БВР при проходке стволов

Бурение шпуров может производиться после окончания убор­ки породы или частично совмещаться с ней.

Разметка расположения концентрических окружностей в пер­вом случае проще и производится при помощи шаблона, пово­рачиваемого вокруг кола, забиваемого в шпур, пробуриваемый в центре забоя.

При совмещении бурения шпуров с погрузкой породы бурение ведут в направлении от стенок к центру ствола. Разметка шпу­ров в этом случае производится при помощи шаблонов относи­тельно отвесов, опускаемых вдоль стен.

Для бурения шпуров применяют переносные бурильные машины ударно-вращательного действия: ПП-50В1, ПП-63В, ПП-63С и бурильные установки БУКС-1м, СМБУ-4м и др.

Спуск переносных бурильных машин (перфораторов) и штанг осуществ­ляют в бадьях, а бурильные установки (БУКС, СМБУ) спускают отдельно на канате проходческого подъема.

Конструкция заряда в шпуре. Под конструкцией заряда понимают порядок расположения обычного и боевого патронов ВВ в шпуре.

При проходке стволов обычно принимают колонную конструкцию за­рядов, при которой патроны ВВ в шпуре непосредственно примыкают один к другому и образуют колонну (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Конструкция заряда в шпуре

Патрон-боевик, согласно Единым правилам безопасности при взрыв­ных работах, нужно располагать в заряде первым от устья шпура – прямое инициирование, но иногда в глубоких шпурах патрон-боевик помещают первым от дна шпура – обратное инициирование, (см. рис. 6.1, б),а вдоль заряда в этом случае прокладывают детонирующий шнур для обеспечения надежности детонации. При обратном иницииро­вании энергия взрыва используется более полно, так как разрушение породы начинается в глубине мас­сива и направлено к плоскости об­нажения.

Оставшуюся часть шпура выше заряда заполняют забойкой, изго­тавливаемой из глины и песка в соотношении 1: 3 или из гранули­рованного шлака. В обводненных забоях в качестве забойки может служить вода, которой подтапли­вают забой на высоту 20-30 см (гидрозабойка).

Длину забойки определяют по­средством коэффициента заполне­ния шпура а, равного отношению длины заряда ℓ₃ к полной глубине шпура ℓ.

Значение а зависит от диаметров патронов ВВ, крепости пород и при­нимается в соответствии со СНиП Ш-02-03-84 следующим.

Диаметр патронов ВВ, мм..................... 32, 36, 40, 45

Коэффициент заполнения шпура в породах а при:

ƒ= 3-9...................................... 0,4-0,5 0,35-0,45

ƒ = 10-20.................................. 0,5-0,65 0,45-0,5

Число шпуров в забое. Число шпуров зависит от площади поперечно­го сечения ствола, физико-механических свойств пород, типа ВВ и его характеристики, диаметра патронов ВВ, коэффициента заполнения шпу­ра. В свою очередь, число шпуров обусловливает объем буровых работ, степень дробления породы, точность оконтуривания профиля ствола и др.

В практике строительства стволов число шпуров определяют из усло­вия размещения в них заряда ВВ на одну заходку, равномерного и мелко­го дробления породы и точного оконтуривания профиля ствола. Исходя из этих соображений проф. Н.М. Покровский предложил ме­тодику расчета числа шпуров. См. лабораторные работы.

Диаметр шпуров. В практике строительства стволов применяют стан­дартные патроны ВВ диаметрами 32, 36, 40 и 45 мм. В соответствии с этим диаметр шпуров принимают на 5-6 мм больше диаметра патрона ВВ. Диаметры буровых коронок составляют 36, 42, 43, 46 и 52 мм.

Из анализа результатов исследований установлено, что с увеличением диаметра патронов ВВ повышается бризантность ВВ, скорость передачи детонации, мощность энергии взрыва, что обеспечивает увеличение ко­эффициента использования шпура, сокращение расхода ВВ, более полное сгорание ВВ при взрыве, а, следовательно, уменьшение количества вред­ных газов. Однако при чрезмерном увеличении диаметров патронов ВВ и шпуров резко снижается скорость бурения (особенно при бурении руч­ными перфораторами), ухудшается точность оконтуривания профиля ствола, увеличиваются неравномерность дробления породы и пылеобразование. Установлено, что при площади поперечного сечения стволов iS_B4 = = 20-V-60 м и крепости пород/= 8 оптимальный диаметр патронов ВВ ра­вен 45 мм. При этом число шпуров уменьшается на 20-25 %, а расход ВВ на 10-15%.

За рубежом при строительстве стволов применяют патроны ВВ мень­шего диаметра (28-32 мм), но более мощные взрывчатые вещества (типа динамитов с большой бризантностью). При этом число шпуров увеличи­вают в 1,5-2 раза.

Глубина шпуров. Глубина шпуров является одним из наиболее важ­ных параметров всего комплекса буровзрывных работ (БВР) при строи­тельстве стволов. От нее зависит не только трудоемкость и продолжительность проходческого цикла, но и качество взрыва, значения КИШ и КИС, расход ВВ, характер дробления породы и др. Очевидно, оптималь­ной является такая глубина шпуров, при которой затраты труда, времени и средств на проходку 1 м ствола минимальны.

При малой глубине шпуров (до 2 м) увеличивается время на ведение вспомогательных работ, отнесенное к 1 м подвигания забоя. Вспомога­тельными работами являются проветривание забоя, подготовительно-заключительные операции при бурении шпуров, погрузке породы, заря­жании и взрывании шпуров и т.д.

При большой глубине шпуров (4,5-5 м) значительно снижаются ско­рость бурения, особенно при бурении ручными перфораторами, и коэф­фициент использования шпуров, увеличивается крупность кусков поро­ды.

Что касается влияния глубины шпуров на расход ВВ и коэффициент использования шпуров, то посредством исследований установлена зави­симость, изображенная на рис. 6.2.

При взрывании шпуров небольшой глубины часть энергии продуктов сгорания ВВ (газов) успевает до полно­го разложения ВВ выйти неиспользованной по трещинам в толще пород.

С увеличением глубины шпуров полнота использования энергии взрыва увеличивается, поэтому расход ВВ уменьшается при η = const.

При боль­шой глубине шпуров (ℓ>ℓ_опт) толща пород над зарядом ВВ как бы зажи­мает взрыв, что обусловливает снижение КИШ и увеличение крупности кусков породы. Поэтому для сохранения КИШ постоянным (η = const) необходимо увеличивать расход ВВ. Следовательно, существует опти­мальная глубина шпуров ℓ_опт, при которой энергия взрыва использу­ется максимально, что обеспечива­ет наибольший КИШ и наимень­ший расход ВВ для пород опреде­ленной крепости и площади попе­речного сечения ствола.

Для вертикальных стволов шахт ℓ_опт = 3-4 м, она возрастает с умень­шением крепости пород и увеличе­нием площади забоя и наоборот.

При выборе глубины шпуров не­обходимо также учитывать уровни

организации и механизации работ в забое.

Так как от принятой глубины шпуров зависит продолжительность каж­дой операции и всего проходческого цикла, то для обеспечения четкой организации работ глубина шпуров должна быть такой, чтобы продолжи­тельность проходческого цикла Т_ц была кратна суткам, т.е. два или один цикл в сутки.

Для обеспечения высокой скорости проходки необходимо стремиться к сокращению продолжительности цикла за счет совмещения работ во вре­мени и в первую очередь вспомогательных операций с основными. Вели­чина этого совмещения может быть учтена коэффициентом совмещения Кф, который равен отношению несовмещенного времени операций к пол­ному времени выполнения соответствующих проходческих операций, т.е.

Способ определения глубины шпуров из условия заданной продолжи­тельности проходческого цикла в зависимости от уровней организации и механизации работ в забое предложен проф. Н.М. Покровским, сущность которого заключается в следующем.

Продолжительность проходческого цикла, ч,

Т_п = h + h +1* + t_n + t_K + r_BC,

где /б и t₃ - время бурения, заряжания и взрывания шпуров; /_в - время проветривания (вентиляции) забоя после взрыва; t_n - время погрузки по­роды; t_K - время возведения крепи (временной или постоянной); 4с - вре­мя выполнения вспомогательных операций (приведение забоя в безопас­ное состояние, спуск и подъем смены рабочих, подвесного оборудования, переход от одной операции к другой и пр.).

Расположение шпуров в забое. Расположение шпуров в забое при строительстве стволов зависит от размеров поперечного сечения, харак­тера пересекаемых пород, их напластования, угла падения, трещиновато­сти, числа шпуров и их диаметра и ряда других факторов.

В общем случае в стволах с поперечным сечением в форме круга при горизонтальном и пологом залегании пород шпуры располагаются по трем, четырем или пяти концентрическим окружностям, описанным из центра ствола.

Диаметры этих окружностей.

При патронах ВВ диаметром 32-36 мм принимают следующими: ­

– при трех окружностях их диаметры составляют 0,37; 0,66 и 0,93 диаметра ствола вчерне D_BЧ,

– при четырех окружностях - 0,36; 0,54; 0,7 и 0,93 D_BЧ,

– при пяти окружностях - 0,27; 0,43; 0,6; 0,76 и 0,93 D_B4.

Примерное соотношение числа шпуров на каждой из этих ок­ружностей принимают 1:2:3 при трех окружностях; 1:2:3:4 при четырех и 1:2:3:4:5 при пяти окружностях.

При наличии патронов ВВ диаметром 45 мм шпуры обычно распола­гают по трем или четырем окружностям, с диаметрами:

при трех окружностях - 0,3; 0,6 и 0,95 D_BЧ

при четырех окруж­ностях - 0,25; 0,48; 0,72 и 0,95 D_BЧ.

Соотношение числа шпуров на каждой окружности 1:3:6 или 1:2:3:5.

Виды шпуров. Все шпуры в забое подразделяют на врубовые, отбойные (вспомогательные) и оконтуривающие (периферийн ы е).

Шпуры, расположенные в первой окружности от центра ствола, назы­вают врубовыми, во второй и третьей и т.д. - отбойными, шпуры на внешней окружности - оконтуривающими.

Врубовые шпуры предназначены для отрыва породы в цен­тральной части ствола и образования второй обнаженной поверхности (вруба), что облегчает разрушение породы с помощью остальных шпуров в забое. Глубину врубовых шпуров принимают на 15-20 см больше ос­тальных. По направлению врубовых шпуров к плоскости забоя и форме образования воронки различают конический (рис. 6.3, а), клино­вой (рис. 6.3, б) и призматический (рис. 6.3, в) врубы.

Рис. 6.3. Схема расположения шпуров: а – при коническом врубе б – при клино­вом врубе в – при призматическом врубе

При коническом врубе шпуры бурят с наклоном к центру ство­ла под углом 75-80° к плоскости забоя. В центре забоя бурят буферный шпур глубиной 0,5-0,6 от глубины врубовых шпуров, который взрывают одновременно с врубовыми шпурами, за счет наложения волн при разной глубине шпуров достигается эффект уменьшения высоты разлета породы при взрыве и исключается повреждение подвесного оборудо­вания в забое ствола.

В крепких трещиноватых породах применяют двойной конический вруб, при котором врубовые шпуры располагают по двум окружностям. Шпуры первой окружности от центра бурят под углом 60-70° к плоско­сти забоя, и их глубину принимают равной половине глубины врубовых шпуров. Конические врубы применяют в крепких породах.

Клиновой вруб используют при крутом залегании пластов или в направлении трещиноватости. Врубовые шпуры при этом располагают двумя рядами вдоль диаметра ствола на расстоянии 1,5-2 м один от дру­гого. Направление рядов выбирают таким, чтобы шпуры под возможно большим углом пересекали плоскости напластования или трещины в по­роде. В этих случаях также целесообразно бурить буферный шпур.

Призматический вруб применяют в слабых и средней кре­пости породах. При этом врубовые шпуры бурят параллельно оси ствола по окружностям диаметром 1,5-2 м. Буферный шпур бурят на такую же глубину, как и в предыдущих врубах. При призматическом врубе облег­чается бурение шпуров, так как их бурят вертикально, и уменьшается разлет породы. Этот вруб применяют чаще по сравнению с другими.

Отбойные (вспомогательные) шпуры предназначаются для раз­рушения основной массы породы забоя. Их в зависимости от размеров площади поперечного сечения ствола располагают по одной, двум или трем окружностям и бурят обычно вертикально к плоскости забоя.

Оконтуривающие (периферийные) шпуры распола­гают на расстоянии 15-20 см от контура ствола и бурят с наклоном в сто­рону контура с таким расчетом, чтобы забой шпура выходил на контур ствола, а в породах крепких (f> 10) заходил за него на 10-15 см.

При клиновом врубе оконтуривающие шпуры располагают также по окруж­ности на расстоянии 30-40 см от контура и бурят с наклоном в его сторону.

Оконтуривающие шпуры целесообразно заряжать зарядами, на 15—20 % меньшими по сравнению со средним зарядом всех остальных шпуров, вследствие этого обеспечивается уменьшение КИС и трещинообразова­ния в стенках ствола.

Контурное взрывание. Для получения наиболее полного эффекта взрыва, т.е. наименьшего перебора породы за контуром ствола и наи­меньшего нарушения (трещинообразования) пород законтурного массива, важное значение имеет правильное распределение числа шпуров по груп­пам, рациональное их расположение в забое, правильное распределение величины заряда в шпурах по группам и определение очередности их взрывания. Это достигается при применении контурного взрывания.

Основными положениями при контурном взрывании являются умень­шение энергии взрыва в оконтуривающих шпурах и определение опти­мального расстояния между ними.

Уменьшение энергии взрыва может быть достигнуто посредством применения ВВ с пониженной работоспособностью и уменьшения массы заряда в шпуре. С этой целью оконтуривающие шпуры заряжают патро­нами аммонита 6ЖВ, ПЖВ-20, Т-19 меньшим диаметром (32, 36 мм) или применяют рассредоточенные заряды с инертными прослойками из гли-нопесчаной смеси или деревянных вкладышей. Целесообразно также оконтуривающие шпуры бурить диаметром, большим на 15-20 мм по сравнению с диаметром патронов ВВ. Зазор между патронами и стенкой шпура способствует уменьшению энергии взрыва. Массу зарядов в окон­туривающих шпурах принимают 0,3-0,4 кг на 1 м шпура.

При контурном взрывании общее число шпуров N увеличивается на 7-10.

Разметка и бурение шпуров. Бурение шпуров является одним из тру­доемких процессов и занимает 25-30 % всего времени проходческого цикла.

Перед началом бурения осуществляют зачистку забоя, разметку поло­жения шпуров, спуск бурильных машин и оборудования, подсоединение шлангов к ставу сжатого воздуха.

Для разметки шпуров в забой спускают центральный отвес, по которо­му фиксируют центр ствола, и забуривают короткий шпур глубиной 0,5-0,7 м. В этот шпур вставляют деревянный кол и крепят шаблон для раз­метки шпуров. Шаблон представляет собой раздвижную рейку с деле­ниями, которая крепится шарнирно на диске. В свою очередь, диск не­подвижно соединен со штоком и имеет отверстия для фиксации раздвиж­ной рейки. При помощи шаблона размечают окружности и положение каждого шпура в отдельности согласно паспорту БВР.

Дата добавления: 2015-07-25