1. Розрахунок параметрів зарядів і їх розташування на уступі

Метод свердловинних зарядів при використанні вибухових робіт на кар’єрах є основним та найбільш розповсюдженим.

Відповідно до коефіцієнта міцності (за М.М. Протод’яконовим) гірських порід визначаємо категорії міцності порід за БНіП (Будівельні норми і правила) користуючись порівняльними даними класифікації порід.

Вибір і обґрунтування типу вибухової речовини здійснюється за міцністю, тріщинуватістю, обводненню масиву гірських порід і умовами розташування зарядів.

Таблиця 1.1.

Застосування ВР при вибухових роботах на кар’єрах

Міцність породи за М.М. Протод’яконовим	Не обводнені гірські породи	Обводнені гірські породи
До 10	Ігданіт, грамоніт 79/21, грануліт-НМ, україніт-Д	україніт-Д, грамоніт 79/21 ГС
10-14	Ігданіт, грамоніт 79/21, грануліт-НМ, україніт-Д, акватол ГЛТ-20, гелекс	україніт-Д, грамоніт 50/50, грамоніт 50/50 В, акватол ГЛТ-20, гелекс
14-20	Акватол ГЛТ-20, гранулит-МПМ, украинит - ПМ, гелекс	Акватол ГЛТ-20, украинит - ПМ, гелекс

Діаметр свердловинного заряду вибирається з урахуванням категорії тріщинуватості порід і обмежується лише технологічними умовами. Для забезпечення нормальної проробки підошви уступу при заданій його висоті H і куту укосу уступу  значення потрібного діаметра заряду розраховується за формулою

, м, (1.1)

де H – висота уступу, м;  - кут укосу уступу, град; C  3 м – ширина берми безпеки; _п – густина гірської породи кг/м³;

m – коефіцієнт зближення свердловин, залежить від структури та міцності породи ; k_ВР – коефіцієнт працездатності ВР; k_Т – коефіцієнт, що враховує тріщинуватість масиву ( для порід І категорії тріщинуватості k_Т=0,5, ІІ - k_Т =0,7, ІІІ - k_Т =0,9, IV - k_Т =1,1, V - k_Т =1,3 );  - щільність заряджання ВР, кг/м³.

Для забезпечення заданої інтенсивності дроблення гірської породи і надійного відпрацювання підошви уступу діаметр свердловини повинен прийматися з врахуванням технологічних параметрів вибухового відбою за формулою

, мм, (1.2)

де K_р - коефіцієнт розпушування гірської породи; F - група породи у відповідності до БНіП.

Розрахований діаметр порівнюють з типорозміром бурового інструменту та при необхідності корегують. За прийнятим діаметром бурового інструменту визначають діаметр заряду з урахуванням розбурювання свердловини

, м, (1.3)

де k_р – коефіцієнт розбурювання свердловини.

, (1.4)

де f – коефіцієнт міцності породи за шкалою М.М. Протодьяконова.

Питомі витрати вибухової речовини для забезпечення потрібного ступеню дроблення за виходом крупних кусків у розвалі гірничої маси розраховується за формулою

, кг/м³, (1.5)

де _п – густина гірської породи, т/м³; f – коефіцієнт міцності порід (за М.М. Протод’яконовим); d_з – діаметр заряду, м; d_о – середній розмір (діаметр) окремості в масиві, м; d_к – потрібний граничний розмір кондиційного куска породи, м.

Числові значення питомих витрат порівнюють з розрахунковими питомими витратами. В подальших розрахунках необхідно приймати тільки те значення питомих витрат вибухових речовин, які відповідають табличному або табличне.

Маса одного погонного метру заряду в свердловині

, кг/м. (1.6)

Величину опору по підошві уступу (ОПП)

, м, (1.7)

де k – коефіцієнт заповнення свердловини, приймається від висоти H уступу: k = 0,6 при H  15 м; k = 0,7 при H  15 м.

Величина ОПП W_б за умовами безпечного розміщення бурового верстата на уступі при бурінні першого ряду свердловин

, м, (1.8)

де α – кут укосу уступу (=6085°); С=3 м - розмір берми безпеки.

Визначені значення ОПП W та W_б порівнюються і в подальших розрахунках використовують більше значення.

Відстань між свердловинами

, м. (1.9)

Число рядів свердловин приймають відповідно до ширини робочої площадки уступу. Для забезпечення високого ступеня дроблення число повинно бути не менше чотирьох.

Відстань між рядами свердловин на уступі

, м. (1.10)

Менше значення відповідає породам міцним і доволі міцним, а більше - породам середньої та меншої міцності.

За розрахованими параметрами розташування свердловин на уступі визначають об’єм гірських порід, які приходяться на одну свердловину першого ряду

, м³, (1.11)

та наступних рядів

, м³. (1.12)

Величина перебуру свердловини визначається: більше значення відповідає міцним та дуже міцним породам; менше – середньої та малої міцності.

, м. (1.13)

Довжина свердловини на уступі

, м. (1.14)

Довжина забивання свердловини при руйнуванні поряд на уступі: менше значення відповідає породам міцним і дуже міцним, а більше – середньої та малої міцності

, м. (1.15)

Довжина заряду в свердловині з геометричних умов

, м. (1.16)

Маса заряду в одній свердловині першого ряду

, кг. (1.17)

Маса заряду в одній свердловині другого та наступних рядів

, кг. (1.18

Довжина заряду в одній свердловині i – того ряду

, м, , (1.19)

де Q_i – маса заряду в свердловині i – того ряду; k – кількість рядів свердловин на уступі.

Визначену довжину заряду порівнюють з геометричним розрахунком його елементів, якщо довжина заряду за умовами його розташування в свердловині менша геометричної то уточнюють геометричні параметри елементів заряду, якщо ні, то необхідно перейти до більшого діаметру свердловин, або застосувати парнозближені свердловини.

Вихід гірничої маси з одного метру свердловини першого та наступних рідів

, , м³/м. (1.20)

Об’єм гірничої маси, яка отримується за один масовий вибух

, м³, (1.21)

де n_св – кількість свердловин в одному ряду.

Загальні витрати вибухової речовини для масового вибуху

, кг. (1.22)

Для зменшення об’ємів переподрібнення гірничої маси (особливо при підриванні масивів нерудних корисних копалини) швидкість детонації вибухової речовини узгоджується з фізико-технічними характеристиками гірських порід. Тому вибрану ВР слід перевірити за величиною швидкості детонації

, м/с, (1.23)

де А - акустичний показник тріщинуватості масиву; f - коефіцієнт міцності породи за М.М. Протод'яконовим; _п - густина породи в зразку, т/м³.

Вибір конструкції заряду проводиться залежно від міцності, тріщинуватості, блочності і обводнення порід уступу. Для водовмісних вибухових речовин, конструкція заряду - суцільний колонковий заряд. Для насипних ВР можна застосувати конструкцію заряду з повітряними, породними або водними проміжками.

Розрахунок конструкції свердловинного заряду з проміжками проводиться в наступному порядку. Спочатку визначають сумарну довжину проміжків в свердловині

, м. (1.24)

Враховуючи, що довжина одного проміжку не повинна перевищувати 2 м, визначають їх кількість

, шт.. (1.25)

Значення n_пр заокруглюють до найближчого більшого або меншого цілого числа. Фактична довжина проміжку між зарядами

, м. (1.26)

Сумарна довжина заряду в свердловині з проміжками для відповідного ряду

, м, . (1.27)

Довжина забивки для першого і наступних рядів свердловин повинна задовольняти умові

, . (1.28)

Якщо умова не виконується, то слід варіювати довжиною проміжку в межах (0,15...0,4) l_зар, а також межами допустимого зменшення довжини забивки (20...30%) за наявності проміжку.

Вагові характеристики основних (нижніх частин) зарядів

, кг, . (1.29)

Сумарна вага додаткових (роззосереджених) зарядів в свердловині

, кг, . (1.30)

Вага одиничних роззосереджених зарядів в свердловині

, кг. (1.31)

Виходячи з місткості свердловини, визначаються лінійні характеристики частин свердловинного заряду

, , м, , . (1.32)

Отримані лінійні характеристики свердловинного заряду слід перевірити на відповідність умові розміщення елементів зарядів в свердловині

. (1.33)

Якщо умова виконується і різниця більше 0, то її необхідно віднести до забивки і скорегувати останню. Якщо умова не виконується, то необхідно скоротити число повітряних проміжків.

Конструкцію зарядів зображають в масштабі з прив'язкою до уступу.