Расположение и порядок взрывания скважинных зарядов

Взрывание пород каждого уступа производят отдельными блоками шириной Шв.б и длиной Lв.б. Объем (м³) одновременно взрываемого блока

Vв.б = Ну Шв.б Lв.б.

Величина Vв.б устанавливается в строгом соответствии с принятой технологией открытых горных работ, размерами рабочих и нерабочих площадок, взаимным расположением уступов, условиями безопасности и зависит от масштаба и принятой организации горных работ, а также от свойств пород и необходимости их разделения по видам и сортам.

Расположение скважин в пределах взрываемого блока может быть однорядным или многорядным (рис. 9.3 и 9.4). Параметрами серии взрываемых зарядов при их однорядном расположении является расстояние а между скважинами в ряду, а при многорядном – расстояние между скважинами а, между рядами б и число рядов n.

Рисунок 9.3 Схема расположения Рисунок 9.4 Схемы расположения взрывных скважин

группы скважинных зарядов на уступе: а – однорядная; б и в многорядные на уступе: с – расстояние от соответственно по прямоугольной и косоугольной бровки уступа до оси скважины (шахматной) сетке. ау – угол откоса уступа

Горизонтальное расстояние от оси скважин до нижней бровки уступа W называется сопротивлением по подошве уступа.

Отношение m = α/W называют коэффициентом сближения скважин; для второго и последующего рядов скважин m` = α/b.

Величины α и b должны обеспечить равномерное распределение зарядов во взрываемом блоке. Они зависят от взрываемости пород, анизотропии массива, требуемой кусковатости, высоты уступа, диаметра скважин и схемы взрывания.

Выбор одно- или многорядного расположения скважин на уступе определяется технологическими ограничениями и зависит от порядка взрывания, определяющего последовательность взрыва отдельных зарядов ВВ во времени. Порядок взрывания влияет на качество дробления, проработку подошвы уступа и форму развала взорванной породы. Порядок взрывания может быть мгновенным, когда все заряды взрываются одновременно, замедленным( >0.25 с) и короткозамедленным (КЗВ), когда интервалы между взрывами отдельных зарядов измеряется миллисекундами ( = 0.015—0.25 с). По правилам безопасности замедленное взрывание на карьерах не допускается из-за опасности подбоя соседних скважин.

При мгновенном многорядном взрывании основное действие зарядов скважин первого ряда направлено в сторону откоса уступа, а зарядов следующих рядов – вверх; в связи с этим подошва уступа плохо прорабатывается. Сближение рядов скважин и увеличение расхода ВВ ведут к повышенному разлету кусков, выбросу породы на верхнюю площадку уступа, большим заколам массива, широким развалам и сильному сейсмическому эффекту. Это обуславливает в большинстве случаев неэффективность мгновенного многорядного взрывания и ограниченное его применение.

Увеличение действия волн напряжений на массив и создание дополнительных открытых поверхностей для смежных зарядов при КЗВ даже одного ряда скважинных зарядов позволяет существенно улучшить показатели взрывных работ по сравнению с мгновенным взрыванием: повышает равномерность дробления, уменьшается нарушенность массива от предыдущего взрыва, снижается выход негабарита, уменьшается расход ВВ на 10-15 % и ширина развала в 1.2-1.3 раза.

Вместе с тем однорядное КЗВ не может обеспечить существенное уменьшение выхода негабарита и большой объем взрыва. Поэтому оно применяется при небольшом объеме работ, узких рабочих площадках уступов, недопустимости переизмельчения полезного ископаемого.

Многорядное КЗВ по сравнению с однорядным существенно улучшает качество взрыва, в том числе за счет соударения отдельных кусков и резкого сокращения относительного объема зоны нерегулируемого дробления. Многорядное КЗВ позволяет сократить число массовых взрывов и создать большой запас взорванной породы, повысить производительность экскаваторов (до 30%) и буровых станков (15-20%). При этом легче достигаются разделение во времени буровых, взрывных и выемочно-погрузочных работ и их концентрации в пространстве.

Число рядов скважин ограничивается величиной Шв.б и допустимой высотой развала. Перебур скважин второго и последующих рядов уменьшается на 0.5- 1.5 м или оставляют равным перебуру скважин первого ряда. Длина забойки при этом не изменяется.

При КЗВ важно правильно определить интервал замедления. При его увеличении уменьшается ширина развала, но может произойти подбой смежных скважин. Ориентировочно интервал замедления (мс) при однорядном взрывании

= КW,

где К – коэффициент, зависящий от взрываемости породы, мс/м (для трудновзрываемых пород К = 1.5—2.5; для среневзрываемых К = 3—4; для легковзрываемых К = 5—6).

При многорядном взрывании интервал замедления увеличивается на 25%.

Порядок КЗВ в пространстве реализуется выбором схем взрывания.

При однорядном КЗВ основными схемами коммутации зарядов являются: через скважину, волновая, последовательная, с одно- и двусторонним врубом. Схема коммутации через скважину эффективна в легковзрываемых породах, волновая и последовательные используются в средневзрываемых породах, а врубовые схемы целесообразны при трудновзрываемых породах.

Основные схемы многорядного КЗВ – порядные и врубовые.

 

Рисунок 9.5 Схемы коммутации зарядов ВВ при многорядном короткозамедленном взрывании:

1-21 – порядок взрывания серий зарядов.

Порядные схемы (рис. 9.5, а) имеют интервалы замедления между смежными рядами = 25-75 мс. При >25 мс затрудняется проработка подошвы и и наблюдаются выбросы породы на верхнюю площадку уступа. Схемы просты и целесообразны при взрывании пород хрупких (известняки, доломиты), мелкотрещиноватых, слабых (аргиллиты, алевролиты) и др., при завышенных величинах W и b, а также взрывании полезного ископаемого без переизмельчения; n 3.

Врубовые схемы более совершенны, так как ведут к образованию дополнительных открытых поверхностей, в ряде случаев – к дополнительному соударению разлетающихся кусков и направленному формированию развала.

Схемы с продольным врубом широко применяются при проведении траншей, а также на уступах для уменьшения ширины развала, что достигается удалением врубового ряда от их верхней бровки (рис. 9.5, б). Перебур скважин врубового ряда на 1-2 м больше. Схемы обеспечивают качественное дробление, но характеризуются выбросом породы в сторону массива, недостаточной проработкой подошвы и увеличением сейсмического действия взрыва.

Схемы с поперечным (торцевым) врубом обеспечивают сокращение ширины развала на 20-30% за счет направления действия взрыва в сторону торца уступа (прямой торцевой торцевой вруб, рис 9.5, в), а также встречное движение и соударение породных кусков при взрыве (клиновые и трапецевидные схемы, рис. 9.5, г, д). Последние схемы применяют в трудно- и весьма трудновзрываемых породах.

Диагональные схемы (рис. 9.5, е), особенно пологие, позволяют резко уменьшить фактическую величину линии наименьшего сопротивления зарядов смежных рядов скважин и соответственно улучшить дробление.

Для улучшения дробления породы может применяться также взрывание с внутрискважинными замедлениями путем последовательного инициирования рассредоточенных частей скважинного заряда, начиная снизу или сверху (рис. 9.6). Разделение общего заряда на верхнюю и нижнюю части целесообразно в отношении 1: 2. Длина промежутка между ними, заполняемого забойкой, составляет (0.6—0.8) ℓввн нижней части заряда. При применении схемы требуется специальнве средства инициирования (си), не вызывающие детонации заряда в скважине, а инициирующее только промежуточный детонатор.

Рисунок 9.6 Схема взрывания рассредоточенного заряда ВВ

с внутрискважинным замедлением:

І, 2 – последовательность инициирования зарядов; 1- боевик; 2 – КЗДШ;

3 – защитный шланг

 

Лекция № 10 Расчет зарядов и параметров их расположения (при заданных модели станка и диаметре скважин)

Основой расчета скважинного заряда ВВ является правильное определение величины эталонного и проектного расхода ВВ (qэ и qп) и объема породы Vз, взрываемой зарядом.

Предельное значение сопротивления по подошве (с. п. п.) для одиночной скважины

диаметром dс (м) определяется по формуле С. А. Давыдова

Wод = 53 Ктdc , (10.1)

где Кт – коэффициент трещиноватости, равный для монолитных пород 1, для трещиноватых 1.1; сильнотрещиноватых 1.2; ∆ - плотность заряда ВВ, кг/ м³; - плотность пород, кг/м³; Квв коэффициент работоспособности ВВ (по отношению к граммониту 79/21).

«Союзвзрывпром» рекомендует определять предельную величину с. п. п. с учетом взаимодействия соседних зарядов при m 1.2 по формуле

W`пр = Wод (1.6- 0.5m). (10.2)

Решая совместно уравнения (10.1) и (10.2) и принимая Кт = 1.1; Квв= 1; ∆ = 0.9 т/м³, можно получить

W`пр =[30dс (3 – m)]/ . (10.3)

Величина с. п. п. при вертикальных скважинных зарядах проверяется также из условия безопасного ведения буровых работ по формуле

Wб = Ну сtgα + С, (10.4)

где Ну – высота уступа, м; α – угол откоса уступа, градус; С – минимально допустимое расстояние от оси скважины до верхней бровки уступа, м; С = 3 м.

Приравняв формулы (10.3) и (10.4), можно найти диаметр вертикальных скважин, который обеспечивает нормальную проработку подошвы уступа при данной высоте и угле откоса уступа:

Dс = (Ну сtgα +C) /[30(3-m)]. (10.5)

Если определенный по этой формуле диаметр скважин получается большим, чем позволяет бурить имеющийся станок, то надо использовать другие станки для бурения скважин большего диаметра или бурить наклонные скважины, или применять более мощное ВВ, или, наконец, парносближенные скважины с тем, чтобы обеспечить предельно допустимую величину с. п. п. (Wпр).

Опыт и исследования показывают, что Wпр находится в функциональной зависимости от dс. Для одинаковых типов ВВ, плотности заряжания и коэффициента сближения зарядов можно определить значение Wпр для разных диаметров скважин по формуле

Wпр = Кdс (10.6)

Для легковзрываемых пород Wпр = (40-45) dс, для пород средней взрываемости

Wпр = (35-40) dс и для трудновзрываемых пород Wпр = (25-35) dс.

Величина W является основой для дальнейших расчетов сетки скважин с учетом коэффициента их сближения m. По условию дробления для легковзрываемых пород m = 1.1-1.2, для пород средней взрываемости m = 1-1.1 и для трудновзрываемых пород m = 0.85-1. Следует считать приведенные показатели m, характеризующие положение скважинных зарядов относительно откоса уступа, от расстояний между одновременно взрываемыми зарядами (с единым интервалом замедления) при различных схемах КЗВ. Последние позволяют при квадратной схеме расположения скважин производить взрывание с фактическим m = 2-4 и более, чем достигается лучшее дробление трудновзрываемых пород.

При пологих откосах уступов когда фактическая величина с. п. п. для вертикальных скважин Wф>Wпр, а коэффициент их сближения уменьшается (до m 0.6), применяют наклонные скважины. К мероприятиям по преодолению завышенной величины с. п. п. относятся также применение более мощных ВВ, увеличению диаметра зарядов ВВ, котловых зарядов, парносближенных скважин в первом ряду.

Для изотропных пород а = m W; при квадратной сетке b а, при шахматной сетке b 0.85 а.

Параметры сетки скважин более точно устанавливаются с учетом эллипсовидной формы зон дробления отдельных зарядов, расположение которых в плане зависит от направления трещин по отношению к откосу уступа.