Расположение шпуров (скважин) на забое выработки большого сечения и расчет основных параметров БВР
Рациональное расположение шпуров (скважин) на забое выработки имеет важное значение для обеспечения высокого КИШ, качественного оконтуривания, малого развала, необходимого гранулометрического состава отбитой горной породы.
Возросшие требования к качеству оконтуривания, сокращение объема переборов пород в пределах проектного сечения привели к разработке новых схем расположения и взрывания шпуров, обеспечивающих высокую эффективность взрывных работ (рис. 6.11).
Рассмотрим технологии взрывных работ при проведении горных выработок большого сечения:
а) полным забоем при наличии бурового оборудования, обеспечивающего бурение шпуров на всю высоту и ширину выработки, с минимальным числом перемещений буровой установки, с обязательным заряжанием шпуров с площадки, установленной на буровой установке;
б) использование веерообразного размещения скважин, обеспечивающих при их взрывании оконтуривание выработки в пределах проектного сечения;
в) проведение в кровле или другом месте передовой выработки малого сечения с последующим ее расширением до проектных размеров;
г) проведение выработок большого сечения методом нижнего уступа.
При применении последней технологии составляют два проекта БВР:
• на разработку пород верхней части выработки;
• нижнего уступа.
Буровзрывная выемка пород в верхней части выработки практически ничем не отличается от технологии проведения горных выработок полным сечением.
Выемка пород нижнего уступа имеет ряд особенностей, которые не позволяют использовать формулы для расчета параметров БВР, применяемые в процессе подготовки к разработке уступов на земной поверхности. В связи с этим рассмотрим существующие технологии разработки нижних уступов (рис. 6.12):
а) бурением и взрыванием горизонтальных шпуров;
б) бурением и взрыванием наклонных или вертикальных скважин (нисходящих).
Сущность первого метода заключается в том, что забой нижнего уступа обуривают горизонтально расположенными шпурами аналогично обычному способу проведения горных выработок. В этом случае бурение производят с почвы уступа, когда буровое оборудование позволяет обуривать забой на всю высоту уступа, либо с проходческих полков. Преимущества шпурового метода:
• использование бурового оборудования, применяемого для бурения шпуров в верхней части выработки;
• минимальный разброс породы;
• высокая и равномерная степень дробления пород, обеспечивающая высокопроизводительную уборку породы;
• высокий КИШ за счет использования второй дополнительной поверхности;
• минимальная масса одновременно взрываемого BB обеспечивает сохранность постоянной крепи в верхней части выработки;
• хорошая проработка почвы выработки.
Недостатки: ограниченное подвигание забоя уступа за взрыв; невозможность совмещения проходческих операций в верхней части забоя и на уступе.
По методу нисходящих скважин уступ обуривается из почвы ранее проведенной передовой выработки. В этом случае погрузка породы и другие операции проходческого цикла могут быть совмещены во времени с бурением скважин.
К преимуществам этого метода относятся:
• возможность совмещения бурения скважин с уборкой породы;
• неограниченная длина подвигания забоя;
• минимальный процент вспомогательных работ;
• возможность высоких темпов проведения выработки.
Недостатки:
• необходимость второго комплекта бурового оборудования для бурения скважин;
• низкая точность проектного контура выработки в уступной ее части;
• недопустимость отказов при взрывании зарядов BB в уступной части забоя;
• затраты труда на ликвидацию (уборку) породы в области "перебура" скважин.
Анализ преимуществ и недостатков каждого из методов позволяет отдать предпочтение скважинному способу разработки уступа, при котором совмещаются операции проходческого цикла и достигаются высокие темпы проведения выработок.
Параметры БВР при разработке нижнего уступа шпуровыми зарядами методом горизонтальных шпуров. Удельный расход BB ориентировочно принимают на уровне, оптимальном для проведения передовой выработки в кровле. Однако при этом необходимо учитывать, что в этом случае работа взрыва значительно облегчается ввиду наличия второй обнаженной поверхности, поэтому фактический удельный расход BB на разработку уступа может быть сокращен на 30-40 %. Разработка нижнего уступа горизонтальными шпурами аналогична расширению ранее проведенной выработки до проектных размеров. Необходимое количество BB на нижний уступ
где QВВ.заб - количество BB, необходимого для разработки забоя выработки, кг; QВВ.н.у - количество BB для разработки нижнего уступа, кг; QВВ.в.у - количество BB для разработки верхнего уступа, кг.
Удельный расход BB на разработку нижнего уступа шпуровыми зарядами определяют по формуле
где Sв.у - площадь забоя верхнего уступа, м2; Sн.у - площадь забоя нижнего уступа, м2; Sобщ - общая площадь забоя, м2; qп.выр - фактический удельный расход BB для забоя передовой выработки, кг/м3; е - коэффициент работоспособности ВВ.
Диаметр и глубина шпуров зависят от технических возможностей имеющегося в наличии бурового оборудования, диаметра патронов BB, принятой технологии ведения BP при сооружении выработки.
Общее число шпуров для забоя нижнего уступа определяют по формуле
где qн.у - удельный расход BB для забоя нижнего уступа, кг/м3; Sн.у - площадь сечения забоя нижнего уступа, м2; рВВ - плотность заряжания, кг/м3; dз - диаметр патронов BB, мм.
При разработке забоя нижнего уступа горизонтальным» шнурами их необходимо располагать горизонтальными рядами без врубового комплекта.
Параметры БВР при разработке нижнего уступа скважинными зарядами. Выбор рационального диаметра скважин зависит от степени дробления горных пород, технико-экономических показателей по буровзрывному комплексу и циклу сооружения выработки. Анализ отечественного и зарубежного опыта отработки уступов позволил рекомендовать при выборе бурового оборудования формулу для расчета оптимального диаметра скважин
где Hу - высота уступа, м.
Величину скважинного заряда вычисляют по формуле
где b - расстояние между рядами скважин, м; а - расстояние между скважинами в ряду, м; W - л.н.с. между скважинами, м; Hу -высота уступа, м.
Удельный расход BB рассчитывают по формуле, по которой определяют удельный расход BB при разработке уступа горизонтальными шпурами.
Линию наименьшего сопротивления, м, при этом вычисляют по формуле
где dскв - диаметр скважин, мм; kзар - коэффициент заряжания, (kзар = 0,6-0,7); рВВ - плотность заряжания, г/см3; qн.у - удельный расход BB для разработки нижнего уступа, кг/м3.
Величину перебура, м, определяют из условия
По данным шведских исследователей, величина перебура должна составлять
Следует подчеркнуть, что кроме ранее приведенных факторов на эффективность взрывных работ существенное влияние оказывают угол наклона, схема расположения и очередность взрывания скважин, взрывание на неубранную породу в забое и другие факторы.