях, не опасных по выделению метана, при проведении выработок по породам, не склонным к пластическим деформациям.

При выборе типа вруба можно руководствоваться данными таблицы 4.4.

 

Таблица 4.4

Основные типы врубов и условия их применения.

Тип вруба	Условия применения, характеристика
Пирамидальный	В крепких породах (в основном при проходке вертикальных выработок). Число шпуров 4. Рациональная глубина заходки 1.5 - 2 м. Длина врубовых шпуров 1.8 - 2.3 м. Угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя 65 - 750 . Врубовые шпуры распологаются в виде четырехгранной пирамиды
Клиновой	в породах любой крепости однородного строения при вертикальном направлении трещин или напластования, в основном в горизонтальных и наклонных выработках площадью сечения не менее 6 м2 , реже в стволах. Число врубовых шпуров 2 - 10, в стволах - более 10. Ось вруба в стволах распологают по простиранию. Угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя 60 - 700 . Рациональная глубина заходки 1.5 - 2.4 м. Длина врубовых шпуров 1.8 - 2.6 м. Для уменьшения развала породы и повышения эффективности взрыва по оси выработки бурят 1 - 6 шпуров перпендикулярно к плоскости забоя. Глубина их в 2 раза меньше глубины заходки.
Двойной клиновой	При проведении выработок по особо крепким монолитным породам. Область применения та же, что и при клиновом врубе.
Щелевой	В породах крепких и средней крепости или при наличии прослойки более мягкой породы, в выработках любой площади сечения. Шпуры бурят в один ряд через 10 - 20 см, заряжают через один, взрывают одновременно. Для повышения КИШ центральный шпур вруба бурят на 20 - 30 см длиннее, заряжают 0.3 - 0.6 кг ВВ и взрывают после остальных врубовых шпуров с замедлением 25 - 30 мс. Рациональная глубина шпуров 2.2 - 2.5 м.
Простой прямой	В породах средней крепости, слабых и в угольных забоях, преимущественно при проведении горизонтальных и наклонных горных выработок в шахтах опасных по газу или пыли, где не допускается сближение зарядов менее 0.45 м по породе с f < 7 и 0.6 м по углю. Число шпуров 4 - 10. Расстояния между шпурами: в породах с f = 204 - 0.6м, с f = 4-6 - 0.5-0.55 м, с f = 7-12 - 0.35-0.5 м. Рациональная глубина заходки 2 - 3 м.
Цилиндрический	В монолитных или с горизонтальным и пологим напластованием породах всех категорий преимущественно при проходке стволов. Для уменьшения разлета породы в центральной части вруба бурят 1- 4 вспомогательных шпура глубиной 2/3 средней глубины комплекта шпуров. Глубина шпуров 2.5 - 4 м.
Треугольный	При проведении выработок любой площади сечения по крепким и очень крепким породам или при наличии прослойки более слабой породы. Расстояние между врубовыми шпурами 10 - 20 см. Часть шпуров в центре вруба не заряжается.
Крестообразный	В породах всех категорий, но преимущественно в крепких и весьма крепких. Расстояние между крайними шпурами вруба в породах с f = 6-14 составляет 18-20 см. В породах с f = 2-3 - 30 см и при f = 2-3 - 35 см. В центральной части бурят 1 - 2 шпура обычного или увеличенного диаметра и не заряжают. Рациональная глубина заходки 203 м.
Спиралеобразный	В горизонтальных и наклонных выработках малой площади сечения, а также в восстающих выработках. В монолитных крепких и очень крепких породах или с напластованием, приблизительно параллельным забою. Центральный шпур не заряжают. Расстояние между шпурами вруба по спирали увеличивают с 8-15 до 30-50 см. Число шпуров 5-10. Глубина шпуров 2-3 м.
Ступенчатый	При проведении выработок в крепких трдновзрываемых породах. Вруб состоит из 9-15 шпуров, распологаемых в виде прямоугольника, квадрата, ромба и пр. Длина шпуров увеличивается с 0.8-1.2 до 2-3 м через 0.2-0.5 м. Заряды взрывают группами, начиная с менее заглубленных. В ряде случаев для лучшей проработки вруба группы шпуров 1 или 1-3 бурят на полную глубину и заряды размещают в два яруса.
Спиралеобразный ступенчатый	При проведении выработок в крепких трудновзрываемых породах. Вруб состоит из 4-8 параллельных шпуров. Длина шпуров, начиная с первого, увеличивается с 0.9 до 2.8 м. Заряды взрываются за один прием последовательно в порядке нумерации шпуров. Расстояние между шпурами по спирали увеличивается с 15 до 50 см.
Простой со скважинами	При проведении выработок в крепких трудновзрываемых породах при глубине заходки 2.5-5 м. Вруб состоит из 1-4 незаряжаемых скважин диаметром 80-165 мм, иногда сближенных для образования общей компенсационной полости, и 4-10 шпуров, распологаемых на расстоянии 10-30 см от стенок скважин.

 

4.3 СОСТАВЛЕНИЕ ПАСПОРТА БВР

 

4.3.1 Порядок расчета параметров БВР при обычном взрывании.

1. Выбирают ВВ и СВ в соответствии с естественными горногеологическими условиями (крепость породы, обводненность забоя, наличие или отсутствие метана или взрывчатой пыли).

2. Устанавливают длину заходки, КИШ, и глубину шпура в зависимости от крепости породы и размеров выработки и схемы организации работ (длительности цикла).

3. Определяют объем породы, взрываемой за одну заходку, по формуле

, м3

(4.1)

где l_зах - подвигание забоя за цикл, м.

S_пр - площадь забоя выработки, м².

, м

(4.2)

где h - КИШ

4. Определяют удельный расход ВВ

, кг/м3

(4.3)

где f - крепость породы, а - коэффициент, зависящий от типа выработок (для горизонтальных выработок а = 0,25 - 0,3),

b - коэффициент учитывающий мощность (тип) ВВ.

(4.4)

4. Находят массу шпуровых зарядов

, кг

(4.5)

5. Определяют общее число шпуров, по формуле

, шт

(4.6)

где d_пт - диаметр патрона ВВ, при порошкообразном ВВ - диаметр шпура, м, D - плотность патронирования, при порошкообразном ВВ - плотность заряжания, кг/м³, К_зап - коэффициент заполнения шпура, К_зап £ 2/3, к_уп - коэффициент уплотнения ВВ при заряжании, для патронов с разрезанной оболочкой - 1,2, с не разрезанной оболочкой - 1,1.

6. Рассчитывают среднюю массу шпурового заряда.

, кг

(4.7)

7. Далее выбирается тип вруба и схема расположения шпуров. Тип вруба выбирают в соответствии с крепостью породы, ее текстурой, размерами и конфигурацией забоя и длиной заходки.

При построении схем расположения шпуров число шпуров, найденное по формуле (4.6) можно корректировать и изменять, исходя из условий более целесообразного их размещения в забое.

Выбирая схему расположения шпуров, сначала размещают врубовые шпуры, после этого на оставшейся площади равномерно располагают остальные шпуры (вспомогательные, отбойные, оконтуривающие). Объем породы, приходящийся на один шпур, должен быть для врубового шпура в 5-10 раз меньше, чем для отбойного.

 

4.3.2 Расчет параметров БВР при контурном взрывании.

Контурное взрывание – это технологический прием, при котором достигается высокое качество оконтуривания выработок, характеризующееся незначительными переборами пород, сравнительной гладкой поверхностью боков и кровли выработки и малой глубиной нарушения законтурного массива. Это достигается уменьшением энергии взрыва и рациональном расположении оконтуривающих шпуров. Уменьшение концентрации взрыва на 1 м шпура достигается за счет применения ВВ с высокой работоспособностью (300 – 450 см³) в патронах малого диаметра(21 – 24 мм) или применения ВВ в патронах обычного диаметра (32 – 36 мм), но малой работоспособности (260 – 300 см³), а также комбинации двух первых способов.

 

Рис. 4.2 Конструкции зарядов в оконтувающих шпурах при контурном взрывании.

а – с радиальным зазором; б – с осевым зазором; в – с радиально-осевым зазором. 1-2 – донный заряд; 1 – боевик; 2 – патрон ВВ нормального диаметра; 3 – патрон ВВ уменьшенного диаметра; 4 – деревянный вкладыш; 5 – провода; 6 – забойка.

 

Рис. 4.3 Схема расположения шпуров при контурном взрывании:

I – зона ядра; II – предконтурная зона; III – контурная зона

 

Расчет параметров буровзрывных работ производится от контура выработки к ядру.

 

1. Расстояние между оконтуривающими шпурами вдоль контура выработки.

 

, м (4.8)

где: W – линия наименьшего сопротивления (л.н.с.) зарядов оконтуривающих шпуров, м;

Расстояние между последним рядом вспомогательных шпуров и оконтуривающими шпурами (т.е. величина л.н.с. зарядов оконтуривающих шпуров) с учетом трещиноватости массива следует принимать не более:

а) 0,7 – 0,8 м – для пород сильнотрещиноватых;

б) 0,5 – 0,6 м – для пород среднетрещиноватых.

 

2. Общее число оконтуривающих шпуров.

 

, шт (4.9)

 

где: П – длина части периметра (без почвы) по которой распологаются оконтуривающие шпуры, м.

 

3. Число внутренних шпуров (зона ядра и предконтурные шпуры).

 

, шт (4.10)

где: S_пр – проектное сечение выработки, м²;

ν – коэффициент формы поперечного сечения выработки (для сводчатой формы ν равно 1,8).

V_max – показатель дробимости.

 

 

4. Оптимальный удельный заряд в оконтуривающих шпурах.

 

, кг/м (4.11)

где: Е – градиент удельного заряда оконтуривающих шпуров (величина заряда в 1м оконтуривающего шпура при длине л.н.с., равной 1м).

 

, кг/м² (4.12)

где: К_мон – коэффициент относительной монолитности пород.

 

Таблица 4.4

Значение коэффициента относительной монолитности пород.

Группы пород	Коэффициент относительной монолитности пород, Кмон
Относительно монолитные
Среднетрещиноватые	0,5
Сильнотрещиноватые

 

5. В соответствии с значением величины q₀ выбирается тип ВВ, исходя из условия:

а) при q₀ > 0,3 – 0,4 кг/м – целесообразно применение ВВ средней мощности (типа аммонит №6ЖВ и тп);

б) при q₀ < 0,3 – 0,4 кг/м – можно применять ВВ любого типа.

 

6. Расход ВВ на оконтуривание

а) величина заряда в оконтуривающем шпуре.

 

, кг (4.13)

где: q_д - величина донного заряда, кг.

l^/_ш – глубина оконтуривающего шпура за вычетом длины донного заряда, м.

 

, м (4.14)

где: l_д – длина донного заряда, м

 

б) расход ВВ на оконтуривание.

 

, кг (4.15)

7. В случае применения рассредоточенных зарядов:

- число воздушных промежутков равно:

 

, шт (4.16)

 

- длина воздушного промежутка между отдельными частями рассредоточенного заряда:

 

, м (4.17)

где: l^/ - длина отдельной части рассредоточенного заряда, м

 

Расход ВВ в ядре и предконтурной зоне рассчитывается в порядке приведенном для обычного метода ведения взрывных работ.

Устья оконтуривающих шпуров размещаются на расстоянии не более 8 – 10 см от проектного контура к центру забоя с выводом дна шпуров на проектный контур.

Расстояние между вспомогательными шпурами, смежными с оконтуривающими, следует принимать равным (1,0 – 1,2)a.

При ведении взрывных работ рекомендуется применения прямых врубов.

 

Рис. 4.4 Схемы прямых врубов с центральной скважиной (для пород с f = 10 – 12).

а – спиральный вруб; б – призматический вруб.

Качество рисунка, размер цифр

 

На основании расчетов и схемы расположения шпуров составляется сводная таблица параметров взрывных работ по форме.