Расчет параметров буровзрывных работ при проходке вертикального ствола

Практическое  занятие № 4.

Расчет  параметров буровзрывных работ при проходке вертикального ствола.

     Цель  работы: изучение и разработка паспорта вертикальных стволов при проходке буровзрывным способом применительно к определенным горно-геологическим условиям.

     С помощью буровзрывных работ (БВР) разрушают  горные породы в пределах проектного сечения ствола вчерне на заданную глубину заходки методом шпуровых зарядов.

     БВР проводят с соблюдением Правил безопасности шахт (ПБ), Правил технической эксплуатации (ПТЭ), Единых правил безопасности при взрывных работах (ЕПБ).

     Для производства работ начальник участка (проходки) составляет по установленной  форме паспорт БВР, который проверяют  опытным путем и доводят до необходимых требований, а затем  утверждают главным инженером строительного управления. Для проходки ствола на всю глубину утверждают два-три паспорта БВР – для пород средней крепости, крепких и очень крепких.

     Паспорт БВР состоит из схемы расположения шпуров в трех проекциях с указанием  их нумерации и расстояния между ними; схемы конструкции заряда; таблицы к схеме, которая содержит данные о длинах и углах наклона шпуров, массе заряда в каждом шпуре и очерёдности их взрывания; таблицы технико-экономических показателей с указанием сечения выработки, крепости породы; наименования и числа бурильных машин, типы и расхода взрывчатых веществ и др.

     Разработку  паспорта БВР производят в следующей  последовательности.

1. Обосновывают и выбирают тип ВВ, средств инициирования (СИ) и способ инициирования, принимают или рассчитывают удельный расход ВВ, определяют число шпуров, выбирают тип вруба, длину шпуров в комплекте, определяют общий расход ВВ, массу зарядов в каждом шпуре, фактический расход ВВ и суммарную длину шпуров и др.
2. Рассчитывают интервалы замедления и взрывную сеть.
3. Рассчитывают технико-экономические показатели БВР.
4. Составляют схему проветривания забоя и мероприятия безопасного ведения БВР.

     К паспорту прилагается акт его  практической проверки с зарисовкой положения забоя после каждой серии взрывов и указанием  расстояний от обнаженной плоскости до шпуров следующей очереди взрывания. Акт проверки подписывают взрывник, начальник участка, начальник вентиляции и инженер по технике безопасности.

     После оформления паспорта по одному экземпляру он находится у начальника вентиляции, начальника участка, на складе ВВ и у горного мастера (этот экземпляр передают по смене). С паспортом под расписку знакомят проходчиков, представителей технического и вентиляционного надзора горного участка, взрывников, заведующего складом взрывчатых материалов и их раздатчиков.

     На  схеме расположения шпуров (в плане, поперечном и продольном сечениях) указывают номера шпуров, их длину, расстояние между устьями и забоями  соседних шпуров.

     На  схеме проветривания указывают  место установки вентилятора, подающего свежий воздух в забой; направление движения воздуха; количество воздуха, проходящего мимо всаса вентилятора и поступающего в забой; подачу вентилятора; места выставления постов, места замера газа и укрытия для взрывника.

     В мероприятия безопасного ведения буровзрывных работ указывают способы защиты бурильщиков от поражений механизмами и кусками падающей породы и угля; профилактику заболевания силикозом; состояния забоя, когда разрешается заряжание шпуров; места, куда убирают механизмы, инструменты и материалы; местонахождение людей, не связанных со взрывными работами; лиц, учитывающих в заряжании и взрывании шпуров; способы проверки состояния забоя (наличие метана, осланцивание); результаты осмотра забоя после взрывных работ.

     Следует ориентироваться на глубину шпуров, приведенные в таблице №1. Глубина врубовых шпуров должна быть на 10-20 % больше глубины остальных.

Таблица № 1 

 

     Выбор взрывчатых материалов производят согласно Единым правилам безопасности при взрывных работах, перечню рекомендуемых ВМ и журнальным постановлениям Госгортехнадзоров с учетом пылегазового режима шахты, крепости и водообильности пород.

     В стволах, не опасных по пыли и газу, в крепких породах (с ¦³12) применяют скальный аммонит № 1, скальный аммонал № 3 и детонит М. Применение этих ВВ повышает коэффициент использования шпуров и степень дробления горной массы, но эти ВВ имеют высокую стоимость. В породах средней крепости применяют аммонит 6ЖВ.

     В стволах, опасных по газу или пыли, нашли применение углениты Э-6, 12 ЦБ, аммониты АП-5ЖВ, ПЖВ-20 и Т-19.

     При проходке стволов шахт взрывание  разрешается производить только с поверхности или с действующего горизонта электрическим способом или детонирующим шпуром, а в сухих и влажных забоях также и электроогневым способом с применением для взрывания переменного и постоянного тока.

     При электрическом способе взрывания  допускаются к применению электродетонаторы  мгновенного, короткозамедленного и замедленного децствия диаметром 7,2-7,7 мм и длиной 72 мм. Электродетонаторы мгновенного действия применяют для взрывания врубовых шпуров, короткозамедленного действия – при взрывании отбойных и переферийных шпуров.

     В шахтах, опасных по газу или пыли, электродетонаторы замедленного действия разрешается применять при условии непрерывного проветривания, если в забое отсутствуют угольные пласты и нет выделение метана.

     Число шпуров в комплекте при отработке  паспортов буровзрывных работ 

     

где –  q – удельный расход ВВ (расход на 1 м³ взорванной породы), кг/м³ ; S – площадь сечения выработки в проходке, м² ; k – коэффициент использования шпуров (среднее значение 0,8); ¡ - коэффициент заполнения шпуров; d – диаметр патрона ВВ, см; r - гравиметрическая плотность ВВ в патронах, г/см³ .

     Значения  q находят по таблице № 2, а r по таблице № 3.

     Таблица № 2

 

Таблица № 3

 

     Коэффициент заполнения шпуров ¡ (отношение длины заряда к длине шпура) при взрывных работах в шахтах, не опасных по газу или пыли, в породах с f=2-9 и диаметре патронов ВВ 32; 36, а также 45 мм, равен соответственно 0,6-0,7 и 0,35-0,45, а в породах с f=10-20 и тех же диаметрах патронов ВВ соответственно 0,7-0,75 и 0,45-0,5.

     Диаметр окружности вспомогательных шпуров можно определять по формулам:

     при размещении комплекта шпуров в забое  по трем окружностям

     

     при размещении комплекта шпуров в забое  по четырем окружностям

     

     где D _{всп ,}D _вр – диаметры окружностей вспомогательных и врубовых шпуров; D _пр  - диаметр ствола в проходке.

     При размещении шпуров в забое по пяти окружностям диаметр первой (после окружности врубовых шпуров) окружности вспомогательных шпуров

     

     диаметр второй окружности вспомогательных  шпуров

     

     диаметр третьей окружности вспомогательных  шпуров

     

     Масса заряда каждого врубового шпура Q_вр должна быть на 20-25 % больше средней массы заряда на шпур.

     Число патронов ВВ в заряде (шпуре) определяется делением массы заряда на массу одного патрона.

     Пример: Составить паспорт буровзрывных работ при проходке вертикального ствола шахты со следующими данными:

     Диаметр ствола в проходке D_пр , м                                          6,3

     Площадь сечения ствола в проходке, м²                                 50

     Коэффициент крепости пород                                                 12

     Категория шахты по газу                                                    Негазовая   

     Залегание пород                                                             Горизонтальное

     Приток  воды, м³/ч                                                                     9

     Длина антенных проводов, м                                                   40

     Сопротивление магистрали, Ом                                              0,4

     Схема соединения электровзрывной сети           Параллельно-ступенчатая            

     Число одновременно работающих

     Перфораторов  ПР-30 ЛС                                                11 и 8 резервных

     Диаметр буровой коронки, мм                                                52

Число коронок в забое, шт                     

40 (по 3 коронки на каждый                                       работающий перфоратор и 7 запасных)

     Диаметр патронов ВВ, мм                                                      40

     Тип вруба                                                                Воронкообразный

     Решение. В качестве взрывчатого вещества принимаем аммонит скальный № 1, а из средств инициирования – электродетонаторы ЭДКЗ – ОП и замедленного действия ЭДКЗ – П с интервалами замедления 50 и 75 мс.

     Удельный  расход ВВ q=1,2 кг/м³ (по таблице № 1)

     Коэффициент заполнения шпуров принимаем равным 0,5

     Гравитационная  плотность ВВ r=1 г/см³ (таблица № 2)