Тема 6. Лекція №6. Вибухові технології при підземних гірничих роботах
1. Заряди вибухових речовин і їхнє розташування при спорудженні підземних гірничих виробок
При спорудженні виробок буропідривним способом для розміщення зарядів ВР бурять шпури (діаметр не більше 75 мм, довжина не більше 5 м), які спрямовані перпендикулярно чи похило до площини вибою. Довжина заряду в шпурі приймається звичайно від 1/3 д 4/5 довжини шпуру, інша його частина заповнюється забивкою (суміш глини, піску і води чи вода в поліетиленовій оболонці). За своїм призначенням шпури поділяються на три групи: врубові, відбійні, оконтурюючі.
Заряди врубових шпурів підривають у першу чергу, утворюючи при цьому додаткову оголену поверхню. Врубові шпури буряться звичайно на 0,2...0,5 м глибше інших.
Заряди відбійних шпурів підривають після врубових, і вони призначені для розширення первісного врубу й відбійки основного об'єму породи.
Заряди оконтурюючих шпурів підривають останніми. Вони призначені для утворення у виробці проектного перетину. Кінці оконтурюючих шпурів у породах середньої міцності збігаються з проектним контуром, у міцних породах виступають за контур на 5...10 см, а в слабких породах доходять до контуру. Тому оконтурюючі шпури, як правило, бурять на відстані 0,15...0,2 м від проектного контуру під кутом 80...87º убік контуру виробки.
За глибиною шпури розділяються на глибокі (довжиною більш 2,5 м), середньої глибини (довжиною від 1,5 до 2,5 м) і дрібні (довжиною до 1,5 м).
Просування вибою за один вибух (величина заходки lз) звичайно буває менше ніж глибина шпура lш. Відношення η величини заходки до глибини шпура називається коефіцієнтом використання шпура (к.в.ш) гюl )
(6.1)
Вимоги «Єдиних правил безпеки при підривних роботах» (ЄПБ) одночасно визначають мінімально допустимі відстані між шпурами і від заряду ВР до найближчої оголеної поверхні. Наприклад, при застосуванні ВР класів ІІІ й IV мінімально допустимі відстані між шпурами: по вугіллю – 0,6 м, по породі з коефіцієнтом міцності f < 7 – 0,45 м, по породі з f ≥ 7 – 0,3 м. Мінімально допустимі відстані від заряду до оголеної поверхні для всіх класів ВР: по вугіллю – 0,5 м, по породі – 0,3 м.
Типи розташування врубових шпурів. Від розмірів порожнини, утвореної при вибуху врубових шпурів, у значній мірі залежить ефективність підривних робіт. Тому в цей час при проведенні виробок, у залежності від властивостей і структури порід, застосовують вруби різних типів, що підрозділяються на дві основні групи:
- похилі (відриваючі) – вруби з похилими шпурами,
- прямі (руйнуючі) – вруби зі шпурами, перпендикулярними площини вибою.
Похилі вруби утворять шпури, пробурені похило до площини вибою. Кут нахилу шпурів 55...70º, відстань між їхніми кінцями 0,1...0,2 м. У тріщинуватих породах вруби прагнуть розташувати так, щоб вони перетинали площини тріщин під кутами, близькими до прямих, що збільшує ефективність руйнування.
Прямі вруби утворюють шпури, пробурені перпендикулярно до площини вибою. Для цього типу врубів у ряді випадків характерна наявність незаряджених шпурів, що утворюють додаткові поверхні оголення.
Похилі вруби за формою і розташуванням врубової порожнини розділяються на лійкоподібні (конусні), пірамідальні, клинові, віялові.
Лійкоподібний вруб (рис. 6.1, а) застосовується в основному при проходці вертикальних стовбурів і утворюються при висадженні 5...8 шпурів.
Пірамідальний вруб (рис. 6.1, б) рекомендується застосовувати при проходці шурфів і підняттєвих квершлагів та польових штреків прямокутного перетину. Вруб утворюється висадженням 3...4 шпурів.
Клинові вруби (горизонтальний і вертикальний) застосовується при проведенні горизонтальних і похилих гірничих виробок у тріщинуватій чи шаруватій гірничих породах. Вруби утворюються висадженням 2...4 пар шпурів.
Рис. 6.1 – Похилі вруби: а – лійкоподібний; б – пірамідальний; в – горизонтальний клиновий; г – вертикальний клиновий; д – віяловий
Горизонтальний клиновий вруб (рис. 6.1, в) застосовується в породах з розшаруванням тріщин чи шарів, близьких до горизон-тального стосовно напрямку проведення виробки.
Вертикальний клиновий вруб (рис. 6.1, г) застосовується в породах із розшаруванням тріщин чи шарів, близьких до верти-кального стосовно напрямку проведення виробки.
Віяловий вруб (рис. 6.1, д) утворюється одним-двома рядами шпурів, нахилених від осі до контуру виробки (що розходяться з глибиною). Застосовується в основному у вугільних вибоях підготовчих і нарізних виробок на пластах малої потужності.
Прямі вруби підрозділяються на щілинні, призматичні та спіральні.
Щілинні вруби (горизонтальні чи вертикальні) утворюються підривом декількох паралельних шпурів, розташованих в один-два ряди. Шпури можуть заряджатись через один.
Горизонтальний щілинний вруб (рис. 6.2, а) застосовується для порід із розташуванням щілин чи шарів, близьких до горизон-тального стосовно напрямку проведення виробки.
Вертикальний щілинний вруб (рис. 6.2, б) застосовується для порід із розташуванням щілин чи шарів, близьких до вертикального стосовно напрямку проведення виробки.
Призматичний вруб (рис. 6.2, в) утворюється висадженням 4...9 наближених паралельних шпурів. Іноді деякі шпури не заряджа-ються чи по центру врубу пробурюється свердловина. Застосо-вується у виробках малого і середнього перетину при їхньому проведенні по однорідних породах.
Спіральний вруб (рис. 6.2, г) утворюється висадженням 5...9 паралельних шпурів, розташованих по спіралі. У центрі, як правило, знаходиться незаряджений шпур. Глибину першого беруть 1…1,1 м, другого – на 0,2…0,3 м більше глибини першого, третього і наступних також на 0,2…0,3 м більше глибини попереднього. Висадження послідовне, по одному шпуру. Застосовується в однорідних породах середньої міцності та міцних.
При проведенні пластових виробок з неоднорідним вибоєм для створення додаткової поверхні оголення спочатку відбивають вугілля, а потім породу.
Рис. 6.2 – Прямі вруби: а – горизонтальний щілинний; б – вертикальний щілинний; в – призматичний; г – спіральний