Практическая работа № 4 Расчет параметров зарядов при взрывании на выброс

Цель работы.

Получение навыков при расчете параметров взрывания на выброс.

Краткие теоретические сведения.

Взрывание на выброс осуществляют для образования каналов, канав и других профильных выемок различного назначения, а также для образования насыпей, плотин.

Взрывание на выброс проводится методами сосредоточенных зарядов (рис. 4.1), горизонтальных удлиненных зарядов и скважинными зарядами. В данной работе рассмотрим метод сосредоточенных зарядов.

Рисунок 4.1. – Схема расположения сосредоточенных зарядов и параметры воронки выброса: 1 – шурф; 2 – зарядная камера;3 – боевик; 4 – заряд ВВ; 5 – электродетонатор; 6 – забойка;7 – проектный контур дна выемки; W – ЛНС; Н_з – глубина заложения заряда; r_в – радиус воронки выброса; В_р – ширина навала пород; h_р – высота развала пород; Н_ф - глубина выемки в момент взрыва; Н_в – видимая глубина выемки; R_с – величина сжатия грунтов; R_в – радиус действия взрыва; Д_в – диаметр воронки выброса.

Сосредоточенными являются заряды ВВ, длина которых не превышает 5 – 7 их диаметров (ширины или высоты камер, в которых они располагаются).

В зависимости от условий производства работ сосредоточенные заряды могут располагаться в один или несколько рядов вдоль оси выемки.

При расположении зарядов в два или три ряда достигается направленный выброс пород из проектного контура выемки. В заданном направлении в этом случае может быть размещено до 60 – 70 % общего объема выбрасываемых пород. Направленность взрыва достигается разновременностью взрывания нескольких рядов зарядов. Для этого сначала взрывают один ряд скважин, действие которого направлено вверх. В процессе взрыва открывается боковая дополнительная поверхность для зарядов второго ряда. Через некоторое замедление взрывают заряды второго ряда, которые выбрасывают породу в сторону образованной дополнительной поверхности и отталкивают в том же направлении поднявшуюся вверх породу от взрыва зарядов первого ряда.

Для образования профильных выемок на выброс используют удлиненные горизонтальные заряды, расположенные в зарядных траншеях или специальных зарядных выемках. Удлиненные заряды располагают в выработках, предварительно пройденных вдоль оси выемок. Этот метод используют для получения выемок до 8 – 10 м. При большей глубине используют штольневые заряды. Преимуществом по сравнению с методом сосредоточенных зарядов является получение почти готовых выработок с более ровными поверхностями. Недостатки: повышенный объем горнопроходческих работ, увеличение расхода ВВ.

Расчет параметров сосредоточенных зарядов и воронки выброса при однорядном взрывании.

1. Радиус воронки выброса

r = n∙W м, (4.1)

где r – радиус воронки выброса, м;

n – показатель действия взрыва;

W – линия наименьшего сопротивления ЛНС, м.

2. Показатель действия взрыва.

2.1 Для воронки выброса

n = r/W, (4.2)

где r – радиус воронки выброса, м;

W – линия наименьшего сопротивления, м.

2.2. Для профильных выемок

, (4.3)

где В – ширина выемки по верху, м.

3. Масса сосредоточенного заряда для взрывания на выброс.

3.1. При ЛНС менее 25 м

Q_в = q_Н∙W³ (0,4+0,6n³) кг, (4.4)

где q_Н – удельный расход ВВ для нормального выброса, кг/м³ (табл. 4.1).

3.2. При ЛНС более 25 м

кг. (4.5)

4. Видимая глубина воронки выброса.

4.1. Для нескальных и скальных пород при n ≤ 2

Н_В = 0,33∙W (2 n – 1)м, (4.6)

4.2. В сжимаемых грунтах при n > 2

Н_В = W+R_с м, (4.7)

где R_СС – радиус сжатия грунта при взрыве сосредоточенного заряда, м.

м, (4.8)

где U – коэффициент пропорциональности, учитывающий свойства взрываемых грунтов к сжатию при воздействии взрыва (для сжимаемых скальных пород U = 10, для нескальных пород средней крепости U = 150, для глин U = 250); Q_В – масса сосредоточенного заряда, кг.

Таблица 4.1. – Удельный расход ВВ для нормального выброса.

№ п.п	Грунты	Коэффициент крепости по проф. Протодъяконову М.М	Расчетный удельный расход ВВ, кг/м3 грунта
1	Песок	0,3	1,6 – 1,8
2	Плотный или влажный песок	0,4	1,2 – 1,3
3	Тяжелый суглинок	0,5	1,3 – 1,8
4	Ломовая глина	0,6	1,2 – 1,8
5	Лёсс	0,7	0,9 – 1,2
6	Мел, выщелоченный мергель	0,8 – 1,0	0,9 – 1,2
7	Гипс	1,0 – 1,5	1,1 – 1,5
8	Известняк-ракушечник	1,5 – 2,0	1,4 – 1,8
9	Опока, мергель	1,0 – 1,5	1,0 – 1,3
10	Трещиноватые, плотные турфы, тяжелая пемза	1,5 – 2,0	1,2 – 1,5
11	Конгломерат, брекчии на известковом и глинистом цементе	2 – 3	1,1 – 1,4
12	Песчаники на глинистом цементе, сланец, глинистый сирицитовый мергель	3 – 6	1,2 – 1,6
13	Доломит, известняк, магнезит, песчаник на известковом цементе	5 – 6	1,2 – 1,8
14	Известняк, песчаник, мрамор	6 – 9	1,2 – 2,2
15	Гранит, гранодиорит	6 – 12	1,7 – 2,1
16	Базальт, диабаз, андезит, габбро	6 – 20	1,7 – 2,2
17	Кварцит	12 – 14	1,6 – 2,0
18	Порфирит	16 – 20	2,0 – 2,3

5. Линия наименьшего сопротивления

W = Н_З – h_З/2 м, (4.9)

где Н_З – глубина заложения заряда, равная расстоянию от поверхности земли до подошвы зарядной камеры, м;

h_З – высота заряда в камере, м.

6. Ширина развала

В_Р = 5nW, м. (4.10)

7. Высота развала

h_Р = 0,6W/ n, м. (4.11)

8. Радиус действия взрыва в воронке выброса

, м. (4.12)

9. Расстояние между сосредоточенными зарядами выброса в ряду

а = 0,5W (n + 1), м. (4.13)

10. Объемы взорванной и выброшенной породы рассчитываются по табл. 4.2.

Таблица 4.2. – Объемы взорванной и выброшенной породы в зависимости от показателя действия взрыва.

Показатели	Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодъяконова
	1-9				10-18
	Показатель действия взрыва n
	1,5	2	2,5	3	1,5	2	2,5	3
Взорванный объем породы ,м3	0,77∙Qв/q	0,58∙Qв/q	0,61∙Qв/q	0,6∙Qв/q	0,77∙Qв/q	0,58∙Qв/q	0,45∙Qв/q	0,36∙Qв/q
Выброшенный объем породы, м3	0,5∙Qв/q	0,58∙Qв/q	0,61∙Qв/q	0,6∙Qв/q	0,5∙Qв/q	0,58∙Qв/q	0,45∙Qв/q	0,36∙Qв/q

Пример. Взрывом ряда сосредоточенных зарядов требуется образовать выемку шириной 60 м, длиной 525 м в известняковых породах, крепостью по шкале проф. М.М. Протодъяконова 9. Высота заряда в скважине 4 м. ЛНС = 12 м.

Определить глубину заложения, общую массу сосредоточенных зарядов и расстояние между зарядами. Составить схему расположения скважинных зарядов и схему параметров профиля выброса.

Решение.

1. Показатель действия взрыва для профильных выемок

n = B/ (2W)=60/(2∙12) = 2,5 м.

2. Глубина заложения заряда

Н_З = W + h_З/2= 12+4/2 = 14 м.

3. Масса сосредоточенного заряда

При ЛНС менее 25 м.

Q_в = q_Н∙W³ (0,4+0,6n³)= 2,2∙12³∙(0,4+0,6∙2,5³) = 37161 кг.

4. Видимая глубина воронки выброса

При n > 2 в сжимаемых грунтах

Н_В = W+R_с,

м

Н_В = 12 + 4,5 = 16,5 м.

При n≤2 для расчета Н_В используется формула 4.6.

5. Расстояние между зарядами выброса

а = 0,5W (n + 1)= 0,5∙12∙(2,5 + 1) = 21 м.

6. Число зарядов

N = L_B/a=525/21 = 25,

где L_B – длина выемки, м

7. Общая масса зарядов

Q_общ = Q_В∙N = 37161∙25 = 929025кг.

8. Ширина развала

В_Р = 5∙n∙W = 5∙2,5∙12 = 150 м.

9. Высота развала

h_Р = 0,6W/n= 0,6∙12/2,5 = 2,9 м.

10. Радиус действия взрыва в воронке выброса

м.

11. Объемы взорванной и выброшенной породы (табл. 4.2)

V_вз = V_выб = 0,61∙Q_общ/q = 0,61∙929025/2,2 =257593 м³.

12. По рис 4.1, используя полученные значения, построить схему расположения скважинных зарядов и схему параметров профиля выброса.

Порядок выполнения работы.

После ознакомления с краткими теоретическими сведениями в соответствии с исходными данными (табл. 4.3) по своему варианту определить глубину заложения сосредоточенного заряда, общую массу сосредоточенных зарядов, расстояние между зарядами, построить схему расположения скважинных зарядов и схему параметров профиля выброса.

Таблица 4.3.- Исходные данные.

Вари-ант	Наименование грунтов	Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодъяконова	Ширина выемки, м	Длина выемки, м	ЛНС, м	Высота заряда в скважине, м
1	Песок	0,3	9	500	3	1,2
2	Сланец	6	15	120	5	2,0
3	Известняк	2	30	670	10	2,5
4	Мергель	1,5	45	375	15	2,5
5	Лёсс	0,7	60	450	20	3,3
6	Ломовая глина	0,6	75	780	25	3,0
7	Плотные турфы	2	10,5	120	3	1,2
8	Брекчии	3	17,5	520	5	1,8
9	Гранит	10	35	350	10	2,3
10	Базальт	12	52,5	420	15	2,5
11	Кварцит	12	70	250	20	2,8
12	Влажный песок	0,4	87,5	280	25	3,0
13	Парфирит	16	12	300	5	1,0
14	Гранодиорит	8	20	320	15	2,0
15	Песчаники на изве-стковом цементе	6	40	870	10	2,2
16	Магнезит	5	60	500	15	2,5
17	Гипс	1	80	120	20	3,0
18	Известняк	6	100	670	25	3,1
19	Тяжелый суглинок	0,5	15	375	3	1,3
20	Конгломерат	3	25	450	5	1,8
21	Андезит	18	50	780	10	2,0
22	Габбро	20	75	120	15	2,4
23	Мел	1	100	520	20	2,8
24	Гранодиорит	12	12,5	350	25	3,2
25	Парфирит	18	18	420	3	0,75
26	Базальт	10	30	250	5	1,5
27	Кварцит	14	60	280	10	2,0
28	Сланец	3	90	300	15	2,3
29	Гранит	12	120	320	20	2,5
30	Известняк	9	150	870	25	3,4

Контрольные вопросы:

1. Каким образом осуществляется взрывание на выброс методом сосредоточенных зарядов.

2. Каким образом осуществляется взрывание на выброс методом удлиненных зарядов.

3. Преимущества и недостатки метода сосредоточенных зарядов.

4. Преимущества и недостатки метода удлиненных зарядов.

5. Что подразумевается под показателем действия взрыва.

6. Каким образом достичь направленности действия взрыва.

7. Для чего используют взрывание на выброс.

8. Каким образом определить глубину заложения заряда, если известны требуемая глубина выемки и высота заряда в камере.

9. От каких факторов зависит радиус сжатия грунта.

10. От каких факторов зависит масса сосредоточенного заряда.

11. Каким образом определить глубину заложения сосредоточенного заряда.