Параметрами шпуровых зарядов являются длина, глубина, число и диаметр шпуров, расстояние между ними и линия наименьшего сопротивления, масса заряда в шпуре и расход взрывчатых веществ на цикл.
Расчетное определение параметров шпуровых зарядов является прогнозным и требует обязательной проверки взрыванием трех комплектов шпуровых зарядов, на основании которых в паспорт БВР вносят коррективы.
Сущность методики расчета параметров шпуровых зарядов предложенной Н.М. Покровским состоит в следующем:
· по нормативной скорости проведения горной выработки определяют глубину шпуров
,
где Vм – нормативная скорость, м/мес по СНиП 3.03.02-84 (табл.5);
n – число рабочих смен в сутки;
m –число рабочих дней в месяц;
η – коэффициент использования шпура (КИШ), неудовлетворительный 0,65-0,87, нормальный 0,8-0,9, хороший более 0,9;
Тсм и Тц – продолжительность смены и проходческого цикла, соответственно, ч;
Таблица 5. Технические скорости проведения выработок БВР способом
| Вид горных выработок | Скорость выполнения работ |
| Квершлаги и полевые штреки, м/мес | |
| Штреки по полезному ископаемому и с подрывкой породы, м/мес | |
| Наклонные выработки, проводимые снизу вверх: по полезному ископаемому и с подрывкой породы, м/мес | |
| полевые, м/мес | |
| Наклонные выработки, проводимые сверху вниз: по полезному ископаемому и с подрывкой породы, м/мес | |
| полевые, м/мес | |
| Капитальные рудоспуски и. восстающие, м/мес |
· рассчитывают количество шпуров на забой
Для расчета удельного расхода ВВ применяется эмпирическая формула М. В. Покровского, которая определяет количество ВВ, необходимое для подрыва 1 м3 породы
, кг/м3,
где q0 – удельный нормальный расход ВВ, рассчитанный для некоторых стандартных условий, (табл.6) кг/м3;
е – коэффициент работоспособности BB;
e=Аэт/АВВ
где АВВ - идеальная работа взрыва принятого ВВ (табл. 3, 4), кДж/кг;
Аэт - идеальная работа взрыва эталонного ВВ – аммонита 6ЖВ, 3561 кДж/кг;
kw – коэффициент, учитывающий зажим породы;
где lшп – длина шпура, м;
S – площадь забоя, м2.
kс – структурный коэффициент, (табл.7).
Таблица 6. Удельный нормальный расход ВВ
| Коэф. крепости пород | Породы | Удельный расход условного ВВ, кг/м3 |
| 15-20 | Очень крепкие породы (граниты, гнейсы, базальты, кварцитовые песчаники, филлиты, известняки, песчаники и др.) | 1,2-1,5 |
| 10-14 | Плотные граниты, кварцитовые песчаники, диориты, монолитные мелкозернистые песчаники и известняки | 1,0-1,1 |
| 7-9 | Некрепкие граниты, плотные песчанки и известняки, колчеданы, крепкие мраморы, доломиты | 0,7-0,9 |
| 4-6 | Крепкие песчанистые и песчанисто-глинистые сланцы. Сланцевые и глинистые песчаники, мягкие песчаники и известняки. | 0,4-0,6 |
| 2-3 | Сланцы средней крепости, плотный мергель, слабые песчанистые сланцы | 0,2-0,3 |
| до 2 | Слабые сланцы. уголь | 0,15 |
Таблица 7. Структурный коэффициент пород
| Типы пород | структурный коэффициент kс |
| Вязкие, упругие, пористые породы | 2,0 |
| Дислоцированные с неправильным залеганием и мелкой трещиноватостью | 1,4 |
| Со сложным залеганием м меняющийся крепостью; с напластованием, перпендикулярным направлению шпура | 1,3 |
| Массивно-хрупкие | 1,1 |
| Монолитные средней крепости | 1,0 |
Расход ВВ на одну заходку определяется из соотношения
, кг
где q – удельный расход ВВ, кг/м3.
Vзах – объем заходки, м3.
где lшп – длина шпура, м;
η – коэффициент использования шпура (КИШ);
Средняя масса шпурового заряда
,
где dз - диаметр заряда в шпуре, м;
lшп – длина шпура, м;
kз – коэф. заполнения шпура 0,5-0,85;
Δ – плотность ВВ, кг/м3.
Количество шпуров в забое 
.
Наиболее часто расчет количества шпуров в забое ведется на основе формулы проф. М.М. Протодьяконова, связывающей коэффициент крепости пород и площадь забоя
,
где f – коэффициент крепости пород;
S – площадь забоя, м2.
Данная формула хороша для расчета количества шпуров в средних по крепости породах, при расчете количества шпуров в мягких и очень крепких породах результат расчета необходимо проверить на выполнение неравенства 0,70 м 2 > S/N > 0,14 м 2.
· рассчитывают линию наименьшего сопротивления и расстояние между шпурами
Линия наименьшего сопротивления (обычно 0,5-0,8 м)
,
где dз - диаметр заряда в шпуре (при патронированных ВВ меньше диаметра шпура при f= 3-20 соответственно на 7-11 мм), м;
kз – коэф. заполнения шпура;
Таблица 8. Коэффициенты заполнения шпуров по СНИП 3.03.02-84 при использовании патронированных ВВ в шахтах, неопасных по газу и пыли
| Вид выработок, диаметр патрона, мм | Коэффициенты заполнения шпуров при прочности пород, МПа (по ГОСТ 25100—82) | |
| от 30 до 90 | от 91 до 200 | |
| Вертикальные: 32; 36; 40 | 0,4 - 0,5 | 0,5 - 0,65 |
| 0,35 - 0,45 | 0,45 - 0,5 | |
| Горизонтальные и наклонные: 24; 28 | 0,35 - 0,7 | 0,75 - 0,85 |
| 32; 36 | 0,3 - 0.6 | 0,6 - 0,85 |
| 0,3 - 0,5 | 0,5 - 0,75 |
Δ – плотность ВВ, кг/м3;
m – коэффициент сближения зарядов;
| ƒ | ||||||
| m | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,2 | 1,3 | 1,4 |
q – удельный расход ВВ, кг/м3.
Расстояние между шпурами, м
· выбирают тип вруба и рассчитывают количество шпуров по группам
По принципу действия врубы разделяются на отрывающие (клиновые, пирамидальные), в которых шпуры наклонены к оси выработки и разрушающие (прямые, призматические, щелевые) с ориентировкой шпуров параллельно оси выработки.
На основе практических данных установлена область применения различных врубов: в массивных породах наиболее эффективным является пирамидальный вруб в центральной части забоя. к линовый вруб применяют в слоистых породах. Прямые врубы (щелевой и призматический) могут применяться в выработках малых сечений и длине заходки.
Таблица 9. Условия применения врубов
| Тип вруба | Схема вруба | Характеристика и условия применения |
| Вертикальный клиновой вруб | 
| Состоит из 4—10 шпуров. Применяют в однородных породах любой крепости при вертикальном направлении трещиноватости или напластования в горизонтальных и наклонных выработках с площадью сечения более 6 м2. Угол наклона к плоскости забоя 65-70º. Глубина заходки 1,5-2,2 м., длина врубовых шпуров 1,8-2,6 м. |
| Горизонтальный клиновой вруб | При горизонтальном напластовании пород. В выработках с площадью сечения более 4 м2. Угол наклона к плоскости забоя 65-75º. Глубина заходки 1,5-2,0 м., длина врубовых шпуров 1,8-2,6 м. | |
| Пирамидальный вруб | 
| Число шпуров 4, располагаются в виде четырехгранной пирамиды. Применяется в плотных монолитных крепких, реже в слоистых крепких породах при проведении горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок. Угол наклона к плоскости забоя 65-75º. Глубина заходки 1,5-2,0 м., длина врубовых шпуров 1,8-2,6 м. |
| Двойной клиновой вруб | 
| Состоит из 4—6 шпуров вспомогательного вруба и 4—10 шпуров основного вруба. Шпуры вспомогательного вруба имеют глубину около половины глубины основных шпуров. Применяется по особо крепким монолитным породам, позволяет применить шпуры большой глубины в горизонтальных и наклонных выработках |
| Щелевой вруб | 
| Шпуры вруба располагаются в один ряд на расстоянии 10—20 см друг от друга, заряжаются через один, взрывают одновременно, незаряженные шпуры исполняют роль дополнительных обнаженных поверхностей. Применяется в породах крепких или средней крепости, а также при наличии прослойка более мягкой породы, в выработках любого сечения. Щелевой вруб может быть на всю высоту выработки или только на ее часть. Длина врубовых шпуров 2,5-4,0 м. |
| Призматический вруб | 
| Состоит из 3—5 шпуров, образующих трех-пяти-гранную призму. Применяется в породах монолитных средней крепости, слабых и в угольных забоях горизонтальных и наклонных выработок шахт. Расстояние между врубовыми шпурами 10-20 см, Длина врубовых шпуров 2,5-4,0 м. |
| Крестообразный вруб | 
| Состоит из 8 шпуров, расположенных по углам двух четырехгранных призм. Шпуры, расположенные по углам меньшей призмы, не заряжаются. Расстояние между шпурами 10 — 20 см. Применяется в породах крепких и очень крепких монолитных при проведении горизонтальных и наклонных выработок. |
| Спиральный вруб | 
| Состоит из 5—10 шпуров, расположенных по спирали и пробуренных перпендикулярно забою выработки. Расстояние между шпурами увеличивается по спирали от 8—15 до 30—50 см. Заряжаются все шпуры, кроме центрального. Применяется в горизонтальных и наклонных выработках малой площади сечения (меньше 3,5 м2) в породах монолитных крепких и весьма крепких, или с напластованием параллельным забою. |
| Призматический с центральной скважинной | 
| Состоит из 4 шпуров и центральной незаряжаемой скважины. Расстояния от всех шпуров до скважины одинаковы. Применяется при проведении горизонтальных и наклонных выработок в крепких трудновзрывае-мых породах. |
| Спиральный с центральной скважинной | 
| Состоит из 4—6 шпуров и центральной незаряжаемой скважины. Расстояние между шпурами и скважиной увеличивается по спирали. Применяется при проведении горизонтальных и наклонных выработок в крепких и весьма крепких трудновзрываемых породах. |
Врубы отрывающей группы более распространенны, но их глубина лимитируется шириной выработки (В):
lвр = (0,5 – 0,9)В,
Ориентировочная глубина шпура (заходки) при клиновом врубе определяется из условия размещения бурового оборудования
где В – ширина выработки, м;
α - угол наклона врубовых шпуров, º.
