Расположение шпуров. 
Буровзрывной комплекс работ

Расположение шпуров в забое в значительной степени предопределяет качество взрыва.

Схема расположения шпуров зависит от крепости, трещиноватости и напластования породы, размеров поперечного сечения выработки, глубины и числа шпуров, конструкции заряда шпура и типа ВВ. При расположении шпуров учитывают удобство размещения бурового оборудования.

Комплект располагаемых в забое выработки шпуров разделяется на врубовые, отбойные (вспомогательные) II и оконтуривающие (периферийные) III.

Рис. 1 Схема расположения шпуров в забое: I — врубовые шпуры; II — отбойные шпуры; III — оконтуривающие шпуры.

Врубовые шпуры предназначены для создания второй обнаженной поверхности, наличие которой повышает эффективность взрыва заряда отбойных шпуров; их обычно располагают в центральной части забоя. Величина заряда врубовых шпуров больше чем у отбойных на 15−20%. Длина врубовых шпуров может превышать длину отбойных и оконтуривающих шпуров на 15−25 см.

Отбойные шпуры предназначены для разрушения основной массы породы в забое. Располагают между врубовыми и оконтуривающими шпурами, как правило, под прямым углом к плоскости забоя, реже с наклоном под углом 75−85є и взрывают после врубовых, т. е. работают при двух обнаженных поверхностях. В зависимости от площади забоя отбойные шпуры располагают в один, два или три ряда.

Оконтуривающие шпуры служат для разрушения породы по контуру выработки. В выработках малого сечения, при отсутствии отбойных шпуров, разрушают основную массу породы в забое. Оконтуривающие шпуры располагают равномерно по периметру выработки на расстоянии 15−20 см от проектного сечения (между шпурами примерно по 600−800 мм). В слабых и средней крепости породах концы шпуров располагают на проектном контуре выработки. В породах, склонных к обрушению, концы шпуров не доходят до проектного контура, что предотвращает «переборы» породы. В очень крепких породах концы шпуров заходят за проектный контур выработки на 5−10 см. Величина заряда принимается на 10−15% меньше чем в отбойных шпурах. Заряды оконтуривающих шпуров взрывают последними.

Расположение врубовых шпуров и условия их применения. В результате взрыва зарядов врубовых шпуров в массиве образуется выемка, называемая взрывным врубом. Создание взрывного вруба значительно облегчает работу взрыва зарядов отбойных и оконтуривающих шпуров, которые работают при наличии в забое уже двух открытых поверхностей, т. е. в более легких условиях.

При проведении горных выработок сплошным забоем применяют врубы различных типов. Выбор типа вруба зависит от крепости горных пород, характера их напластования, трещиноватости, размеров и формы забоя, работоспособности ВВ, диаметра патронов. При наличии в забое неоднородных прослоек породы врубовые шпуры целесообразно располагать в слоях менее крепкой породы в нижней части забоя с тем, чтобы при взрыве зарядов в них меньше повреждалась крепь, расположенная в призабойном пространстве. взрывчатый геомеханический породный массив Врубы можно разделить на следующие группы: образуемые взрывами зарядов в шпурах, пробуренных под прямым углом к плоскости забоя, комбинированные, образуемые взрывами зарядов в шпурах, расположенных наклонно и под прямым углом к плоскости забоя, образуемые при помощи машин с расширением их взрывным способом, например из скважин большого диаметра, вокруг которых располагают шпуровые заряды.

При проведении горных выработок по породам средней крепости и крепким широко применяют клиновые врубы, которые состоят из двух вертикальных или горизонтальных рядов шпуров, образующих клин. В крепких монолитных породах иногда в центре клинового вруба бурят несколько разрезных шпуров, глубина которых составляет не более 2/3 глубины заложения врубовых наклонных шпуров. Заряды в разрезных шпурах взрывают первыми, они нарушают массив породы и тем самым облегчают работу взрывов врубовых шпуров.

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 трудновзрываемых 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.

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. 2. 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.

В породах с крепостью преимущество отдается прямому врубу с компенсационными скважинами. Врубовые шпуры бурятся параллельно незаряженным скважинам. Число врубовых шпуров 7 шт., компенсационных скважин 2 шт. Минимальное сближение между зарядами 0,3 м. При диаметре буровых штанг 32 мм принимаем диаметр шпура 42 мм, коронку БУ-1100−1-06 диаметром 42 мм. Для бурения компенсационных скважин выбираем коронкурасширитель с конусным соединением типа КРР-65 диаметром 65 мм. [5].

Отбойные и оконтуривающие шпуры размещаются в забое с учетом линии наименьшего сопротивления.

Линия наименьшего сопротивления для отбойных шпуров[5]:

.

где: dп=32 — диаметр патрона, мм;

n — число открытых обнаженных поверхностей: n=2 для отбойных [5] ;

Q=5786 — энергия взрыва ВВ, кДж/кг;

f=15 — коэффициент крепости пород по М. М. Протодьяконову.

.

Расстояние между оконтуривающими шпурами свода выработки:

=.

Расстояние между оконтуривающими шпурами по почве выработки:

=.

Расстояние между отбойными шпурами:

С учетом неровностей породного массива принимаем отстояние устья оконтуривающих шпуров от проектного контура выработки л=200мм.

На основании графического построения схемы расположения шпуров получаем фактическое количество шпуров N_шп=49.

Отбойные шпуры: I ряд Wотб= 800 мм, аотб=800мм, Nотб=9;

II ряд Wотб= 800 мм, аотб=800мм, Nотб=16;

Оконтуривающие шпуры: верхний свод аок=650мм, =200мм, Nок=16;

почвенные аок=480мм, =200мм, Nок=10.

Определение расхода ВВ Расчетная масса ВВ на заходку:

,

где:q = 1,42 — удельный расход ВВ, кг/м3;

— площадь поперечного сечения выработки вчерне, м2;

— средняя глубина шпуров в комплекте, м.

Масса заряда отбойного шпура:

.

где:Q = 91,235 — расчётная масса ВВ на заходку, кг;

N = 49 — количество шпуров, шт.

Масса заряда врубового шпура:

Масса оконтуривающего шпура:

Масса заряда под водоотводную канавку:

.

где: — площадь поперечного сечения канавки, м2;

— глубина шпуров, м;

— удельный расход ВВ, кг/м3.

Патроны Аммонита 6ЖВ выпускаются массой [4].

Определим длину шпурового заряда:

где:mп = 200 — масса одного патрона ВВ, г;

dп = 32 — диаметр патрона, мм;

гвв = 1,2 — плотность ВВ в патронах, г/cм3;

С учетом кратности массы заряда шпура массе патрона ВВ получим фактическую массу заряда шпуров. Значения массы заряда шпура и число патронов на один шпур приведены в таблице № 6.

Таблица № 6.

Фактическая масса ВВ на заходку:

Расхождение фактической и расчетной массы ВВ на заходку составило 5,4%, что не превышает допустимой величины.

Определим длину забойки (песчано-глиняная смесь) при длине патрона ВВ и коэффициенты заряжания шпуров:

.

где:lшп — длина шпура, м;

lз — длина заряженной части шпура, м.

.

где:lп=0,16 — длина патрона, м;

n — число патронов ВВ в шпуре, шт.

1) Для врубовых шпуров.

2) Для отбойных шпуров.

3) Для оконтуривающих шпуров.

Длина забойки во всех шпурах отвечает условию минимально допустимой длины (lзаб?0,5 м) .

Расчёт эффективности буровзрывных работ

Подвигание забоя за цикл:

,

где: — длина заходки, м;

. — средняя длина шпуров в комплекте, м;

— коэффициент использования шпура.

Фактический удельный расход ВВ на проведение 1 м и 1 м³ выработки соответственно:

1) Удельный расход ВВ на 1 м выработки:

где:Qвв = 98,84- фактический расход вв на цикл, кг.

2) Удельный расход ВВ на 1 м³ выработки в свету:

Определение продолжительности БВР

где:Тбур - продолжительность бурения шпуров, ч;

где:V_бур. = 125 — объём бурения, шм;

Н_{времени} = 69 — норма времени на бурение, м/час (415 м/см по данным рудника «Северный»).

tЗ — продолжительность заряжания шпуров, ч;

где: — продолжительность заряжания одного шпура, ч;

— количество шпуров;

— количество человек участвующих в заряжании шпуров.

tвзр = 0,1 — продолжительность работ направленных на взрывание, ч.