Буровзрывная технология проведения горизонтальной выработки в однородном массиве

 

Таблица 14 

Характеристика	Значение
Физическое состояние  ВВ	порошкообразное
Диаметр патрона, мм	36
Масса одного патрона, г	300
Водоустойчивость (допустимое время нахождения зарядов в воде), ч	1
Номер журнального постановления	193/77
Расчетные характеристики: Кислородный баланс, %	-0,02
Теплота взрыва, кДж/кг	3497
Идеальная работа взрыва, кДж/кг	2991
Объем газов взрыва, л/кг	787
Экспериментальные характеристики: Плотность ВВ в патронах, г/см3	1,0-1,15
Работоспособность, см3	320-330
Расстояние передачи детонации между патронами, см: сухими после выдержки в воде	5-10 2-7
Критический диаметр, мм	10-12
Скорость детонации, км/с	3,6-4,6
Чувствительность к  удару, %	12-32

 

Конструкция заряда колонковая, т.к. заряд располагается в шпурах. Принимаем прямое инициирование, которое, в отличие от обратного инициирования, сводит к минимуму вероятность выброса раскаленных продуктов взрыва в шахтную атмосферу, что значительно увеличило бы запыленность рудничного воздуха и условия труда в целом [3]. Для более полной детонации и уменьшения выделения ядовитых продуктов взрыва применим заполнение пространства между зарядом ВВ и устьем шпура инертным материалом (песчано-глиняная смесь и гидроампулы), при этом для шахт, опасных по газу и пыли, минимально допустимая длина забойки при глубине шпуров более 1 м должна составлять не менее 0,5 м [7]. Т.о. принимаем песчано-глиняную смесь и гидроампулы длиной .

2.2 Определение удельного расхода ВВ

Данную величину найдем согласно формуле [3]:

,

где q₀ – нормальный (стандартный) удельный расход ВВ:

k_c – коэффициент структуры породы: согласно рекомендуемым данным [2] для трещиноватых пород при пересечении основной системы трещин k_с = 0,72;

k_d – коэффициент, учитывающий диаметр патрона ВВ в шпуре: при диаметре патрона ;

ν - коэффициент зажима породы: согласно методике П.Я.Таранова и А.Г.Гудзя

;

е – относительная работоспособность:

,

где А_ВВ – работоспособность применяемого ВВ: А_ВВ = 330 см³ (см. таблицу 14);

;

2.3 Расчет количества шпуров

Расчет данного параметра  произведем согласно формуле [3]:

,

где  k_з – коэффициент заряжания шпуров: согласно рекомендуемым данным, приведенным в таблице 2.1 [3], k_з = 0,52;

γ – плотность ВВ в патронах: принимаем γ = 1000 кг/м³ (см. таблицу 14);

d_патр – диаметр патронов ВВ: d_патр = 36 мм (см. таблицу 14);

k_у – коэффициент уплотнения ВВ в шпуре при заряжании: для стандартных патронов (с неразрезанной оболочкой) k_у = 1,1 [3];

С учетом шпура, требуемого для устройства водоотливной канавки, предварительное количество шпуров составляет 30 шт.

2.4 Определение основных параметров расположения шпуров

Расположение оконтуривающих шпуров устанавливается графоаналитическим способом. Для определения их положения воспользуемся соответствующими рекомендациями [3, 7], при этом необходимо задаться некоторыми параметрами:

1) средняя глубина  шпура

2) максимальное линейное  отклонение фактического контура  выработки от проектного при заданных условиях (прочность пород на сжатие – от 20 до 100 МПа, площадь поперечного сечения выработки вчерне свыше 15 м²) принимается равным d = 90 мм [10];

3) длина невзорвавшейся  от предыдущей заходки части  шпура [3]:  

 м;

4) угол скола массива  в породах с  [3]:

;

в трещиноватых породах  значение меньше расчетного на [3], следовательно, окончательно угол скола породного массива равен = 9⁰;

5) отставание крепи  от забоя и толщина крепи  соответственно  , для профиля СВП №27 высотой 123 мм с учетом железобетонной затяжки.

Схема расположения оконтуривающих шпуров указана на рис. 3. Фактическое значение приближения оси буровой штанги к крепи составило , что удовлетворяет условию: для бурильной установки типа БУЭ вращательно-ударного действия [3].

Т.о. в результате построения имеем: расстояние от устья оконтуривающего шпура до проектного контура выработки составило λ = 280 мм, а угол наклона оконтуривающего шпура к проектному контуру выработки – α = 79⁰.

Врубовые шпуры располагаются  с учетом конкретных геологических  условий проходки, размеров поперечного  сечения подземного сооружения и  глубины заходки.

Исходя из данных факторов, ранее в пункте 1.2 был принят прямой вруб.

Расстояние между рядами расположения отбойных и врубовых шпуров не должно превышать величины линии наименьшего сопротивления (ЛНС), вычисляемой по

формуле [3]:

,

где n – количество поверхностей обнажения: n = 1 и n = 2 для врубовых и отбойных шпуров соответственно;

Q – теплота (энергия) взрыва: Q = 3497 кДж/кг.

Подставив данные величины в вышеуказанное выражение, получим следующие значения:

1) расстояние между  рядами врубовых шпуров:

;

2) расстояние между  рядами отбойных шпуров:

;

3) расстояние между оконтуривающими шпурами в своде выработки определяется с учетом коэффициента сближения, равного 0,7 0,9 [3]:

;

4) расстояние между оконтуривающими шпурами по подошве выработки определяется с учетом коэффициента сближения, равного 0,6 0,7 [3]:

;

5) расстояние между отбойными шпурами в ряду определяется с учетом коэффициента сближения, равного 0,8 1,0 [3]:

;

6) расстояние между врубовыми шпурами в ряду для прямого вруба при [3]:

;

7) расстояние между первым рядом отбойных шпуров и врубовыми шпурами [3]:

.

После составления схемы расположения шпуров окончательно принимаем:

• общее количество шпуров: N_шп = 29 шпуров + 1 шур на устройство водоотливной канавки;
• параметры расположения врубовых шпуров: W_вр = 0,730 м; ; N_вр = 6 шт.;
• параметры расположения отбойных шпуров: W_отб,вр = 1,115 м; м; N_отб = 7шт.;
• параметры расположения оконтуривающих шпуров в своде выработки:

W_отб,ок = 0,70-1,11 м; λ = 0,28 м; м; N_ок^св = 9 шт.;

• параметры расположения оконтуривающих шпуров по подошве выработки:

           λ = 0,28 м; м; N_ок^п = 8 шт.;

• угол наклона оконтуривающих шпуров к контуру выработки: α = 79⁰.

2.5  Определение расхода взрывчатого вещества [3]

1) Расчетная масса ВВ на заходку:

,

где q – удельный расход ВВ: q = 0,85 кг/м³ (см. пункт 2.2);

S_пр – площадь поперечного сечения выработки в проходке: S_пр = 19,4 м²;

 l_шп – средняя глубина шпура в комплекте: l_шп = 2,6 м (см. пункт 1.2);

.

2) Масса заряда отбойного шпура (средняя масса заряда) (№ 7-13):

,

где N.– количество шпуров без учета шпура под водоотливную канавку: N = 29 шт. (см. пункт 2.3);

.

3) Масса заряда врубового шпура (№ 1-6):

.

4) Масса заряда оконтуривающего шпура (№ 14; № 16-30):

.

5) Масса заряда под водоотливную канавку (№ 15):

,

где размер поперечного сечения канавки, закрепленной железобетоном при применении рамной крепи: [11];

.

6) Масса заряда углового почвенного оконтуривающего шпура (№ 14; № 21):

.

С учетом кратности массы  заряда шпура массе патрона ВВ ( ) получим фактическую массу заряда шпуров и число патронов:

- на один врубовый и угловой почвенный оконтуривающий шпур:

шт.;

- на один отбойной шпур:

шт.;

- на один оконтуривающий  шпур:

шт.;

- на один шпур под  канавку: 

шт.

 

Таблица 15: Масса заряда шпура и число патронов ВВ на один шпур

Шпуры	Масса заряда, кг	Число патронов ВВ
Врубовые: 1-6	1,8	6
Отбойные: 7-13	1,5	5
Оконтуривающие: 16-20; 22-30	1,2	4
Угловые почвенные оконтуривающие: 14, 21	1,8	6
Под канавку: 15	0,3	1

 

7) Фактический расход ВВ на заходку (один цикл):

,

где N_вр – количество врубовых шпуров: N_вр = 6 шп.;

N_отб – количество отбойных шпуров: N_отб = 7 шп.;

N_ок – количество оконтуривающих шпуров: N_ок = 16 шп.

Итого имеем: .

8) Длина одного патрона ВВ:

.

9) Длина забойки шпура [3]:

,

где длина гидроампулы: принимаем ;

250 мм и 150 мм –  минимально допустимая величина  инертного материала забойки  (см. рис. 4);

,

т.о. длина забойки во всех шпурах отвечает условию минимально допустимой длины для шахт, опасных по газу или пыли: l_заб ≥ 0,5 м при l_шп > 1 м [7].

10) Коэффициент заряжания  (заполнения) шпура k_з:

где l_з – длина заряда: ;

- коэффициент заряжания  врубового шпура: 

;

- коэффициент заряжания  отбойного шпура:

;

- коэффициент заряжания  оконтуривающего шпура: 

;

- коэффициент заряжания  углового почвенного оконтуривающего  шпура:

;

- коэффициент заряжания шпура под канавку:

.

Таблица 16: Определение коэффициента заряжания шпура k_з

Шпуры	Длина шпура, м	Длина заряда, м	Длина забойки, м	kз
Врубовые: 1-6	2,8	1,74	0,7	0,62
Отбойные: 7-13	2,6	1,45		0,56
Оконтуривающие: 14; 16-30	2,6	1,16		0,45
Угловые почвенные оконтуривающие: 14, 21	2,6	1,74		0,67
Под канавку: 15	2,6	0,29		0,11

 

11) Объем песчано-глиняной смеси (материал для забойки):

,

где d_шп – диаметр шпура: согласно технической характеристике применяемой буровой головки примем  d_шп = 42 мм;

.

Количество гидроампул составит

Рис. 4. Схема колонковой конструкции заряда с прямым инициированием

и комбинированной забойкой на примере отбойного шпура