11.5. Методы контурного взрывания

Контурное взрывание позволяет избежать нарушения скаль­ного массива горных пород за пределами проектного контура, обеспечить получение более крутых и устойчивых откосов усту­пов и выемок, уменьшить трудоемкость работ по заоткоске осно­ваний и откосов, уменьшить переборы и увеличить устойчивость законтурного массива.

В основном применяют два метода контурного взрывания:

1. предварительного щелеобразования, когда по проектному контуру уступа карьера или выемки бурят ряд сближенных сква­жин (рис. 11.17, а) обычно меньшего (100—160 мм), чем основные взрывные скважины диаметра, заряжают их гирляндами из па­тронов d = 32 мм аммонита 6ЖВ рассредоточенным или шланго­выми зарядами и взрывают до производства массового взрыва в приконтурной зоне или совместно, но с опережением на 50— 100 мс. Между контурными скважинами и технологическими рекомендуется размещать вспомогательный (буферный) ряд сква­жин, которые имеют диаметр одинаковый с основными, но рас­полагаются на расстоянии в 1,4—1,6 раза меньшем и заряжаются сплошным зарядом в полиэтиленовой трубе. При этом диаметр трубы составляет 0,7 диаметра скважины, а масса заряда 50—60 % от основного;

2. завершающего контурного взрыва, когда массив дорабаты­вают до проектного контура завершающим взрывом контурных скважин (рис. 11.17, б). Этот метод применяют при оформлении порталов тоннелей на крутых косогорах, при выполнении отко­сов над дорожными полками, обрушении потенциально неустой­чивых массивов, отработке горизонтальных защитных слоев.

Расстояние между скважинами при контурном взрывании

а = 22d₃k₃k_y,

где d₃ — диаметр заряда, м; k₃ и к_у — коэффициенты соответ­ственно зажима и геологических условий.

Рис. 11.18. Схема расположения гирляндных зарядов в контурных скважинах с раз­ной (а и б) линейной плотностью ВВ

Коэффициент зажима при пол­ном зажиме (оконтуривание котло­вана и т. п.) k₃ = 0,85. При работе на косогоре или уступе при числе рядов скважин рыхления более трех, а также при контурной отбойке k₃ — 1, в этих же условиях, но при меньшем числе зарядов скважин рыхления k₃ — 1,1. Коэффициент геологических условий при отсут­ствии ярко выраженной системы напластований или трещиноватости k_y = 1,0; при угле откола, равном

90°, k_y = 0,90; при угле 20—70° k_y = 0,85; при горизонталь­ном залегании, а также при совпадении геологических плоско­стей с щелью k_y = 1,15.

Глубина контурных скважин должна быть больше глубины скважин рыхления на 10d₃, т. е.

где l_п — длина перебура скважин рыхления, м; α — угол на­клона оконтуриваемой поверхности к горизонту.

Забойка верхней части контурных скважин повышает эффек­тивность взрыва и, главное, предохраняет от разрушения массив в районе устьев скважин. Однако при горизонтальном напласто­вании с малой связью между пластами забойка способствует под­нятию верхних пластов, что нежелательно.

Длина забойки или при ее отсутствии незаряженной части скважины

L₃ = h ≥ 2 м,

где h — мощность зоны на вышележащем горизонте, нарушенной взрывами или вследствие интенсивного выветривания.

Расстояние между контурными скважинами и скважинами ры­хления по подошве а_п = (10÷20) d₃. Меньшая величина — при вертикальном напластовании и в монолитных породах, большая — при горизонтальном напластовании.

Линейная масса заряда (кг/м) ориентировочно может быть подсчитана по формуле

р = 0,2n₁ + 0,3,

где п₁ — расстояние между трещинами, м.

Для контурного взрывания используют заряды-гирлянды из патронов аммонита 6ЖВ. При этом линейная масса заряда регули­руется расстояниями между патронами ВВ (рис, 11.18).

Критериями качества контурного взрывания являются степень неровности поверхности в промежутках между отпечатками сква­жин (не более ±15 см) и суммарная длина отпечатков (не менее 75 % длины скважин).

Параметры расположения зарядов в скважинах диаметром 105 мм для метода предварительного щелеобразования при диа­метре заряда 32 мм (ВВ — аммонит 6ЖВ) приведены в табл. 11.1.

По данным Гидроспецстроя, при диаметре скважин 105 мм расстояние между скважинами принимается 0,6—0,9 м, а ли­нейная плотность заряда — 0,3—0,7 кг/м.

Основные результаты, достигнутые на карьерах Минцветмета СССР по заоткоске уступов скважинами диаметром 105 мм, при­ведены в табл. 11.2. При использовании контурного взрывания угол откоса уступа увеличивается на 5—10°.

Низкая производительность станков пневмоударного бурения и малое расстояние между скважинами отрезной щели требуют больших затрат времени на создание экрана, что крайне неблаго­приятно сказывается на темпах погашения уступов, особенно на карьерах большой производительности. В связи с этим на ряде крупных карьеров черной и цветной металлургии СССР для бу­рения контурных скважин стали применять станки 2СБШ-200Н,

СБШ-250МН и их реконструированные модели, обеспечивающие бурение скважин глубиной до 48 м с углами наклона от 45 до 90° или с обратными углами наклона, что позволило не только резко сократить время обуривания отрезных щелей, но и увеличить допустимую массу заряда при взрывах в приконтурной зоне.

Переход на создание отрезной щели с использованием сква­жин большого диаметра позволил увеличить расстояние между ними до 2,5—3,5 м и линейную массу заряда в них до 3—4 кг/м.

При методе завершающего контурного взрывания коэффициент сближения скважин или шпуров контурного ряда не должен быть больше 0,75. При взрывании на карьерах этот метод применяется в сильнотрещиноватых породах при удельном расходе ВВ q ≤ 0,5 кг/м³. Рекомендуемые параметры расположения скважин приведены в табл. 11.3.

Эффективность действия щели как экрана достигается только при условии ее осушения от воды. Это достигается, если отрез­ная щель имеет связь с отработанным участком уступа. При этом интервал времени с момента образования щели до массового взрыва должен составлять 5—7 сут. В случае отсутствия такой связи образованная щель должна соединяться с нижележащим горизонтом скрытой дреной, образованной взрывом донных за­рядов массой 30—40 кг в скважинах, пробуренных перпендику­лярно к простиранию верхней бровки уступа. Длина контурной щели должна быть больше размера взрываемого блока на половину ширины приконтурной зоны в каждую сторону.

Окончательные параметры контурных зарядов уточняются на основе опытных взрывов и последующими наблюдениями за состоя­нием откосов уступов.

При проведении подземных горных выработок и в гидротехни­ческом строительстве, кроме требования повышенной устойчивости

стенок выработки к контурному взрыванию, предъявляется тре­бование высокой точности соответствия образуемого контура про­ектному. От величины переборов зависят объемы бетонирования при создании крепи выработки, от величины недоборов — надеж­ность крепи. Основным методом контурного взрывания в этих условиях является завершающее контурное взрывание (гладкий откол).

Удельный расход ВВ на единицу площади контура принима­ется в пределах 0,25—0,30 кг/м².