Проходка восстающих с применением глубоких скважин
В течение последнего десятилетия применение глубоких скважин при проходке восстающих становится все более совершенным. При этом скважины бурят на полную высоту восстающего, а их взрывание производят секциями (по частям). Для получения хороших результатов необходима высокая точность бурения и заряжания. Для повышения точности бурения необходимо использовать специальные устройства для направленного бурения, обеспечивающие минимальное отклонение скважин от проектного направления. Бурение и заряжание производят из безопасного места, что является преимуществом способа. К недостаткам относятся трудности, возникающие при взрывании в условиях сильного зажима. При проходке восстающих с применением глубоких скважин можно выделить два основных способа: а) взрывание на центральные незаряженные скважины большого диаметра; б) взрывание в направлении поверхности забоя (способ воронкообразования).
Скважины основного комплекта бурят диаметром 51-75 мм. Центральная незаряженная скважина расширяется до диаметра 203 мм специальными буровыми коронками. В первую очередь бурят скважины большого диаметра. Для достижения большой точности бурения используют специальные направляющие муфты. Наиболее эффективными для этой цели являются бурильные машины фирмы "Атлас Копко" марки "Симба 5", которые являются устойчивыми при бурении.
В результате совершенствования техники бурения скважин их отклонение от проектного направления не превышает 0,5 %. Схема расположения скважин при проходке восстающего площадью 4 м2 представлена на рис. 7.13. Очередность и глубину секции взрывания устанавливают с учетом отклонения пробуренных скважин так, чтобы скважины с наименьшей фактической л.н.с. инициировались в первую очередь. Для правильного заряжания комплекта скважин, пробуренных с отклонениями, величину этих отклонений следует регистрировать в специальном журнале, который ведут для каждой скважины. Схемы секционного взрывания комплекта скважин при проходке восстающего представлены на рис. 7.14-7.16. Заряжание скважин производят путем опускания зарядов с верхнего горизонта. Для полного разрушения породы заряд в скважине необходимо размещать ниже уровня разрушения породы от предыдущего взрыва. При заряжании стопорную муфту надевают на нижний заряд и когда она показывается из нижнего отверстия скважины, заряд приподнимают и заклинивают в скважине. Продувание скважины сжатым воздухом позволяет определять уровень, до которого произошло разрушение. В целях улучшения качества и полноты инициирования секционных зарядов необходимо в заряде прокладывать нить детонирующего шнура. Забойку скважин при этом не производят, так как забоечный материал при запрессовке в результате взрыва затрудняет дальнейшее заряжание.
Расчет зарядов. При взрывании глубоких скважин необходимо применять BB с высокой концентрацией энергии. Это объясняется отсутствием забойки в скважинах, что снижает давление ПД, а также большим диаметром скважин по отношению к л.н.с.. Концентрацию заряда в отбойных скважинах, для которых фактическая л.н.с. оказывается меньше рекомендуемой, следует определять с учетом их диаметра.
Контурное взрывание можно использовать при проходке восстающих глубокими скважинами. Ввиду большого диаметра применяемых скважин не рационально с экономической точки зрения бурить их слишком близко друг к другу.
Для получения эффекта щелеобразования по контуру выработки инициирование зарядов осуществляют с применением электродетонаторов короткозамедленного действия с небольшим интервалом замедлений. Предварительное щелеобразование можно производить при тех же параметрах между скважинами. При этом необходима высокая точность бурения контурных скважин. Во избежание одновременного взрывания больших масс зарядов необходимо производить оконтуривание стенок восстающего взрыванием в несколько приемов.
Способ воронкообразования. Взрывание заряда в глубоких скважинах в направлении забоя восстающего приводит к разрушению породы в виде воронок. В этом случае не применяется центральная незаряженная скважина большого диаметра и допускается меньшая точность бурения. Различие между способом воронкообразования и способами, описанными ранее, заключается в применении вспомогательных скважин. При рассматриваемом способе взрывом заряда в центральной части забоя создают воронкообразную полость площадью около 1 м2, после чего оставшуюся породу разрушают взрыванием зарядов в отбойных скважинах. Схема расположения скважин в забое при проходке восстающего способом воронкообразования представлена на рис. 7.17. Скважины взрывают по частям с высокой концентрацией энергии. Заряжание скважин производят с применением пневматических зарядчиков или патронированными BB, диаметр которых близок к диаметру скважин. Перед заряжанием в нижней части скважин устанавливают деревянный затвор и создают песчаную пробку, служащую забойкой, а в верхней части заряда помещают водяную забойку в полиэтиленовых ампулах (рис. 7.18). Инициирование зарядов - одиночное. Глубина заложения заряда при этом зависит от концентрации энергии BB и диаметра взрываемых скважин. Согласно теории воронкообразования С. Ливингстона оптимальную глубину заложения заряда определяют по формуле
где Kэн = 1,5 - энергетический коэффициент, зависящий от свойств применяемого BB и породы; рВВ - плотность заряжания, г/см3; dскв - диаметр скважины, мм.
В соответствии с теорией воронкообразования взрывание зарядов производят только в центральной скважине. Заряды в отбойных скважинах размещают так, чтобы л.н.с. была меньше глубины заложения заряда в центральной скважине. В дальнейшем глубину заложения заряда увеличивают постепенно по 10-20 см. Расстояние между скважинами не должно быть слишком малым во избежание спрессовывания породы при взрыве зарядов с высокой концентрацией энергии. В связи с тем что центральная воронкообразующая скважина имеет определяющее значение, целесообразно бурить ее большего диаметра по сравнению с остальными скважинами.
С инженерной точки зрения способ воронкообразования оказывает более сильное воздействие на законтурный массив, чем описанный ранее способ. Это обстоятельство необходимо учитывать при размещении комплекта вспомогательных скважин.