Буровзрывные работы. 
Горные машины и проведение горно-разведочных выработок

Буровзрывные работы по проведению выработок занимают от 30 до 50% продолжительности цикла. Продолжительность и трудоемкость их зависят от крепости, водообильности, структуры и текстуры пересекаемых пород; площади поперечного сечения выработки; числа, глубины и диаметра шпуров; конструкции вруба; типа ВВ; величины и конструкции заряда; квалификации рабочих и т. д.

В результате производства взрывных работ должно быть обеспечено выполнение следующих основных требований: выработка должна соответствовать проекту по форме, размерам и направлению; порода должна быть достаточно раздробленной, не иметь негабаритных кусков и иметь минимальный разброс при погрузке породы породопогрузочными машинами и максимальный — при скреперной погрузке; коффициент использования шпуров должен быть максимальным.

Основные параметры буровзрывных работ — удельный расход ВВ, число, глубина и диаметр шпуров.

Удельный расход — это количество ВВ, необходимое для разрушения 1 м³ породы; зависит от физико-механических свойств горных пород, размера поперечного сечения выработки и типа применяемого ВВ, конструкции вруба и пр.

Число шпуров зависит от физико-механических свойств пересекаемых пород, диаметра шпуров, типа ВВ, площади сечения выработки и др. Их можно определить по формуле Н. М. Покровского: где q — удельный расход ВВ, кг/м³; S — площадь поперечного сечения выработки, м²; а — коэффициент заполнения шпура (отношение длины заряда к общей длине шпура); р — плотность ВВ в патронах, кг/м³; d — диаметр шпура, м; к — коэффициент, учитывающий уплотнение ВВ в шпуре в процессе заряжания (для пластичных ВВ к = 1,2; для ВВ в патронах типа аммонит, детонит к = 1).

Значения коэффициента заполнения следующие:

Диа*четр патронов ВВ, мм… 32 36 40.

Коэффициент о:.

для пород с/= 2…9 … 0,5…0,6 0,4…0,5 0,3…0,4.

для пород с/= 10…20… 0,7…0,85 0,6…0,75 0,5…0,65.

Значения q для аммонита № 6ЖВ в выработках площадью сечения 5…6,5 м в зависимости от крепости взрывных пород приведены ниже.

/… 20…19 18…15 14…13 12…11 10…9 8…7 6−4 <4.

q, кг/м³… 3,8 3,5 3 2,6 2,4 2 1,2 0,9.

Количество шпуров можно определять по упрощенной формуле, предложенной А. Д. Громовым: N= (2,8. .4,5) S при изменении/от 10 до 20.

Глубина шпуров определяет объем проходческих работ. При увеличении глубины шпуров может быть достигнуто значительное подвигание забоя за цикл, уменьшение времени на подготовительно-заключительные операции, получен большой объем взорванной породы. Обеспечивается более высокая производительность погрузочных машин. Однако увеличение глубины шпуров за рациональные пределы приводит к резкому возрастанию трудозатрат на бурение шпуров, так как уменьшается скорость их бурения, сокращается коэффициент использования шпуров.

Глубина шпуров зависит от ряда факторов, основные из которых — размеры забоя выработки, тип вруба, сорт ВВ, мощность бурильных машин и их производительность, производительность погрузочных машин, вязкость, крепость, трещиноватость и напластование пород, организация проходческих работ.

Все шпуры по своему назначению подразделяются на врубовые, вспомогательные и оконтуривающие (отбойные).

Врубовые шпуры предназначены для создания в забое второй обнаженной полости — вруба. Условия работы врубовых шпуров по сравнению с другими являются более тяжелыми, поэтому их располагают на небольшом расстоянии друг от друга, бурят на 10−20% длиннее и заряды по сравнению с остальными шпурами увеличивают на 15−20%.

Вспомогательные шпуры располагаются по площади забоя равномерно между врубовыми и оконтуривающими. Основное их назначение — увеличение врубовой полости.

Окоитуривающие шпуры служат для оформления контура выработки. Устья оконтуривающих шпуров задают как можно ближе к контурам выработки и бурят под таким обратным наклоном к оси выработки, чтобы забой шпуров не выходил за пределы ее контура (рис. 110).

Рис. 110. Расположение шпуров в забое горизонтальной подземной выработки: а и бстадии образования врубовой полости; 1−10 — врубовые шпуры;

11−18 — вспомогательные шпуры; 19−32 — отбойные шпуры

Заряды в оконтуривающих шпурах могут быть значительно уменьшены по сравнению с зарядами во врубовых и вспомогательных шпурах для уменьшения интенсивности воздействия взрыва на массив за контуром выработки. Для точного оконтуривания выработок иногда расстояние между оконтуривающими шпурами уменьшают до возможного минимума (в соответствии с правилами безопасности и горно-геологическими условиями проведения выработок) и помещают в них небольшие заряды.

Заряды шпуров взрываются в строгой последовательности: первыми взрываются врубовые, вторыми — вспомогательные, последними — оконтуривающие.

Число шпуров в каждой группе зависит от размера поперечного сечения выработки, крепости и вязкости пересекаемых пород. В выработках площадью сечения до 5 м² вспомогательные шпуры практически не бурятся.

Качество буровзрывных работ оценивается, прежде всего, коэффициентом использования шнуров (к. и. ш.).

где /_ц — подвигание забоя за цикл, м; / - средняя глубина шпуров, м.

Схема расположения шпуров в забое зависит от площади поперечного сечения выработки, физико-механических свойств и характера залегания пород. Название вруба определяется геометрической фигурой, образуемой врубовыми шпурами.

Все схемы врубов можно подразделить на две группы: схемы с наклонными шпурами к продольной оси выработки и схемы с параллельными шпурами к оси.

Первая группа схем расположения шнуров применяется в породах слабых и средней крепости.

В породах, имеющих выраженную слоистость, шпуры бурятся по нормали (или близкой к ней) к плоскости напластования.

Вторая группа применяется при проведении выработок по крепким и весьма крепким монолитным породам.

Наименование врубов, схемы и расположения приведены в табл. 33 и показаны на рис. 111.

Преимущества врубов с наклонными шпурами — компактное расположение шпуров по забою, незначительный разброс породы.

Недостатки — небольшой коэффициент использования шпуров в породах крепких и весьма крепких, невозможность бурения глубоких шпуров в выработках площадью сечения менее 6 м².

Достоинством врубов с прямыми шпурами являются высокий коэффициент использования шпуров в породах любой крепости по сравнению с врубами с наклонными шпурами, возможность бурения более глубоких шпуров.

Рис. 111. Схемы комплексов шпуров с различными врубами: а — щелевым; б — призматическим; в — спиральным; г — клиновым вертикальным; д — китовым горизонтальным; е — пирамидальным; ж — верхним; з — нижним; и — боковым; к — веерным

Бурение шпуров производится в основном пневматическими бурильными машинами. Число одновременно работающих бурильных машин определяется отношением 5/5, где 5 — площадь поперечного сечения выработки в проходке, м²; 5_Г — удельная площадь забоя на одну бурильную машину.

Выбор типа бурильной машины зависит от крепости пересекаемых пород, площади сечения выработки.

При бурении шпуров необходимо иметь комплект буров различной длины: одни для забурки, другие для бурения шпуров.

Заряжание шпуров и взрывание зарядов производят рабочие, имеющие «Единую книжку взрывника (мастера-взрывника)».

Заряжание шпуров может производится вручную и механизированным способом. При ручном заряжании шпуров каждый патрон ВВ вставляется в шпур и досылается забойником до его забоя или до ВВ. Патроны могут укладываться в алюминиевую (дюралевую) трубку, разрезанную по ее оси. Трубка помещается в шпур, колонка ВВ фиксируется забойником, после чего трубка вынимается из шпура.

Заряжание может производиться и механизированным способом, при этом ВВ могут быть россыпными или патронированными.

Техническая характеристика применяемых зарядчиков приведена в табл. 34.

Патроны-боевики изготовляются на месте работ в количестве, равном числу шпуровых зарядов.

На основании расчета составляется паспорт буровзрывных работ.