Производство взрывных работ для заряжания шпуров и скважин в подземных условиях

Дисциплина: Промышленность, Производство
Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 83 страниц
В избранное:

АННОТАЦИЯ

В данном дипломном проекте рассматривается комплекс вопросов, связанных с производством взрывных работ для заряжания шпуров и скважин в подземных условиях. Описана технология повышения эффективности отбойки руды, подземных ископаемых, различными методами зарядки. Изложена теория взрывчатых веществ, приведены описание и характеристика взрывчатых веществ.

Работа включает обоснование выбора используемого взрывчатого вещества, расчет материального баланса производства, технологического оборудования, затронуты аспекты охраны труда, связанные с техникой безопасности на производстве, охраной здоровья взрывников. Представлена экономическая часть.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 9

1 Важнейшие понятия из теории взрывчатых веществ 10

1. 1 Взрыв и взрывчатое вещество 10

1. 2 Техника выполнения взрывных работ 12

1. 2. 1 Общие сведения 12

1. 3 Шпуры и скважины, их назначение и размеры 17

1. 4 Элементы подземных горных выработок; забой и его виды 18

1. 5 Расположение шпуров и подземных взрывных скважин 19

1. 5. 1 Общие принципы расположения шпуров в забое 19

1. 6 Понятие о врубах и их классификация 22

1. 6. 1 Расположение шпуров в забоях с одной обнаженной плоскостью 27

1. 6. 2 Расположение шпуров в забоях, имеющих несколько обнаженных плоскостей 30

1. 7 Глубина шпуров в забое 31

1. 8 Важнейшие подземные горные выработки 35

1. 9 Методы взрывных работ и бурение шпуров и скважин 37

1. 9. 1 Методы взрывных работ при подземной добыче руд 37

1. 9. 2 Способы бурения шпуров и подземных скважин 39

1. 10 Условия и преимущества применения подземных взрывных скважин 40

1. 11 Расположение подземных взрывных скважин 42

1. 11. 1 Расположение скважин для вертикальных выработок (стволов шахт и др. ) 46

1. 11. 2 Расположение скважин для восстающих выработок 48

1. 11. 3 Управление процессом формирования заряда гранулированных ВВ в восстающих скважинах 49

2 Выбор взрывчатых веществ 52

2. 1 Основные характеристики игданита 54

2. 2 Основные характеристики гранулита Д5 55

3 Производственные расчеты 57

3. 1 Расчет зарядов при методе скважинных зарядов 57

3. 2 Расчет зарядов при методе шпуровых зарядов 60

3. 3 Материальный баланс производства игданита 61

3. 4 Материальный баланс производства гранулита Д5 62

4 Выбор основного оборудования 66

4. 1 Описание и работа изделия РПЗ 66

4. 2 Устройство и принцип работы 67

4. 2. 1 Пневмозарядчик 67

4. 2. 2 Дозатор 68

4. 2. 3 Клапан быстродействующий 69

4. 2. 4 Увлажнитель 70

4. 3 Подготовка к работе 71

4. 4 Порядок работы 72

4. 5 Назначение и техническая характеристика зарядчика ЗП 72

4. 5. 1 Устройство ЗП 73

5 Охрана труда и техника безопасности 78

5. 1 Общие вопросы охраны труда 78

5. 2 Правовая основа охраны труда 78

5. 3 Ответственность за нарушение правил охраны труда 79

5. 4 Обеспечение безопасности ведения взрывных работ 80

5. 5 Электробезопасность 83

5. 6 Радиационная безопасность 84

5. 7 Сигнализация 85

5. 8 Производственный шум и вибрации 85

5. 9 Метеорологические условия 87

5. 10 Вентиляция 88

5. 11 Освещенность 90

5. 12 Средства индивидуальной защиты 92

6 Охрана окружающей среды 94

7 Экономическая часть 99

Заключение 102

Перечень сокращений 103

Список литературы 104

ВВЕДЕНИЕ

В основных направлениях экономического и социального развития КазССР на 1986-1990 годы и на период до 2007 предусмотрен интенсивный рост объемов производства цветных и черных металлов, минеральных удобрении, влияющих на развитие всех отраслей народного хозяйства. Решение этой задачи с учетом повышения трудоемкости процессов производства при углублении горных работ на подземных рудниках на 15-25 м в год возможно за счет внедрения новой техники, значительного роста производительности труда горнорабочего.

В едином технологическом цикле, начинающемся со вскрытия месторождения и заканчивающемся добычей руды, важное значение имеют буровзрывные работы, от эффективности которых зависит технико-экономические показатели работы предприятия.

По мере технического перевооружения горных предприятий на основе мощной погрузочно-транспортной техники и автоматизаций производства возрастают требования к качество отбойки, так как производительность погрузки и транспортирования определяется степенью и равномерностью дробления взорванной породы.

В этом дипломном проекте на основе теоретических исследований, приведены методики по управлению качеством и эффективностью отбойки руды, расчёту и оптимизации комплекса буровзрывных работ на подземных рудниках с учётом всех процессов горного производства, находящихся в технологической взаимосвязи. Изложена система процессов в последовательности диаметр скважин, скорость и способ бурение; глубина и схемы расположений скважин; конструкция заряда ВВ изменения его плотности; комплексная механизация взрывных работ. Дан анализ современного состояния буровых и взрывных работ на отечественных рудниках и обоснованы тенденций их развития.

1 Важнейшие понятия из теории взрывчатых веществ

1. 1 Взрыв и взрывчатое вещество (ВВ)

Взрыв - это явление весьма быстрого превращения некоторых веществ из твердого или жидкого состояния в газообразное, при котором выделяется большое количество тепла и образуются сильно нагретые газы, производящие работу разрушения окружающей среды, так как в этот момент на месте их образования резко повышается давление.

Наиболее характерными признаками взрыва являются мгновенное и резкое повышение давления на окружающую среду, сотрясение окружающей среды и звуковой эффект.

Взрывы могут быть вызваны физическим и химическим превращением веществ.

В первом случае изменяется только физическое состояние вещества, но сохраняется неизменным его химический состав. Например, взрыв паровых котлов в результате быстрого превращения перегретой воды в пар или взрыв газовых баллонов в результате быстрого расширения сжатого газа при недостаточной прочности стенок, соответственно котлов или баллонов.

Во втором же случае обязательно происходит изменение не только физического состояния, но и химического состава вещества. Например, образование углекислого газа (СО ₂ ), окиси углерода (СО), паров воды (Н ₂ О) и некоторых других газообразных продуктов при взрыве аммонита, представляющего собой твердую порошкообразную смесь аммиачной селитры с тротилом.

В современной практике взрывных работ используют исключительно взрывы, вызываемые химическим превращением веществ, происходящим в результате соединения (окисления) горючих элементов (углерода и водорода) с кислородом.

Сила и разрушительное действие взрыва, происходящего в процессе взрывчатого химического превращения того или иного вещества, в большой степени зависит от быстроты химического превращения, образования газов и выделения теплоты.

Для уяснения влияния этих факторов явление взрыва можно сравнить с родственным ему явлением горения. При горении, так же как и при взрыве, происходит соединение (окисление) горючих элементов (углерода и водорода) с кислородом, в результате чего образуются газы е выделяется теплота. Но при горении кислород заимствуется из воздуха и поэтому окисление происходит настолько медленно, что образующиеся газы успевают рассеиваться в воздухе, не производя никакого разрушения окружающей среды. При взрыве же кислород заимствуется из его запасов, находящихся в самом веществе, вследствие чего взрыв может происходить в замкнутом пространстве без доступа воздуха и занимает во много раз меньший промежуток времени, чем горение. Кроме того, при взрыве в отличие от горения объем образующихся газов в раскаленном состоянии бывает в несколько тысяч раз больше того объема, который занимает вещество до взрыва, благодаря чему развивается огромное давление на окружающую среду и происходит разрушение по след не и. . Чем больше объем образующихся при взрыве раскаленных газов в сравнении с объемом взорванного вещества, тем (при прочих равных условиях) больше бывает и сила взрыва.

Далеко не все существующие в природе вещества могут давать явление взрыва, поэтому те вещества, которые обладают такой способностью, принято называть взрывчатыми веществами, точнее взрывчатым называют такое вещество, которое под влиянием соответствующего воздействия (нагревания, искры, удара, трения, толчка) может в кратчайший промежуток времени превращаться из одного состояния в другое, выделяя при этом большое количество тепла и образуя сильно нагретые газы, производящие чрезвычайно высокое давление па окружающую среду и разрушение последней.

Таким образом ВВ обычно изготовляют с таким расчетом, чтобы в их состав одновременно входили составные части, содержащие в достаточном количестве как 'горючие элементы (углерод и водород), так и необходимый для их окисления кислород. Например, в составе аммонита № 6 тротил содержит большое количество углерода и водорода, а аммиачная селитра - значительное количество кислорода, легко отдаваемого при взрыве.

Однако известны и такие ВВ, которые не содержат в своей составе кислород (например, азид свинца), но все же способные при соответствующем воздействии быстро превращаться из одного состояния в другое, образуя при этом газы, имеющие высокую температуру.

ВВ вообще могут быть представлены в различных видах (жидком, твердом, газообразном), однако, применяемые в настоящее время для промышленных взрывных работ ВВ представляют собой смеси жидких и твердых составных частей, твердые химические соединения или механические смеси, причем наиболее распространенными являются последние.

1. 2 Техника выполнения взрывных работ

1. 2. 1 Общие сведения

Производство горных взрывных работ всегда имеет определенное назначение: выброс или сброс породы, рыхление полезного ископаемого, обеспечение продвижения подземных горных выработок в определенные сроки на заданную величину и т. д.

Кроме того, к взрыву во многих случаях предъявляют требования получения по возможности определенной крупности кусков разрушаемой горной массы.

Выбирая метод взрывных работ и расстояния между зарядами, необходимо учитывать, что при более крупных зарядах равномерность дробления всегда уменьшается. Более равномерное дробление породы обеспечивается равномерным распределением ВВ по всему объему взрываемого массива. При подземных разработках это достигается применением шпурового метода взрывных работ и взрывания глубокими подземными взрывными скважинами.

Существенное значение при этом имеет частота расположения шпуров или скважин.

Для достижения равномерности дробления или для получения более мелкого материала при взрыве следует всегда располагать заряды на более близком расстоянии друг от друга.

На характер дробления породы значительное влияние оказывает также правильный выбор сорта ВВ, так как ВВ с высокой бризантностью и большой плотностью при взрыве дробят породу больше, чем ВВ с низкой бризантностью и пониженной плотностью. Это особенно резко проявляется при взрывании крепких и весьма крепких пород. Однако использование более бризантных и более плотных ВВ для отбойки полезных ископаемых сравнительно малой крепости не может быть признано рациональным.

Так, например, практикой установлено, что для работ по крепким породам рационально применение ВВ, имеющих бризантность от 14 до 18 мм и более при плотности 1, 2-1, 4 г/, см ³ , а дробление средних по крепости пород рационально производить ВВ с бризантностью 10-12 мм при плотности 0, 9-1, 0 г/см ³ .

Наряду с этим необходимо обращать серьезное внимание на плотность заряжания, стремясь для более полного использования дробящего действия ВВ иметь плотность заряжания, равную или близкую к единице. Большая плотность заряжания наиболее легко достижима при заряжании шпуров и скважин не-патронированным порошкообразным ВВ. Однако последнее возможно только при направленных вниз вертикальных или наклонных шпурах и скважинах.

Если же шпуры или скважины обводнены, то ВВ должно быть изолировано от проникновения влаги, что достигается покрытием патронов гидроизоляционным составом. В этом случае неизбежно некоторое понижение плотности заряжания за счет зазоров между стенками шпура или скважины и патроном ВВ, которые необходимо иметь наименьшими. Разницу между диаметрами шпура и патронов ВВ при шпурах с неизменяющимся диаметром следует принимать в пределах 3 - 4 мм.

При шпурах с меняющимся по их длине диаметром следует прибегать к использованию пластичных и водоустойчивых ВВ большой плотности и уплотнять их при помощи забойника так, чтобы все сечение шпура было заполнено зарядом ВВ.

Изложенное выше относится к взрыванию пород средней крепости или крепких и оправдывается в случае применения ВВ, обладающего нужным для данной среды дробящим действием.

Получение при взрыве крупных, но ровных кусков горной массы достигается рассредоточением заряда в зарядной камере с воздушными промежутками между отдельными его частями.

Наконец, следует отметить, что на результаты взрыва большое влияние оказывает удельный расход ВВ. При чрезмерно высоком удельном расходе ВВ взрывы происходят с такой силой, что часть взрываемой среды превращается в пыль, другая часть теряется за счет дальности разлета, а часть, оставшаяся в забое, оказывается крупной и неудобной для погрузки.

Результатом чрезмерного уменьшения удельного расхода ВВ в подземных работах может явиться образование стаканов, необходимость перебуривания забоя, а при очистных работах - раскалывание полезного ископаемого на крупные куски, требующие дополнительного дробления.

Таким образом в каждом отдельном случае необходимо устанавливать такой удельный расход ВВ, который! обеспечил бы высокую производительность рабочих, наибольшую эффективность механизмов и наименьшую потерю полезного ископаемого.

На результаты взрывных работ существенное влияние оказывает также правильное размещение зарядов ВВ в зарядных камерах.

Процесс размещения заряда в зарядной камере или снаружи взрываемой среды называют заряжанием.

При внутренних зарядах часть выработок, соединяющих зарядную камеру с обнаженной поверхностью взрываемой среды (часть шпура, часть скважины и т. п. ), всегда остается свободной от ВВ. По окончании заряжания эти части выработок тщательно заполняют каким-либо материалом, способным оказывать достаточное сопротивление действию взрыва в этом направлении.

Операцию заполнения указанных свободных пространств называют забойкой, а применяемый для этого материал - материалом забойки.

Качество забойки имеет большое значение как в отношении увеличения эффекта взрыва, так и в отношении образования объема ядовитых газов.

При плохой забойке часть образующихся при взрыве газов выбрасывается, не производя полезной работы. Вследствие этого разрушительное действие ВВ значительно снижается, т. е. рассчитанная величина заряда оказывается недостаточной для получения заданной работы взрыва и для достижения нужного эффекта должна быть увеличена.

Кроме того, при отсутствии или недостаточной плотности и полноте забойки увеличивается количество ядовитых газов, образующихся при взрыве, а в забоях, опасных по взрыву газа и пыли, может произойти взрыв гремучего газа или пыли даже при электровзрывании и предохранительных ВВ.

Поэтому применение качественной забойки необходимо не только по соображениям максимального использования энергии взрыва заряда ВВ, но и по соображениям экономии времени на проветривание выработок, имеющей весьма существенное значение при скоростных проходках, а также по соображениям предотвращения возможности взрыва метановоздушной и пылевоздушной среды.

При забойке, прочность которой не уступает прочности взрываемой среды, обеспечивается наибольший эффект взрыва и выделяется наименьшее количество ядовитых газов при взрыве.

Однако при взрывании крепких и весьма крепких пород такая забойка практически трудно достижима, и различные виды забойки только в той или иной степени к ней приближаются.

Работа взрыва заряда проявляется, главным образом, по л. н. с., поэтому необходимо всегда стремиться так разместить заряды, чтобы л. н. с. не совпадала с направлением, по которому расположена забойка, так как последняя всегда будет оказывать меньшее сопротивление давлению газов взрыва в сравнении с сопротивлением целика породы.

Считается, что для лучшего сопротивления забойки величина ее должна быть обязательно на 10-15% больше величины л. н. с.

При промышленных взрывных работах шпуровым методом величину забойки обычно принимают от 0, 3 до 0, 6 длины мел-; кого шпура и от 0, 6 до 0, 9 длины котлового шпура.

При меньших размерах величины забойки в мелком шпуре расчетная величина заряда должна быть изменена путем умножения на поправочные коэффициенты, приведенные в таблице 1.

Следовательно, для достижения высокой эффективности взрыва в первую очередь необходимо правильное соблюдение техники выполнения взрывных работ, включающих изготовление воспламенительных трубок и патронов-боевиков, заряжание, забойку и взрывание шпуров и скважин, простреливание шпуров, ликвидацию отказов и обеспечение надежности взрыва зарядов.

Правильной техникой выполнения взрывных работ должно обеспечиваться наибольшее использование энергии взрыва ВВ, а следовательно, и наибольшее использование пробуренных шпуров и скважин.

При шпуровом методе взрывных работ это возможно, если: 1) применяются патроны ВВ диаметром не менее 32 мм (для аммонита) ; 2) отсутствуют свободные пространства между поверхностью патронов ВВ и стенками шпура; 3) длина заряда при одной обнаженной поверхности забоя равна 0, 75 длины шпура (или скважины) ; 4) плотность заряжания наибольшая при наибольшем заполнении зарядной камеры собственно ВВ; 5) инициатор в заряде ВВ расположен так. что обеспечивается . . наибольшее использование ВВ; 6) прочность забойки приближается к прочности взрываемой среды; 7) при наличии мокрых шпуров работа организована так, что гигроскопичные ВВ сохраняются сухими до момента взрыва.

Таблица 1 - Поправочные коэффициенты, характеризующие изменение величины заряда в зависимости от величины забойки в шпуре

Величина забой-ки по отношению к глубине шпура

Величина поправочного коэффициента

при высокобри-

зантных ВВ (бризантность выше 14 мм)

при среднебри-

зантных ВВ (бризантность от 10 до 14 мм)

при низкобри-

зантных ВВ (бризантность ниже 10 мм)

Величина забой-ки по отношению к глубине шпура: 0, 50

Величина поправочного коэффициента: 1, 00

1, 00

Величина забой-ки по отношению к глубине шпура: 0, 40

Величина поправочного коэффициента: 1, 00

1, 05

1, 10

Величина забой-ки по отношению к глубине шпура: 0, 30

Величина поправочного коэффициента: 1, 10

1, 10

1, 15

Величина забой-ки по отношению к глубине шпура: 0, 25

Величина поправочного коэффициента: 1, 15

1, 25

1, 35

Величина забой-ки по отношению к глубине шпура: 0, 20

Величина поправочного коэффициента: 1, 20

1, 35

1, 50

Величина забой-ки по отношению к глубине шпура: 0, 15

Величина поправочного коэффициента: 1, 25

1, 45

1, 75

Величина забой-ки по отношению к глубине шпура: 0, 10

Величина поправочного коэффициента: 1, 30

1, 60

2, 00

Величина забой-ки по отношению к глубине шпура: 0, 05

Величина поправочного коэффициента: 1, 50

2, 00

2, 50

1. 3 Шпуры и скважины, их назначение и размеры

При подземной добыче руд заряды ВВ, предназначенные для разрушения того или иного объема руды или пустой породы, обычно размещают внутри последних. Для этого выделывают специальные углубления цилиндрической формы: шпуры и скважины и реже специальные горные выработки.

Шпурами называют пробуренные в Торной породе углубления цилиндрической формы, обычно имеющие глубину до 5 м и диаметр до 75 мм.

Скважинами называют пробуренные в горной породе углубления цилиндрической формы диаметром и глубиной значительно большие, чем шпуры. Применяемые в современной практике на горнорудных предприятиях РК скважины для взрывных работ в подземных условиях обычно пробуривают диаметром от 36 до 200 мм, глубиной до 40-50 м.

Начало шпура или скважины называют устьем, а конец - забоем или дном.

1. 4 Элементы подземных горных выработок; забой и его виды

Всякая подземная горная выработка ограничена со всех сторон поверхностями, кроме той стороны, которой она выходит на поверхность земли или в соседнюю выработку. Поверхности, ограничивающие выработку, носят различное название. Боковые поверхности называют стенками или боками. Поверхность, ограничивающую горизонтальную или наклонную выработку снизу, называют почвой или подошвой выработки, я ограничивающую ее сверху - кровлей.

Ту сторону подземной выработки, которая выходит на дневную поверхность земли или в соседнюю выработку и является ее началом, называют устьем, а противоположную сторону - концом выработки.

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.