Лабораторная работа №3
Расчет параметров БВР
Исходные данные принимаются по работе №1
Задание
1. Рассчитать параметры БВР.
2. Начертить выработку с врубом и расставленными шпурами по сечению.
3. Определить расчетный и фактический удельный расход взрывчатого вещества и заполнить таблицу.
Нормативные документы
1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых" (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 11 декабря 2013 г. N 599).
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Правила безопасности при взрывных работах", 2013 г.
Общие положения
Эффективность буровзрывных работ, т.е. качественное дробление породы, точное оконтуривание профиля выработки, снижение сейсмического влияния взрыва как фактора, обеспечивающего большую устойчивость выработки, кучная укладка породы у забоя после взрыва и повышение таких показателей, как коэффициент использования шпуров (к.и.ш.) и коэффициент излишка сечения (к.и.с.), зависит от правильного проектирования параметров буровзрывных работ (паспорта БВР):
1. выбора типа ВВ и средств взрывания;
2. определения расхода и величины заряда ВВ;
3. выбора конструкции зарядов ВВ;
4. установления числа, глубины и схемы расположения шпуров в забое.
Паспорт БВР рекомендуется разрабатывать в зависимости от инженерно- геологических условий заложения выработки, физико- механических свойств породы, ее трещиноватости и устойчивости, степени обводненности горного массива.
Типы шпуров, врубы
Все шпуры в забое тоннеля по условиям их работы делятся на несколько групп: врубовые, отбойные, контурные, подошвенные. Заряды врубовых шпуров производят первоначальное разрушение породы обычно в центре сечения выработки, в наиболее трудных условиях. Заряды отбойных шпуров дробят основную массу породы, контурных - придают выработке ее проектную форму, а контурные - оформляют контуры выработки.
Особенность подземных взрывных работ при разработке пород сплошным забоем состоит в том, что взрываемая порода зажата со всех сторон, кроме плоскости забоя. В этих условиях для более эффективного использования энергии взрыва, уменьшения расхода ВВ и снижения сейсмического воздействия на окружающий массив породы необходимо образовать дополнительные свободные плоскости - так называемые плоскости обнажения. Образование таких плоскостей достигается путем первоочередного взрывания врубовых шпуров, которые обычно на 10 % длиннее всех остальных шпуров и имеют заряд повышенной мощности. Эти шпуры, расположенные по определенной схеме, при взрыве образуют в массиве полость - вруб, который и служит дополнительной поверхностью обнажения, обеспечивая более благоприятные условия работы остальных шпуров.
Врубовые шпуры первой группы действуют по принципу отрыва породы от массива по трещинам напластования, их называют отрывающими или клиновыми врубами.
В зависимости от расположения трещин и характера залегания пересекаемых пород применяют следующие основные типы отрывающих врубов (рис. 1):
1. в породах с вертикальным расположением трещин - вертикальный клиновой;
2. в породах с горизонтальным расположением трещин - горизонтальный клиновой;
3. в слоистых породах с падением трещин на забой - нижний односторонний;
4. в слоистых породах с падением трещин от забоя - верхний односторонний;
5. в трещиноватых породах и кругом их падении, когда выработка располагается по простиранию пород. - боковой вруб.
Рисунок 1 - Отрывающие (клиновые) врубы: а) в зависимости от направления трещин и слоев в породах, пересекаемых выработкой; б)независимо от направления трещин и слоев в породах; в) нижний односторонний; г) верхний односторонний; д) боковой; е) многоклиновой.
Клиновые врубы чаще всего принимают при использовании перфораторов. Они обеспечивают хороший выброс породы из врубовой полости, но дают большой разброс ее от забоя. Это зачастую приводит к нарушению устойчивости временной крепи и снижению производительности погрузки породы.
При большом сечении выработки и в крепких породах применяют усиленные многоклиновые врубы.
В работе для определения расстояния между шпурами клинового вруба можно воспользоваться ориентировочными данными, приведенными в таблице 1.
Таблица 1 - Расстояние между шпурами
Существенными недостатками отрывающих врубов являются:
- зависимость глубины шпуров от ширины выработки вследствие их наклонного положения;
- сложность размещения шпуров и придания им заданного угла наклона;
- трудность забуривания и реальная возможность отклонения шпуров от заданного направления, особенно с увеличением их глубины
Врубовые шпуры второй группы располагают обычно перпендикулярно забою независимо от расположения трещин и параллельно друг к другу. Благодаря относительно сближенному расположению шпуров (10...30 см) при взрыве происходит не только отрыв породы от массива, но и главным образом разрушение ее между врубовыми шпурами.
Врубы с таким расположением шпуров называются дробящими, или. иначе, прямыми. Эти врубы обычно применяются при бурении шпуров тяжелыми бурильными установками. Известны призматические, щелевые, спиральные врубы и их комбинации (рис. 2).
Рисунок 2 – Дробящие (прямые) врубы: а) призматический; б) щелевые; в) спиральный.
Схемы прямых врубов предусматривают одновременное или последовательное взрывание зарядов в шпурах, обычно
Существенными недостатками отрывающих врубов являются:
- зависимость глубины шпуров от ширины выработки вследствие их наклонного положения;
- сложность размещения шпуров и придания им заданного угла наклона;
- трудность забуривания и реальная возможность отклонения шпуров от заданного направления, особенно с увеличением их глубины
Врубовые шпуры второй группы располагают обычно перпендикулярно забою независимо от расположения трещин и параллельно друг к другу. Благодаря относительно сближенному расположению шпуров (10...30 см) при взрыве происходит не только отрыв породы от массива, но и главным образом разрушение ее между врубовыми шпурами.
Врубы с таким расположением шпуров называются дробящими, или. иначе, прямыми. Эти врубы обычно применяются при бурении шпуров тяжелыми бурильными установками. Известны призматические, щелевые, спиральные врубы и их комбинации.
Схемы прямых врубов предусматривают одновременное или последовательное взрывание зарядов в шпурах, обычно комбинируемых с незаряженными шпурами или с центральной скважиной диаметром 89 - 150 мм. которые создают дополнительные поверхности обнажения и способствуют повышению эффективности взрыва. Прямые врубы обеспечивают возможность получения заходки любой требуемой глубины и достаточную кучность взорванной породы. Отброс породы от забоя не превышает 15...20 м в тоннелях и 8... 10 м в штольнях и других выработках. Достоинства этих врубов заключаются в простоте обуривания забоя, умеренном сейсмическом и ударном воздействии на массив, возможности максимальной концентрации бурового оборудования у забоя и полной механизации процесса бурения шпуров. При использовании буровых рам и самоходных бурильных установок рекомендуется преимущественное применение прямых врубов.
В результате взрыва заряда стенки шпура разрушаются не на всю длину. Отношение разрушившейся части шпура l к его полной длине LШ называют коэффициентом использования шпура (к.и.ш):
n= l/Lш
Коэффициент n в горизонтальных выработках обычно составляет 0.8 - 0.9.
Назначение глубины шпура производят с учетом площади поперечного сечения выработки, свойств породы, принятой механизации буровзрывных и погрузочных работ, способов заряжания зарядов ВВ.
Особое внимание следует обращать на обеспечение устойчивости выработки после взрыва. Зачастую приходится ограничивать глубину заходки именно по этому условию, хотя с точки зрения производительности работ по проходке целесообразно принимать большую глубину заходки. В табл. 2 приведены ориентировочные значения допускаемой глубины заходки по условию устойчивости выработки.
Таблица 2 – Ориентировочные значения допускаемой глубины заходки по условию устойчивости выработки
При заданной глубине заходки длина отбойных и контурных шпуров определяется коэффициентом использования шпуров и углом наклона их к плоскости забоя. Концы этих шпуров должны лежать в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси выработки. Длина врубовых шпуров должна превышать на 10% длину остальных шпуров.
Устья контурных шпуров располагают в 10-25 см (в работе 25 см) от проектного очертания выработки, а концы их должны находиться на проектном контуре. Отбойные шпуры располагают между врубовыми и контурными шпурами таким образом, чтобы на каждый шпур приходился примерно одинаковый объем взрываемой породы при условии достаточного ее дробления.
Взрывчатые вещества (ВВ) и средства взрывания (СВ).
Тип ВВ и СВ назначают в зависимости от инженерно-геологических условий заложения тоннеля, его сечения, физико-механических свойств горных пород. Применяют ВВ как в патронах, так и россыпью (гранулированные). В последнем случае для заряжания ВВ используют механизированные пневмозарядчики.
Ориентировочный выбор ВВ производят, пользуясь данными табл. 3.
Таблица 3 - Выбор ВВ в зависимости от коэффициента крепости пород
Размеры и масса патронов, наиболее распространенных ВВ, приведены в табл. 4
Таблица 4 - Размеры и масса патронов, наиболее распространенных ВВ
Взрывание зарядов при проходке тоннелей, как правило, производят низкоэнергетическим способом системой СИНВ-Ш.
