книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство горизонтальных и наклонных выработок

В подземных сооружениях, опасных по газу или пыли, об­ ратное инициирование считается опасным, потому что в этом случае продукты взрыва заряда ВВ, выбрасываемые в атмосфе­ ру выработки, имеют более высокую температуру, чем при пря­ мом инициировании, и могут вызвать воспламенение газа.

Эффективность взрыва повышается при применении встреч­ ного инициирования, при котором один заряд инициируется с устья, а другой — с забоя шпура.

Во всех случаях инициирования электродетойатор в боевом патроне должен располагаться так, чтобы кумулятивная выем­ ка в дне электродетонатора была направлена в сторону заряда.

Пространство между зарядом и устьем шпура заполняется инертным материалам — производится забойка шпура.

Забойка герметизирует шпур на период взрыва, увеличива­ ет время воздействия продуктов взрыва на породу и способст­ вует наиболее полному использованию энергии взрыва.

Длина забойки в шпуре нормирована коэффициент запол­ нения шпура

где /3 — длина заряда шпура; /ш— глубина шпура, Значение а (для горизонтальных выработок) принимают по

СНяП III—11—77 (табл. 4.1).

Средняя в е л и ч и н а з а р я д а в шпуре определяется, ис­ ходя из общего расхода ВВ и числа шпуров. Величина заряда врубовых шпуров на 20—25% больше, а отбойных и оконтуривающих шпуров — на 10—15% меньше средней величины заря­ да. Кроме того, во врубовых шпурах коэффициент заполнения принимают на 10—20% больше, чем в отбойных и оконтур-ива- ющих шпурах.

Диаметр и число шпуров. Д и а м е т р шп у р о в определяет­ ся, исходя из диаметра патронов ВВ.

При увеличении диаметра шпуров увеличивается концентра­ ция энергии взрыва и скорость детонации, что повышает эф­

энергии взрыва и более полного ее использования для разру­ шения породы; повышается коэффициент использования шпура.

Вместе с тем увеличение диаметра шпуров приводит к ухуд­ шению оконтуривания подземного сооружения, к излишнему разрушению породы за проектным контуром, а также отрица­ тельно сказывается на буровых работах — снижается скорость бурения шпуров.

Согласно СНиП Ш-11-77 диаметр шпура должен быть боль­ ш е диаметра патрона ВВ на 5—6 мм при электрическом, огне­ вом и электроогневом способах взрывания и расположения

.патрона боевика первым от устья шпура; на 7—8 мм п>ри огне-

.вом и электроогневом взрывании и расположении патрона бое­ вика не первым от устья.

На основании обобщения производственного опыта можно сделать следующие выводы: при проведении горных выработок с площадью -поперечного сечения более 6 м2 следует применять

.ВВ в патронах диаметром 36—40 мм. В выработках, не опас­ ных по газу и пыли,‘целесообразно применять заряжание шпу­ ров -с разрезанием патронов.

влияние на трудоемкость буровзрывных работ, качество дроб­ ления породы, точность оконтуривания поперечного сечения подземного сооружения, коэффициент использования шпуров и другие показатели взрыва.

При увеличении числа шпуров по сравнению с оптимальным числом повышаются затраты времени на их заряжание, возра­ стает доля мелкой фракции взорванной породы. При недоста­ точном числе шпуров ухудшается оконтуривание поперечного сечения подземного сооружения, увеличивается доля крупной фракции породы, что снижает производительность погрузки.

Число шпуров определяется, исходя из размещения общего расхода ВВ на заходку:

до _ 1 ,%7qSB4 d \ a A K ’

где SB4—площадь поперечного сечения подземного сооруже­ ния вчерне, м2; dn — диаметр патрона, м; d — коэффициент за­ полнения шпура; Д — плотность ВВ, кг/м3; К —плотность за­ ряжания шпура.

Глубина шпуров является одним из основных параметров буровзрывного комплекса, который в конечном итогеопределя­ ет продолжительность проходческого цикла, трудоемкость, ско­ рость и стоимость строительства подземного сооружения.

Основополагающими показателями оптимального значения

глубины itfnypo® являются минимальные затраты средств, тру­ да и времени, отнесен-ные на 1 м.

При определении глубины шпуров необходимо учитывать геологические, технические и организационные факторы. К гео­ логическим факторам относятся крепость, трещиноватость и; напластование пород, приток воды и газовый режим, ее техни­ ческим факторам — технологическая схема проходки, попереч­ ное сечение подземного сооружения, тип бурильных и погру­ зочных машин, качество ВВ и другие факторы, к организаци­ онным— продолжительность цикла и связанная с этим скорость строительства подземного сооружения.

При м а л о й (1,0—1,5 м) глубине шпуров увеличивается' отнесенное к 1 м подвигами забоя время вспомогательных ра­ бот (проветривание, подготовительно-заключительные операции при бурении шпуров и погрузке породы, заряжание и взрыва­ ние зарядов ВВ и т. п.).

При б о л ь ш о й (3,5—4 м) .глубине шпуров снижается ско­ рость бурения шпуров, ухудшается качество дробления породы; и эффективность использования шпуров и в конечном итоге увеличи©ается относительная продолжительность проведения. 1 м подземного сооружения.

Глубина шпуров определяется, исходя из заданной техниче­ ской скорости проходки, по числу и производительности горно­ проходческого оборудования или по нормам выработки.

Исходя .из заданной скорости проходки, глубина шпура

на шпуров определяется из следующих положений (H. М. По­

кровский).

Продолжительность цикла складывается из времени выпол­ нения отдельных процессов и операций: разметки шпуров, под­ готовительных и заключительных работ при бурении шпуров

породы (tu) ; возведения постоянной крепи (^к) ; возведения вре­ менной крепи, настилки рельсового пути, монтажа трубопро­ водов и других вспомогательных работ (Uc) :

аз

бурение шпуров

* O= N IJQ 6,

заряжание и взрывание

*'8 = М3/(ф3Лз). •погрузка^ породы

= = SB4mlmKJPПэ

возведение постоянной крепи

» B i ~ .6 4”^п. п 4“ ^вс*

после преобразований получим

бот рабочих на заряжании шпуров, равный 0,7—0,8; Qe—про­

0,5—1 м; Явк—норма времени на возведение одной рамы кре­ пи; фк — коэффициент, учитывающий совмещение работ по воз­ ведению крепи с бурением шпуров и погрузкой породы, равный 0,6—1; 2*во—время выполнения подготовительно-заключитель­ ных работ при бурении шпуров и при погрузке породы, равное 1—1,5 ч.

Когда крепление совмещается с другими работами или ког-

.да строительство подземного сооружения осуществляется без

.крепи, то Гк= 0 .

При бурении шпуров ручными перфораторами глубину .шпу­ ров принимают равной 2,0—2,5 м. При бурении шпуров буриль­ ными установками глубина шпуров ограничивается техническим паспортом установки и принимается 2 ,2 -3 ’м.'

Рис. 2.1. 'Схема расположения шпуров в забое:

1 — врубовые шпуры; II — отбойные шпу­ ры; III — оконтуривающие шпуры

Схема расположения шпуров зависит от крепости, трещино­ ватости и напластования породы, разхмеров поперечного сече­ ния подземного сооружения, глубины и числа шпуров, конст­ рукции заряда шпура и типа ВВ. При расположении шпуров учитывают удобство размещения бурового оборудования.

Комплект располагаемых в забое выработки шпуров разде­ ляется на врубовые I, отбойные (вспомогательные) II и оконтуривающие (периферийные) III (рис. 2.1).

В р у б о в ы е шп у р ы обычно располагаются* в центральной части забоя. Они предназначены для создания второй обнажен­

для разрушения основной массы породы в забое. Их распола­ гают, как правило, под прямым углом к плоскости забоя (реже с наклоном под углом 75—85°) и взрывают после врубовых, т. е. работают они при двух обнаженных поверхностях. В зави­ симости от площади забоя отбойные шпуры располагаются в

В выработках малого сечения, где отсутствуют отбойные шпу­ ры, оконтуривающие шпуры разрушают основную массу поро­ ды в забое. Оконтуривающие шпуры располагаются равно­ мерно по периметру подземного сооружения на расстоянии 15—20 см от проектного сечения. В слабых и средней крепо­ сти породах концы шпуров располагаются на проектном кон­ туре выработки. В породах, склонных к обрушению, концы шпуров не доходят до проектного контура, что предотвращает «переборы» породы. В очень крепких породах концы шпуров

с учетом конкретных геологических условий проходки, разме­ ров поперечного сечения подземного сооружения и глубины заходки, используя данные отечественного и зарубежного

опыта.

В производственной практике распространены врубы, кото­ рые образуются шпурами, расположенными наклонно или пер­ пендикулярно к плоскости забоя.

Врубы с наклонным расположением шпуров применяют в породах любой крепости и чаще всего в крепких породах.

Основным достоинством этих врубов является возможность использования структуры породы — напластования, кливажа, плоскости контакта и т. п. При этих врубах облегчаются усло­ вия отрыва породы, так как заряды расположены наклонно к плоскости забоя.

Недостатки врубов с наклонными шпурами: ограниченная глубина наклонных шпуров; увеличивается разброс породы по выработке, что осложняет уборку породы и вызывает повреж­ дения крепи; наклонные шпуры тяжелее забуривать и сложно выдерживать угол 'наклона шпура. Фактический угол накло­ на шпуров редко соответствует проектному.

Наиболее типичные врубы с наклонным расположением шпуров приведены на рис. 2.2.

Достоинства врубов, образуемых перпендикулярными к пло­ скости забоя шпурами: облегчаются условия бурения, глубина шпура не зависит от размеров поперечного сечения выработки, меньше разброс породы по выработке и вероятность поврежде­ ния крепи. Недостаток — более тяжелые условия разрушения породы. На рис. 2.3 приведены схемы врубов с перпендикуляр­ ными шпурами.

В зарубежной практике при строительстве подземных соору­ жений в крепких и средней крепости породах применяют пря­ мые врубы с одним или двумя незаряженными шпурами диа-

Рис. 2.2. Схемы врубов с наклонными шпурами:

а — вертикальный клиновой однорядный; б — вертикальный клиновой двух­ рядный; в — горизонтальный клиновой; а — нижний; д — боковой

Рис. 2.6. Схема расположения шпуров при контурном взрывании:

грузке породы, забучивании или тампонаже закрепного прост­ ранства, а в выработках с бетонной крепью к увеличению рас­ хода бетона.

Для уменьшения переборов и трещинообразования в масси­ ве применяют контурное взрывание, особенность которого за­ ключается в уменьшении энергии взрыва и рациональном рас­ положении оконтурйвающих шпуров. Уменьшение концентра­

ботоспособности, а также комбинации двух первых способов. Благодаря увеличенному зазору между диаметром шпура и

•патроном ВВ снижается плотность заряжания и связанное с этим давление газа на стенки шпура.

При контурном взрывании применяют три типа конструкций