Определение оптимальных параметров буровзрывных работах при проходке горизонтальных выработок

Буровзрывные работы (БВР) при проведении горных выработок является одним из самых эффективных способов разрушения горного массива. В связи с этим большое значение приобретает качество проведения БВР и их эффективность, которая в значительной степени зависит от правильности выбора параметров взрывных работ.

Анализ последних работ по исследованию и выбору рациональных и эффективных параметров БВР показал, что наиболее перспективными являются: определение оптимальных соотношений между диаметрами патронов и шпуров, а также установление минимального расхода ВВ в зависимости от крепости пород и площади поперечного сечения выработки. Актуальность проблемы обусловлена высокой стоимостью, применяемых промышленных ВВ, особенно предохранительных ВВ IV, V, VI классов. Стоимость современных предохранительных ВВ IV класса достигла 40 000 грн./т, а V и VI классов 55 000 грн./т.

Целью работы является выбор наиболее рационального способа расчета величины массы шпурового заряда и расхода ВВ при проведении горных выработок.

Расчет величины шпуровых зарядов при взрывных работах имеет важное значение. Во-первых, масса шпурового заряда ВВ влияет на эффективность действия взрыва. Во-вторых, его величина определяет антигризутность ВВ, т. е. безопасность по отношению к взрывоопасной среде, состоящей из метана, воздуха и угольной пыли. Поэтому необходимо установить метод, позволяющий достаточно объективно определить мессу шпурового заряда. Согласно фундаментальных работ, выполненных под руководством Э. О. Миндели [1, 2] величина шпурового заряда ВВ при БВР является производной от удельного расхода ВВ — qВВ и количества шпуров на 1 м² выработки вчерне — nч Массу шпурового заряда — mш.з. можно определить по формуле:

буровзрывной шпур горный выработка где — длина шпура, м;

В соответствии с [2] для определения удельного расхода ВВ рекомендована формула:

кг/м3 (2).

где Sв — сечение выработки вчерене, м2;

dп — диаметр патронов ВВ, см;

еотн — коэффициент относительной работоспособности ВВ по отноше;

нию к эталону;

f — крепость пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова.

Величина коэффициента еотн определяется отношением работоспособности ВВ к работоспособности эталона (эталонного ВВ). Для этого необходимо знание работоспособности ВВ. Работоспособность ВВ определяют путем взрывания зарядов ВВ в свинцовых бомбах (метод Трауцля). Для расширения применимости формулы (2) нами были обобщены результаты испытаний ВВ на работоспособность в бомбах Трауцля и определены факторы взрыва, влияющие на его работоспособность. Оказалось, что отношение конечного объема полости, образованного взрывом в бомбе — Vк, к начальному объему ВВ в канале бомбы — VВВ, описывается зависимостью:

С учетом этого формула (2) была преобразована на основании этой зависимости.

Для эталонного ВВ, которое было использовано при БВР, по результатам которых получена формула (2) принимаем динамит 62%. Расчетный вид уравнения (2) для любого другого ВВ будет иметь следующий вид:

кг/м3, (3).

где — плотность ВВ, кг/м3;

— удельная теплота взрыва ВВ, кДж/кг.

Согласно [2] количество шпуров на 1 м² сечения выработки вчерене определяется по формуле:

шп/м2 (4).

Аналогично аммонита уравнение (4) получено при использовании другого эталонного ВВ — АП-1. Поэтому в отличие от уравнения (3) расчетная формула в этом случае для любого другого ВВ будет иметь следующий вид:

ш/м2 (5).

Используя уравнения (3) и (5) можно установить необходимый расход ВВ — МВВ и общее количество шпуров — Nш на цикл БВР:

кг (6).

шпур (7).

Стоимость ВМ и объема бурения на цикл БВР составят:

для ВМ.

грн., (8).

для бурения.

грн., (9).

где СВВ, СЭД, Сб — соответственно стоимость 1 кг ВВ, 1 шт. электродетонатора и 1 м бурения породы.

Оптимальные параметры БВР будут достигаться если стоимостная функция цели будет минимальной:

(10).

при этом коэффициент использования шпура (КИШ) — должен быть:

.

где — фактический расход ВВ на отбойку 1 м³ породы за цикл БВР;

— расчетное значение расхода ВВ по уравнению (2).

Результаты, полученные в работе позволяют оптимизировать параметры БВР через выбор оптимальных значений массы шпурового заряда ВВ и количества шпуров неoбходимых для эффективного взрывания горных пород в зависимости от их крепости и сечения горной выработки.

• 1. Миндели Э. О. Буровзрывные работы при подземной добыче полезных ископаемых. — М.: — Недра, 1966. — 555 с.
• 2. Исследование и определение наивыгоднейших параметров буровзрывных работ при проходке горизонтальных выработок. — Тех. отчет ВУГУ. Рук. Миндели Э. О. — М.: ВУГУ, 1958. — 41 с.