Производство взрывных работ для заряжания шпуров и скважин в подземных условиях
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
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
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.
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. Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. - М.: Недра, 2 изд., 1977.
2. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. - М.: Недра, 1988.
3. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. - М.: Машиностроение, 1972.
4. Таранов П.Я., Гудзь А.Г. Разрушение горных пород взрывом. - М.: Недра, 3 изд., 1976.
5. Гущин В.И. Задачник по взрывным работам. - М.: Недра, 1990.
6. Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород. - М.: Недра, 1973.
7. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. - М.: Изд. МГИ, 1992.
8. Муртазин М.М., Крылов П.В. Разработка паспорта буровзрывных работ на проведение горной выработки. Методические указания к лабораторным работам. - Алматы, КазНТУ, 2001.
9. Влияние скорости детонации на оценку эффективности простейших ВВ. / Т.М. Игбаев, Б.Е. Сулейменов. // Технология приготовления и применения взрывчатых смесей на горных предприятиях (сборник научных трудов). - Алматы – Жезказган, 1995.
10. Основные направления технологии приготовления ВВ на горных предприятиях. / Г.И. Тамбиев. // Технология приготовления и применения взрывчатых смесей на горных предприятиях (сборник научных трудов). - Алматы - Жезказган, 1995.
11. Повышение энергии взрыва заряда ВВ ускорителями. / Т.М. Игбаев. // Горное дело и металлургия в Казахстане. Состояние и перспективы (сборник научных статей). - Алматы, 2006.
12. Регламент технологического процесса производства гранулированных взрывчатых веществ на стационарном пункте изготовления. / Разработано НПП «Интеррин»: Ольшанский Е.Н, Сафронов Г.С. - Алматы, 2001.
13. Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. – М.: Недра, 1960.
14. Светлов Б. Я., Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. - М.: Недра, 1973.
15. Научно-технические основы создания производственной базы изготовления и применения промышленных взрывчатых веществ в Казахстане. / Г.И. Тамбиев, А.М. Бейсебаев, Е.Н. Ольшанский. // Горное дело и металлургия в Казахстане. Состояние и перспективы (сборник научных статей). - Алматы, 2006.
16. Ловля С.А., Каплан Б.Л., Майоров В.В. и др. Взрывное дело. - М.: Недра, 1976.
17. Абишева А.К., Мазалов И.Ф. Расчетные характеристики взрывчатых веществ. Методические указания к практическим занятиям. - Алматы, КазНТУ, 2005.
18. Кутузов Б.Н. Единые правила безопасности при взрывных работах. - М.: Недра, 1997.
19. Перечень рекомендуемых промышленных взрывчатых материалов, приборов взрывания и контроля. - М.: Недра, 1987.
20. Перечень рекомендуемых к применению в Республике Казахстан промышленных взрывчатых материалов, приборов взрывания и контроля. - Алматы, НПП «Интеррин», 2001.
21. Исаев В.П., Гурин А.А. Ликвидация отказавших зарядов при взрывных работах. - М.: Недра, 1984.
22. Взрывчатые вещества простейшего состава (игданиты). // Под ред. Мельникова Н.В. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу, 1960.
23. Михайлов В.А., Бересневич П.В. Снижение запыленности и загазованности воздуха на открытых горных работах. – Киев: Техника, 1975.
2. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. - М.: Недра, 1988.
3. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. - М.: Машиностроение, 1972.
4. Таранов П.Я., Гудзь А.Г. Разрушение горных пород взрывом. - М.: Недра, 3 изд., 1976.
5. Гущин В.И. Задачник по взрывным работам. - М.: Недра, 1990.
6. Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород. - М.: Недра, 1973.
7. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. - М.: Изд. МГИ, 1992.
8. Муртазин М.М., Крылов П.В. Разработка паспорта буровзрывных работ на проведение горной выработки. Методические указания к лабораторным работам. - Алматы, КазНТУ, 2001.
9. Влияние скорости детонации на оценку эффективности простейших ВВ. / Т.М. Игбаев, Б.Е. Сулейменов. // Технология приготовления и применения взрывчатых смесей на горных предприятиях (сборник научных трудов). - Алматы – Жезказган, 1995.
10. Основные направления технологии приготовления ВВ на горных предприятиях. / Г.И. Тамбиев. // Технология приготовления и применения взрывчатых смесей на горных предприятиях (сборник научных трудов). - Алматы - Жезказган, 1995.
11. Повышение энергии взрыва заряда ВВ ускорителями. / Т.М. Игбаев. // Горное дело и металлургия в Казахстане. Состояние и перспективы (сборник научных статей). - Алматы, 2006.
12. Регламент технологического процесса производства гранулированных взрывчатых веществ на стационарном пункте изготовления. / Разработано НПП «Интеррин»: Ольшанский Е.Н, Сафронов Г.С. - Алматы, 2001.
13. Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. – М.: Недра, 1960.
14. Светлов Б. Я., Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. - М.: Недра, 1973.
15. Научно-технические основы создания производственной базы изготовления и применения промышленных взрывчатых веществ в Казахстане. / Г.И. Тамбиев, А.М. Бейсебаев, Е.Н. Ольшанский. // Горное дело и металлургия в Казахстане. Состояние и перспективы (сборник научных статей). - Алматы, 2006.
16. Ловля С.А., Каплан Б.Л., Майоров В.В. и др. Взрывное дело. - М.: Недра, 1976.
17. Абишева А.К., Мазалов И.Ф. Расчетные характеристики взрывчатых веществ. Методические указания к практическим занятиям. - Алматы, КазНТУ, 2005.
18. Кутузов Б.Н. Единые правила безопасности при взрывных работах. - М.: Недра, 1997.
19. Перечень рекомендуемых промышленных взрывчатых материалов, приборов взрывания и контроля. - М.: Недра, 1987.
20. Перечень рекомендуемых к применению в Республике Казахстан промышленных взрывчатых материалов, приборов взрывания и контроля. - Алматы, НПП «Интеррин», 2001.
21. Исаев В.П., Гурин А.А. Ликвидация отказавших зарядов при взрывных работах. - М.: Недра, 1984.
22. Взрывчатые вещества простейшего состава (игданиты). // Под ред. Мельникова Н.В. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу, 1960.
23. Михайлов В.А., Бересневич П.В. Снижение запыленности и загазованности воздуха на открытых горных работах. – Киев: Техника, 1975.
Дисциплина: Промышленность, Производство
Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 83 страниц
В избранное:
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 (СО2), окиси углерода (СО), паров воды (Н2О) 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,см3, а дробление средних по крепости пород рационально
производить ВВ с бризантностью 10-12 мм при плотности 0,9-1,0 гсм3.
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 Величина поправочного коэффициента
по отношению к
глубине шпура
при высокобри- при среднебри- при низкобри-
зантных ВВ зантных ВВ зантных ВВ
(бризантность выше(бризантность от (бризантность ниже
14 мм) 10 до 14 мм) 10 мм)
0,50 1,00 1,00 1,00
0,40 1,00 1,05 1,10
0,30 1,10 1,10 1,15
0,25 1,15 1,25 1,35
0,20 1,20 1,35 1,50
0,15 1,25 1,45 1,75
0,10 1,30 1,60 2,00
0,05 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.
Место в выработке, где производится непосредственная выемка пустой
породы или полезного ископаемого, называют забоем.
При проведении подготовительных подземных горных выработок забой обычно
совпадает с концом той или иной выработки.
При буро-взрывных работах под забоем следует понимать место, где
производят бурение, заряжание и взрывание шпуров или скважин, т. е. отбойку
породы с применением взрыва. Обнаженная плоскость выработки, в которой
производят бурение, заряжание и взрывание, называют плоскостью забоя. По
количеству обнаженных плоскостей различают одно стенные и многостенные
забои (рис. 1). В первом случае забой имеет обнажение породы только с одной
стороны, а во втором - с нескольких сторон.
Рисунок 1 – Виды забоев при буро-взрывных работах
а - одностенный забой; б - многостенннй завой с двумя обнаженными
плоскостями; в - многастенный забой с тремя обнаженными плоскостями; г -
потолкоуступный забой; д - почвоуступный забой; I, II - обнаженные
плоскости забоя.
При подземной добыче руд одностенные забои применяют в подготовительных
горных выработках ограниченного поперечного сечения (штреках, квершлагах,
стволах шахт, гезенках и т. п.), а многостенные - в очистных выработках и
иногда в камерах.
Многостенные забои обычно имеют вид уступов; по расположению последних
эти забои делят на почвоуступные и потолкоуступные.
1.5 Расположение шпуров и подземных взрывных скважин
1.5.1 Общие принципы расположения шпуров в забое
На горнорудных разработках буро-взрывные работы производят
преимущественно в крепких и весьма крепких породах, вследствие чего бурение
шпуров является наиболее трудоемкой и ответственнейшей операцией,
занимающей сравнительно много времени.
Практика показала, что при шпуровом методе успех буровзрывных работ
зависит не только от повышения скорости бурения или количества расходуемого
ВВ, но и от правильного расположения шпуров в забое, так как оно определяет
положение зарядов, в результате взрыва которых можно получить различный
эффект.
Взрывнику, так же как и бурильщику, необходимо это знать, так как одной
из функций его работы является проверка правильности выбуренных бурильщиком
шпуров по их количеству, глубине и расположению в забое.
При подземных разработках полезных ископаемых, как правило,
одновременно взрывают заряды большого количества шпуров. Таким взрыванием
достигают разрушение горных пород в пределах необходимого контура выработки
или же получение большого объема взорванной 'горной массы. Одиночные заряды
взрывают сравнительно редко, но и в этом случае расположение шпуров
подчиняют общим принципам.
Для правильного решения вопроса о расположении шпуров в забое
необходимо учитывать все факторы, от которых зависит их производительность.
Основными из этих факторов являются: 1) крепость породы; 2) строение породы
(массивная, слоистая или трещиноватая порода); 3) направление слоистости
пород по отношению к плоскости забоя (горизонтальное или вертикальное
направление слоев, падение слоев к забою или от забоя); 4) количество и
размеры обнаженных плоскостей забоя; 5) мощность ВВ, способ и порядок
взрывания; 6) требования, предъявляемые к результатам взрыва в отношении
размеров кусков породы, дальности отброса ее от забоя и т. п.
Крепость породы обычно оказывает влияние на расстояние между шпурами и
количество их в забое. Чем крепче взрываемая порода, тем ближе приходится
располагать шпуры один от другого и выбуривать большее их количество при
одинаковой площади забоя.
Строение и направление слоистости породы влияют, главным образом, на
направление шпуров и угол их наклона к плоскости забоя. Установлено, что
наилучший эффект взрыва дает шпур, пересекающий плоскости наслоения под
прямым углом или под углом, близким к прямому. Шпур, выбуренный параллельно
плоскостям наслоения, всегда дает эффект взрыва значительно меньший, чем в
первом случае.
Поэтому в зависимости от характера наслоения шпуры бывает необходимо
бурить с наклоном друг к другу, вниз или вверх (рис. 2, а, б, в). При
трещиноватых породах необходимо следить за тем, чтобы шпуры не оканчивались
в трещинах и не перебуривались за них, так как в этих случаях значительная
часть газов взрыва ВВ будет уходить по трещинам, не производя необходимого
влияния на разрушение породы, и общий эффект взрыва будет значительно
уменьшаться.
Рисунок 2 – Общие пришиты расположения шпуров в забоях при слоистых и
трещиноватых породах
а - при горизонтальном управлении слоев; б - при падении слоев к забою;
в - при падении слоев от забоя; г - при наличии в породе пересекающей
трещины.
При наличии пересекающей трещины конец шпура должен располагаться, не
доходя до трещины на 20-30 см, как показано на рис.2, г.
Количество и размеры обнаженных плоскостей предопределяют общую схему
расположения шпуров по площади забоя. В забоях с одной обнаженной
плоскостью заряды в шпурах работают в наиболее трудных условиях в таких
случаях всегда вначале образуют вруб (см. ниже), которым обнажают вторую
плоскость и тем самым облегчают работу взрыва ВВ в последующих шпурах.
При значительных размерах обнаженной плоскости, кроме шпуров,
выбуриваемых для образования вруба и по контуру забоя, можно располагать
еще один, два или три ряда шпуров, а при малых размерах обнаженной
плоскости может оказаться излишним бурить такие шпуры, так как размеры
образующегося вруба обеспечивают необходимый эффект действия взрыва ВВ в
шпурах, выбуренных по контуру забоя.
При двух и трех обнаженных плоскостях работа взрыва ВВ в шпурах
значительно облегчается. В этих условиях нет необходимости делать
специальный вруб; шпуры следует располагать параллельно одной из обнаженных
плоскостей забоя, что обеспечивает наиболее эффективное действие взрыва.
Мощность ВВ не оказывает существенного влияния на общую схему
расположения шпуров в забое, но может существенно влиять на их количество.
Способ же взрывания и, главным образом, порядок взрывания могут в отдельных
случаях изменить всю схему расположения шпуров в забое.
С точки зрения размеров кусков взорванной породы и дальности отброса ее
при бурении и взрывании нескольких шпуров весьма важно определить
правильное их взаиморасположение, так как чрезмерное удаление шпуров друг
от друга ведет к неполному разрушению намеченного для взрыва объема породы
и увеличению размеров кусков ее, а чрезмерное сближение их приводит к
излишнему дроблению взрываемой породы и к опасному разлету осколков на
значительные расстояния.
1.6 Понятие о врубах и их классификация
Если в забое с одной обнаженной плоскостью пробурить и зарядить шпур АБ
(рисунок 3), перпендикулярный к обнаженной плоскости забоя, то образующиеся
в нем при взрыве ВВ газы будут давить во все стороны с одинаковой силой
(рисунок 3, а). В массивной не трещиноватой и не слоистой породе в
результате взрыва ВВ в таком шпуре образуется только узкая воронка ДВЕ,
вершина которой совпадает с дном шпура. Такое расположение шпура будет
неправильно, так как линия наименьшего сопротивления (л. н. с.),
представляющая собой кратчайшее расстояние от центра заряда ВВ в шпуре до
обнаженной поверхности забоя, в этом случае совпадает с осью шпура и
разрушение породы при взрыве оказывается крайне незначительным, т. е.
практически почти отсутствует. Такой же заряд и в таком же шпуре,
пробуренном с наклоном к поверхности забоя и в забое с двумя обнаженными
плоскостями, произведет отрыв большего объема породы, но наилучшие
результаты взрыва будут достигнуты в забое с тремя обнаженными плоскостями.
Однако далеко не всегда можно иметь в забое две или три обнаженных
плоскости. При подземной добыче такие забои бывают преимущественно в
очистных выработках. При проведении же подземных подготовительных, нарезных
и капитальных горных выработок обычно имеют место забои с одной обнаженной
плоскостью. Однако и в этом случае можно создать условия, повышающие эффект
взрыва. Для этого в забое с одной обнаженной плоскостью шпур нужно бурить
не перпендикулярно, а под углом к плоскости забоя, т. е. по линии ВБ
(рисунок 3, а). В этом случае л. н.с. остается такой же величины, а шпур
получится длиннее и в него можно поместить заряд большого веса. Сила взрыва
этого заряда, действующая во все стороны от его центра, при хорошей забойке
взорвет объем породы ВБГ (рис. 3, а), т. е. больший; чем в первом случае.
Из приведенного следует, что при различном расположении шпуров, даже одной
и той же длины, можно получить различный результат взрыва и что для
получения лучших результатов необходимо располагать каждый шпур так, чтобы
его л. н. с. ни в коем случае не совпадала с направлением и длиной шпура, а
была бы меньше и имела направление в сторону от оси шпура. При соблюдении
этого условия работа взрыва заряда каждого шпура будет направлена по л. н.
с. с наибольшим использованием газов взрыва на отрыв породы. В тех же
случаях, когда это правило не соблюдается, неизбежен перерасход ВМ1,
снижение эффекта взрыва, и, как следствие, замедление скорости продвижения
забоя (проведения выработки).
Рисунок 3 – Схема образования вруба
а - действие взрыва заряда ВВ в шпуре; б -примерная схема образования
вруба в забое с одной обнаженной поверхностью; в- схема правильного
расположения шпуров в забое по отношению к проектным контурам выработки.
Кроме того, для улучшения результатов взрыва большое значение имеет
порядок взрывания шпуров, который также необходимо строго соблюдать.
Для повышения качества взрыва в забоях с одной обнаженной плоскостью
сначала следует одновременно взрывать несколько шпуров (например, шпуры 1,
2, 3 и 4), образующих и забое сравнительно небольшое разрушение породы в
виде углубления, называемого врубом и создающих при этом дополнительные
плоскости обнажения, с тем, чтобы при последующем взрыве остальные шпуры
работали в наиболее благоприятных условиях (рис. 3, б).
Шпуры, выбуриваемые для образования вруба, т. с. дополнительных
обнаженных плоскостей и взрываемые первыми, называют врубовыми, а остальные
шпуры, т. с. изрываемые после врубовых, называют отбойными.
Отбойные шпуры делят на оконтурнвающие и вспомогательные.
Оконтуривающими называют шпуры, выбуриваемые по контуру поперечного
сечения выработки (забои) и имеющие своим назначением отрыв горной массы в
пределах проектных границ забоя (например, шпуры 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17,
18, 19 и 20 на рисунке 3, б).
Вспомогательными называют шпуры, выбуриваемые в один, два или три ряда
между врубовыми и оконтуривающими шпурами и имеющие своим назначением
расширение первоначального вруба для того, чтобы максимально облегчить
действие взрыва зарядов в оконтуривающих шпурах (например, шпуры 5, б, 7,
10, 11 и 12 на рисунке 3. б).
После взрыва врубовых шпуров необходимо взрывать сначала
вспомогательные, а затем оконтуривающие шпуры.
Для достижения разновременности взрывов различных шпуров в забоях
необходимо:
- при огневом взрывании сначала зажигать огнепроводные шнуры врубовых
шпуров, а затем, сделав выдержку в несколько секунд, зажигать огнепроводные
шнуры вспомогательных и далее оконтуривающих шпуров;
- при электрическом взрывании применять для врубовых шпуров
электродетонаторы мгновенного действия, а дли отбойных шпуров
электродетонаторы замедленного действия. При этом необходимо брать для
вспомогательных шпуров электродетонаторы с меньшим замедлением (например, с
замедлением 2, 4 или 6 сек.), а для оконтуривающих шпуров,
электродстонаторы с большим замедлением (например, с замедлением
соответственно 4, 6 или 8 сек).
Детонирующий шнур можно применять только для взрыва врубовых в
комбинации с огневым взрыванием остальных-шпуров.
На рисунках с изображением схем расположения шпуров в забоях
последовательностью цифр следует указывать не только номера шпуров, но и
последовательность их взрывания, при которой взрыв будет наиболее
эффективным.
В практике известно много различных типов врубов, применяемых в забоях
с одной обнаженной плоскостью. При этом название того или иного типа вруба
принимают в зависимости от схемы расположения и направления врубовых
шпуров, а также от формы образующегося при их взрыве углубления в забое.
Все многообразие встречающихся в практике основных типов врубов можно
поделить на три группы, указанные в приводимой ниже классификации (таблица
2).
Таблица 2 – Классификации основных типов врубов, применяемых в забоях
с одной обнаженной плоскостью
Группа Отличительные признаки Название основных Условия,
видов врубов обеспечивающие
эффективное
применение врубов
ОдносторВрубовая сель с одной а) Верхний Наличие ярко
онние. стороны оконтурена б) Нижний выраженной
врубовыми шнурами, а с в) Боковой естественной
другой одной из стенок г) Диагональный плоскости, по
выработки. которой может
Врубовые шпуры наклонные отрываться порода:
напластование,
кливажистость,
зеркало скольжения
и пр.
МногостоВрубовая щель оконтуренаа) Вертикальный Выработки сечением
ронние врубовыми шпурами с двухклиновой свыше
пли нескольких сторон. б) Горизонтальный 4 м2 независимо от
Врубовые шпуры наклонныеклиновой геологических
в) Пирамидальный особенностей
г) Воронкообраз-ный
Прямые Врубовые шпуры сближены а) Шевченко Выработки сечением
так, чтобы при нарыве б) Пазенко менее 4 м2
разрушалась перегородка,в) Гушлевского независимо от
отделя-ющая их друг от г) Татарникова геологических
друга. л) Бочкообразный особенностей
Врубовые шпуры прямые
Кроме указанных в таблице, имеется ряд врубов, занимающих промежуточное
положение, например: боковой, веерообразный, вруб Победа, вруб звездочкой
и др.
Боковой вруб, подрезанный пробуренными перпендикулярно к плоскости
забоя шпурами, можно отнести к односторонним врубам, веерообразный вруб по
принципу действия приближается к односторонним, а по форме к прямым; вруб
Победа представляет собой комбинацию пирамидального и бочкообразного
врубов, вруб звездочкой приближается к бочкообразному врубу.
1.6.1 Расположение шпуров в забоях с одной обнаженной плоскостью
Самым ответственным при производстве буро-взрывных работ в забоях с
одной обнаженной плоскостью является расположение врубовых шпуров. Чем
правильнее они расположены, тем лучше получается эффект взрыва зарядов ВВ
не только в них самих, но и во всех отбойных шпурах.
Число врубовых и отбойных шпуров необходимо устанавливать с учетом
крепости пород и размеров площади забоя.
Правильно выбуренный врубовой шпур в большинстве типов врубов должен
иметь наклон по отношению к обнаженной плоскости забоя. При слоистых
породах для определения правильного расположения и направления врубовых
шпуров, необходимо учитывать и направление слоев породы, так как, во-
первых, сопротивление слоистых пород в различных направлениях бывает
неодинаково, а плоскости наслоения являются плоскостями наименьшего
сопротивления, по которым порода может лучше отделяться, во-вторых, если
направление шпура совпадает с направлением слоев породы, то прочность его
стенок в местах совпадения будет ослаблена и образующиеся при взрыве газы
частично или полностью будут уходить между слоями, резко снижая эффект
взрыва.
В практике возможны три наиболее характерных направления слоистости
пород: а) направление слоев параллельно оси забоя; б) слои падают к забою;
в) слои падают от забоя.
В первом случае врубовые шпуры целесообразнее располагать как показано
на рис. 2, а, во втором и третьем - как показано соответственно на рис. 2,
б и 2, в.
Ниже приводятся типовые схемы и краткая характеристика наиболее
распространенных в настоящее время комплектов расположения шпуров в забоях
с одной обнаженной плоскостью, имеющих различные типы врубов и выработанных
в результате обобщения данных многолетней практики, а также стахановского
опыта ведения буро-взрывных работ.
а) Для горизонтальных выработок
Рисунок 4 – Многосторонние врубы для забоев горизонтальных выработок
а - пирамидальный (центральный) вруб; б - вертикальный клиновом вруб;
в - горизонтальный клиновой вруб.
Пирамидальный (центральный) вруб (рисунок 4, а) состоит из нескольких
(от 3 до 6) шпуров, пробуриваемых в средней части забоя с наклоном к его
центру. Отбойные шпуры располагают в один или несколько рядов вокруг
врубовых шпуров по направлению к контуру забоя. Этот вруб применяют
преимущественно при проведении выработок в плотных, нетрещиноватых, крепких
и средней крепости породах или при направлении выработки поперек слоев
горной породы.
Вертикальный клиновой вруб (рисунок 4, б) состоит из двух вертикальных
рядов шпуров, выбуриваемых посередине забоя, с наклоном друг к другу и к
вертикальной оси выработки. Отбойные шпуры располагают также вертикальными
рядами с обеих сторон от врубовых шпуров, т. е. ближе к боковым стенкам
выработки. Этот вруб применяют преимущественно при бурении шпуров
колонковыми бурильными машинами с вертикальных колонок в выработках
значительной ширины, но он дает наибольшую эффективность при вертикальном
направлении слоев по оси выработки. В тех же случаях, когда породы в забое
имеют неодинаковую крепость, врубовые шпуры целесообразно располагать r
более мягких породах, даже если они будут возле одного из боков выработки.
Горизонтальный клиновой вруб (рисунок 4, в) в отличие от вертикального
имеет расположение шпуров горизонтальными рядами, с наклоном врубовых
шпуров друг к другу и к 'горизонтальной оси выработки. Его применяют
преимущественно в забоях выработок небольшой ширины при бурении колонковыми
бурильными машинами с горизонтальных колонок. Однако он даст наибольший
эффект в породах с горизонтальным наслоением.
Если в забое имеются породы различной крепости, то врубовые шпуры
целесообразно располагать в более мягких породах, даже приближая их к почве
или кровле выработки.
Вертикальный и горизонтальный клиновые врубы являются наиболее
распространенными и дают очень хорошие результаты и породах высшей
крепости, крепких и средней крепости, причем чем крепче порода, тем большее
должно быть число пар врубовых шнуров и тем меньше расстояние между ними.
Боковой вруб (рисунок 4, а) очень похож на вертикальный клиновой. Он
состоит из одного вертикального ряда врубовых шпуров, выбуриваемых с
наклоном к одной из стенок выработки, и нескольких вертикальных рядов
отбойных шпуров, выбуриваемых с отклонением. Его применяют в породах не
выше средней крепости или в мягких не слоистых породах, но наилучший эффект
он дает в выработках, имеющих сечение в форме веера, оставшиеся свободными
от взрывчатых веществ, заполняют каким-либо мелким материалом, не
воспламеняющимся при высокой температуре. После этого тем или иным способом
вызывают взрыв взрывчатых веществ. При взрыве развивается высокая
температура и образуется большое количество газов, которые под действием
высокой температуры еще больше расширяются и своим давлением отрывают и
дробят горную породу.
Рисунок 5 – Односторонние врубы для забоев горизонтальных выработок
а -боковой вруб; б - нижний вруб; б – верхний вруб.
1.6.2 Расположение шпуров в забоях, имеющих несколько обнаженных
плоскостей
При расположении шпуров в забоях, имеющих несколько блаженных
плоскостей, кроме общих факторов, влияющих на успех буро-взрывных работ,
необходимо также учитывать форму и расположение самого забоя.
В потолкоуступном забое (рисунок 6, б, в, г) шпуры могут быть
горизонтальными, слабонаклонными или восстающими, причем располагать их
необходимо рядами. При восстающих шпурах кровля выработки (уступа)
разрушается сильнее, чем при горизонтальных, но в то же время, повышается
производительность шпура. При горизонтальных шпурах производительность их
несколько снижается, но работа в забое значительно безопаснее.
Располагают шпуры и два-три ряда с расстоянием, равным, примерно, 12
их глубины, как между соседними шпурами в ряду, так и между соседними
рядами их, а также от кромки уступа до первого ряда шпуров.
В почвоуступных забоях (рисунок 6, а) шпуры обычно бурят вертикально
вниз. При крепкой руде и высоком уступе иногда бурят вспомогательные
горизонтальные шпуры. В остальном принцип расположения шпуров па уступе
такой же, как и в потолкоуступном забое.
Рисунок 6 – Различное расположение шпуров в забоях, имеющих несколько
обнаженных плоскостей:
а - нисходящие шпуры; б - горизонтальные шпуры; в - восстающие шпуры; г
- наклонные шпуры.
Направление шпуров во всех случаях обычно бывает параллельное друг
другу и параллельное одной из обнаженных плоскостей забоя. При наличии па
площади забоя нескольких ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
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 (СО2), окиси углерода (СО), паров воды (Н2О) 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,см3, а дробление средних по крепости пород рационально
производить ВВ с бризантностью 10-12 мм при плотности 0,9-1,0 гсм3.
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 Величина поправочного коэффициента
по отношению к
глубине шпура
при высокобри- при среднебри- при низкобри-
зантных ВВ зантных ВВ зантных ВВ
(бризантность выше(бризантность от (бризантность ниже
14 мм) 10 до 14 мм) 10 мм)
0,50 1,00 1,00 1,00
0,40 1,00 1,05 1,10
0,30 1,10 1,10 1,15
0,25 1,15 1,25 1,35
0,20 1,20 1,35 1,50
0,15 1,25 1,45 1,75
0,10 1,30 1,60 2,00
0,05 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.
Место в выработке, где производится непосредственная выемка пустой
породы или полезного ископаемого, называют забоем.
При проведении подготовительных подземных горных выработок забой обычно
совпадает с концом той или иной выработки.
При буро-взрывных работах под забоем следует понимать место, где
производят бурение, заряжание и взрывание шпуров или скважин, т. е. отбойку
породы с применением взрыва. Обнаженная плоскость выработки, в которой
производят бурение, заряжание и взрывание, называют плоскостью забоя. По
количеству обнаженных плоскостей различают одно стенные и многостенные
забои (рис. 1). В первом случае забой имеет обнажение породы только с одной
стороны, а во втором - с нескольких сторон.
Рисунок 1 – Виды забоев при буро-взрывных работах
а - одностенный забой; б - многостенннй завой с двумя обнаженными
плоскостями; в - многастенный забой с тремя обнаженными плоскостями; г -
потолкоуступный забой; д - почвоуступный забой; I, II - обнаженные
плоскости забоя.
При подземной добыче руд одностенные забои применяют в подготовительных
горных выработках ограниченного поперечного сечения (штреках, квершлагах,
стволах шахт, гезенках и т. п.), а многостенные - в очистных выработках и
иногда в камерах.
Многостенные забои обычно имеют вид уступов; по расположению последних
эти забои делят на почвоуступные и потолкоуступные.
1.5 Расположение шпуров и подземных взрывных скважин
1.5.1 Общие принципы расположения шпуров в забое
На горнорудных разработках буро-взрывные работы производят
преимущественно в крепких и весьма крепких породах, вследствие чего бурение
шпуров является наиболее трудоемкой и ответственнейшей операцией,
занимающей сравнительно много времени.
Практика показала, что при шпуровом методе успех буровзрывных работ
зависит не только от повышения скорости бурения или количества расходуемого
ВВ, но и от правильного расположения шпуров в забое, так как оно определяет
положение зарядов, в результате взрыва которых можно получить различный
эффект.
Взрывнику, так же как и бурильщику, необходимо это знать, так как одной
из функций его работы является проверка правильности выбуренных бурильщиком
шпуров по их количеству, глубине и расположению в забое.
При подземных разработках полезных ископаемых, как правило,
одновременно взрывают заряды большого количества шпуров. Таким взрыванием
достигают разрушение горных пород в пределах необходимого контура выработки
или же получение большого объема взорванной 'горной массы. Одиночные заряды
взрывают сравнительно редко, но и в этом случае расположение шпуров
подчиняют общим принципам.
Для правильного решения вопроса о расположении шпуров в забое
необходимо учитывать все факторы, от которых зависит их производительность.
Основными из этих факторов являются: 1) крепость породы; 2) строение породы
(массивная, слоистая или трещиноватая порода); 3) направление слоистости
пород по отношению к плоскости забоя (горизонтальное или вертикальное
направление слоев, падение слоев к забою или от забоя); 4) количество и
размеры обнаженных плоскостей забоя; 5) мощность ВВ, способ и порядок
взрывания; 6) требования, предъявляемые к результатам взрыва в отношении
размеров кусков породы, дальности отброса ее от забоя и т. п.
Крепость породы обычно оказывает влияние на расстояние между шпурами и
количество их в забое. Чем крепче взрываемая порода, тем ближе приходится
располагать шпуры один от другого и выбуривать большее их количество при
одинаковой площади забоя.
Строение и направление слоистости породы влияют, главным образом, на
направление шпуров и угол их наклона к плоскости забоя. Установлено, что
наилучший эффект взрыва дает шпур, пересекающий плоскости наслоения под
прямым углом или под углом, близким к прямому. Шпур, выбуренный параллельно
плоскостям наслоения, всегда дает эффект взрыва значительно меньший, чем в
первом случае.
Поэтому в зависимости от характера наслоения шпуры бывает необходимо
бурить с наклоном друг к другу, вниз или вверх (рис. 2, а, б, в). При
трещиноватых породах необходимо следить за тем, чтобы шпуры не оканчивались
в трещинах и не перебуривались за них, так как в этих случаях значительная
часть газов взрыва ВВ будет уходить по трещинам, не производя необходимого
влияния на разрушение породы, и общий эффект взрыва будет значительно
уменьшаться.
Рисунок 2 – Общие пришиты расположения шпуров в забоях при слоистых и
трещиноватых породах
а - при горизонтальном управлении слоев; б - при падении слоев к забою;
в - при падении слоев от забоя; г - при наличии в породе пересекающей
трещины.
При наличии пересекающей трещины конец шпура должен располагаться, не
доходя до трещины на 20-30 см, как показано на рис.2, г.
Количество и размеры обнаженных плоскостей предопределяют общую схему
расположения шпуров по площади забоя. В забоях с одной обнаженной
плоскостью заряды в шпурах работают в наиболее трудных условиях в таких
случаях всегда вначале образуют вруб (см. ниже), которым обнажают вторую
плоскость и тем самым облегчают работу взрыва ВВ в последующих шпурах.
При значительных размерах обнаженной плоскости, кроме шпуров,
выбуриваемых для образования вруба и по контуру забоя, можно располагать
еще один, два или три ряда шпуров, а при малых размерах обнаженной
плоскости может оказаться излишним бурить такие шпуры, так как размеры
образующегося вруба обеспечивают необходимый эффект действия взрыва ВВ в
шпурах, выбуренных по контуру забоя.
При двух и трех обнаженных плоскостях работа взрыва ВВ в шпурах
значительно облегчается. В этих условиях нет необходимости делать
специальный вруб; шпуры следует располагать параллельно одной из обнаженных
плоскостей забоя, что обеспечивает наиболее эффективное действие взрыва.
Мощность ВВ не оказывает существенного влияния на общую схему
расположения шпуров в забое, но может существенно влиять на их количество.
Способ же взрывания и, главным образом, порядок взрывания могут в отдельных
случаях изменить всю схему расположения шпуров в забое.
С точки зрения размеров кусков взорванной породы и дальности отброса ее
при бурении и взрывании нескольких шпуров весьма важно определить
правильное их взаиморасположение, так как чрезмерное удаление шпуров друг
от друга ведет к неполному разрушению намеченного для взрыва объема породы
и увеличению размеров кусков ее, а чрезмерное сближение их приводит к
излишнему дроблению взрываемой породы и к опасному разлету осколков на
значительные расстояния.
1.6 Понятие о врубах и их классификация
Если в забое с одной обнаженной плоскостью пробурить и зарядить шпур АБ
(рисунок 3), перпендикулярный к обнаженной плоскости забоя, то образующиеся
в нем при взрыве ВВ газы будут давить во все стороны с одинаковой силой
(рисунок 3, а). В массивной не трещиноватой и не слоистой породе в
результате взрыва ВВ в таком шпуре образуется только узкая воронка ДВЕ,
вершина которой совпадает с дном шпура. Такое расположение шпура будет
неправильно, так как линия наименьшего сопротивления (л. н. с.),
представляющая собой кратчайшее расстояние от центра заряда ВВ в шпуре до
обнаженной поверхности забоя, в этом случае совпадает с осью шпура и
разрушение породы при взрыве оказывается крайне незначительным, т. е.
практически почти отсутствует. Такой же заряд и в таком же шпуре,
пробуренном с наклоном к поверхности забоя и в забое с двумя обнаженными
плоскостями, произведет отрыв большего объема породы, но наилучшие
результаты взрыва будут достигнуты в забое с тремя обнаженными плоскостями.
Однако далеко не всегда можно иметь в забое две или три обнаженных
плоскости. При подземной добыче такие забои бывают преимущественно в
очистных выработках. При проведении же подземных подготовительных, нарезных
и капитальных горных выработок обычно имеют место забои с одной обнаженной
плоскостью. Однако и в этом случае можно создать условия, повышающие эффект
взрыва. Для этого в забое с одной обнаженной плоскостью шпур нужно бурить
не перпендикулярно, а под углом к плоскости забоя, т. е. по линии ВБ
(рисунок 3, а). В этом случае л. н.с. остается такой же величины, а шпур
получится длиннее и в него можно поместить заряд большого веса. Сила взрыва
этого заряда, действующая во все стороны от его центра, при хорошей забойке
взорвет объем породы ВБГ (рис. 3, а), т. е. больший; чем в первом случае.
Из приведенного следует, что при различном расположении шпуров, даже одной
и той же длины, можно получить различный результат взрыва и что для
получения лучших результатов необходимо располагать каждый шпур так, чтобы
его л. н. с. ни в коем случае не совпадала с направлением и длиной шпура, а
была бы меньше и имела направление в сторону от оси шпура. При соблюдении
этого условия работа взрыва заряда каждого шпура будет направлена по л. н.
с. с наибольшим использованием газов взрыва на отрыв породы. В тех же
случаях, когда это правило не соблюдается, неизбежен перерасход ВМ1,
снижение эффекта взрыва, и, как следствие, замедление скорости продвижения
забоя (проведения выработки).
Рисунок 3 – Схема образования вруба
а - действие взрыва заряда ВВ в шпуре; б -примерная схема образования
вруба в забое с одной обнаженной поверхностью; в- схема правильного
расположения шпуров в забое по отношению к проектным контурам выработки.
Кроме того, для улучшения результатов взрыва большое значение имеет
порядок взрывания шпуров, который также необходимо строго соблюдать.
Для повышения качества взрыва в забоях с одной обнаженной плоскостью
сначала следует одновременно взрывать несколько шпуров (например, шпуры 1,
2, 3 и 4), образующих и забое сравнительно небольшое разрушение породы в
виде углубления, называемого врубом и создающих при этом дополнительные
плоскости обнажения, с тем, чтобы при последующем взрыве остальные шпуры
работали в наиболее благоприятных условиях (рис. 3, б).
Шпуры, выбуриваемые для образования вруба, т. с. дополнительных
обнаженных плоскостей и взрываемые первыми, называют врубовыми, а остальные
шпуры, т. с. изрываемые после врубовых, называют отбойными.
Отбойные шпуры делят на оконтурнвающие и вспомогательные.
Оконтуривающими называют шпуры, выбуриваемые по контуру поперечного
сечения выработки (забои) и имеющие своим назначением отрыв горной массы в
пределах проектных границ забоя (например, шпуры 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17,
18, 19 и 20 на рисунке 3, б).
Вспомогательными называют шпуры, выбуриваемые в один, два или три ряда
между врубовыми и оконтуривающими шпурами и имеющие своим назначением
расширение первоначального вруба для того, чтобы максимально облегчить
действие взрыва зарядов в оконтуривающих шпурах (например, шпуры 5, б, 7,
10, 11 и 12 на рисунке 3. б).
После взрыва врубовых шпуров необходимо взрывать сначала
вспомогательные, а затем оконтуривающие шпуры.
Для достижения разновременности взрывов различных шпуров в забоях
необходимо:
- при огневом взрывании сначала зажигать огнепроводные шнуры врубовых
шпуров, а затем, сделав выдержку в несколько секунд, зажигать огнепроводные
шнуры вспомогательных и далее оконтуривающих шпуров;
- при электрическом взрывании применять для врубовых шпуров
электродетонаторы мгновенного действия, а дли отбойных шпуров
электродетонаторы замедленного действия. При этом необходимо брать для
вспомогательных шпуров электродетонаторы с меньшим замедлением (например, с
замедлением 2, 4 или 6 сек.), а для оконтуривающих шпуров,
электродстонаторы с большим замедлением (например, с замедлением
соответственно 4, 6 или 8 сек).
Детонирующий шнур можно применять только для взрыва врубовых в
комбинации с огневым взрыванием остальных-шпуров.
На рисунках с изображением схем расположения шпуров в забоях
последовательностью цифр следует указывать не только номера шпуров, но и
последовательность их взрывания, при которой взрыв будет наиболее
эффективным.
В практике известно много различных типов врубов, применяемых в забоях
с одной обнаженной плоскостью. При этом название того или иного типа вруба
принимают в зависимости от схемы расположения и направления врубовых
шпуров, а также от формы образующегося при их взрыве углубления в забое.
Все многообразие встречающихся в практике основных типов врубов можно
поделить на три группы, указанные в приводимой ниже классификации (таблица
2).
Таблица 2 – Классификации основных типов врубов, применяемых в забоях
с одной обнаженной плоскостью
Группа Отличительные признаки Название основных Условия,
видов врубов обеспечивающие
эффективное
применение врубов
ОдносторВрубовая сель с одной а) Верхний Наличие ярко
онние. стороны оконтурена б) Нижний выраженной
врубовыми шнурами, а с в) Боковой естественной
другой одной из стенок г) Диагональный плоскости, по
выработки. которой может
Врубовые шпуры наклонные отрываться порода:
напластование,
кливажистость,
зеркало скольжения
и пр.
МногостоВрубовая щель оконтуренаа) Вертикальный Выработки сечением
ронние врубовыми шпурами с двухклиновой свыше
пли нескольких сторон. б) Горизонтальный 4 м2 независимо от
Врубовые шпуры наклонныеклиновой геологических
в) Пирамидальный особенностей
г) Воронкообраз-ный
Прямые Врубовые шпуры сближены а) Шевченко Выработки сечением
так, чтобы при нарыве б) Пазенко менее 4 м2
разрушалась перегородка,в) Гушлевского независимо от
отделя-ющая их друг от г) Татарникова геологических
друга. л) Бочкообразный особенностей
Врубовые шпуры прямые
Кроме указанных в таблице, имеется ряд врубов, занимающих промежуточное
положение, например: боковой, веерообразный, вруб Победа, вруб звездочкой
и др.
Боковой вруб, подрезанный пробуренными перпендикулярно к плоскости
забоя шпурами, можно отнести к односторонним врубам, веерообразный вруб по
принципу действия приближается к односторонним, а по форме к прямым; вруб
Победа представляет собой комбинацию пирамидального и бочкообразного
врубов, вруб звездочкой приближается к бочкообразному врубу.
1.6.1 Расположение шпуров в забоях с одной обнаженной плоскостью
Самым ответственным при производстве буро-взрывных работ в забоях с
одной обнаженной плоскостью является расположение врубовых шпуров. Чем
правильнее они расположены, тем лучше получается эффект взрыва зарядов ВВ
не только в них самих, но и во всех отбойных шпурах.
Число врубовых и отбойных шпуров необходимо устанавливать с учетом
крепости пород и размеров площади забоя.
Правильно выбуренный врубовой шпур в большинстве типов врубов должен
иметь наклон по отношению к обнаженной плоскости забоя. При слоистых
породах для определения правильного расположения и направления врубовых
шпуров, необходимо учитывать и направление слоев породы, так как, во-
первых, сопротивление слоистых пород в различных направлениях бывает
неодинаково, а плоскости наслоения являются плоскостями наименьшего
сопротивления, по которым порода может лучше отделяться, во-вторых, если
направление шпура совпадает с направлением слоев породы, то прочность его
стенок в местах совпадения будет ослаблена и образующиеся при взрыве газы
частично или полностью будут уходить между слоями, резко снижая эффект
взрыва.
В практике возможны три наиболее характерных направления слоистости
пород: а) направление слоев параллельно оси забоя; б) слои падают к забою;
в) слои падают от забоя.
В первом случае врубовые шпуры целесообразнее располагать как показано
на рис. 2, а, во втором и третьем - как показано соответственно на рис. 2,
б и 2, в.
Ниже приводятся типовые схемы и краткая характеристика наиболее
распространенных в настоящее время комплектов расположения шпуров в забоях
с одной обнаженной плоскостью, имеющих различные типы врубов и выработанных
в результате обобщения данных многолетней практики, а также стахановского
опыта ведения буро-взрывных работ.
а) Для горизонтальных выработок
Рисунок 4 – Многосторонние врубы для забоев горизонтальных выработок
а - пирамидальный (центральный) вруб; б - вертикальный клиновом вруб;
в - горизонтальный клиновой вруб.
Пирамидальный (центральный) вруб (рисунок 4, а) состоит из нескольких
(от 3 до 6) шпуров, пробуриваемых в средней части забоя с наклоном к его
центру. Отбойные шпуры располагают в один или несколько рядов вокруг
врубовых шпуров по направлению к контуру забоя. Этот вруб применяют
преимущественно при проведении выработок в плотных, нетрещиноватых, крепких
и средней крепости породах или при направлении выработки поперек слоев
горной породы.
Вертикальный клиновой вруб (рисунок 4, б) состоит из двух вертикальных
рядов шпуров, выбуриваемых посередине забоя, с наклоном друг к другу и к
вертикальной оси выработки. Отбойные шпуры располагают также вертикальными
рядами с обеих сторон от врубовых шпуров, т. е. ближе к боковым стенкам
выработки. Этот вруб применяют преимущественно при бурении шпуров
колонковыми бурильными машинами с вертикальных колонок в выработках
значительной ширины, но он дает наибольшую эффективность при вертикальном
направлении слоев по оси выработки. В тех же случаях, когда породы в забое
имеют неодинаковую крепость, врубовые шпуры целесообразно располагать r
более мягких породах, даже если они будут возле одного из боков выработки.
Горизонтальный клиновой вруб (рисунок 4, в) в отличие от вертикального
имеет расположение шпуров горизонтальными рядами, с наклоном врубовых
шпуров друг к другу и к 'горизонтальной оси выработки. Его применяют
преимущественно в забоях выработок небольшой ширины при бурении колонковыми
бурильными машинами с горизонтальных колонок. Однако он даст наибольший
эффект в породах с горизонтальным наслоением.
Если в забое имеются породы различной крепости, то врубовые шпуры
целесообразно располагать в более мягких породах, даже приближая их к почве
или кровле выработки.
Вертикальный и горизонтальный клиновые врубы являются наиболее
распространенными и дают очень хорошие результаты и породах высшей
крепости, крепких и средней крепости, причем чем крепче порода, тем большее
должно быть число пар врубовых шнуров и тем меньше расстояние между ними.
Боковой вруб (рисунок 4, а) очень похож на вертикальный клиновой. Он
состоит из одного вертикального ряда врубовых шпуров, выбуриваемых с
наклоном к одной из стенок выработки, и нескольких вертикальных рядов
отбойных шпуров, выбуриваемых с отклонением. Его применяют в породах не
выше средней крепости или в мягких не слоистых породах, но наилучший эффект
он дает в выработках, имеющих сечение в форме веера, оставшиеся свободными
от взрывчатых веществ, заполняют каким-либо мелким материалом, не
воспламеняющимся при высокой температуре. После этого тем или иным способом
вызывают взрыв взрывчатых веществ. При взрыве развивается высокая
температура и образуется большое количество газов, которые под действием
высокой температуры еще больше расширяются и своим давлением отрывают и
дробят горную породу.
Рисунок 5 – Односторонние врубы для забоев горизонтальных выработок
а -боковой вруб; б - нижний вруб; б – верхний вруб.
1.6.2 Расположение шпуров в забоях, имеющих несколько обнаженных
плоскостей
При расположении шпуров в забоях, имеющих несколько блаженных
плоскостей, кроме общих факторов, влияющих на успех буро-взрывных работ,
необходимо также учитывать форму и расположение самого забоя.
В потолкоуступном забое (рисунок 6, б, в, г) шпуры могут быть
горизонтальными, слабонаклонными или восстающими, причем располагать их
необходимо рядами. При восстающих шпурах кровля выработки (уступа)
разрушается сильнее, чем при горизонтальных, но в то же время, повышается
производительность шпура. При горизонтальных шпурах производительность их
несколько снижается, но работа в забое значительно безопаснее.
Располагают шпуры и два-три ряда с расстоянием, равным, примерно, 12
их глубины, как между соседними шпурами в ряду, так и между соседними
рядами их, а также от кромки уступа до первого ряда шпуров.
В почвоуступных забоях (рисунок 6, а) шпуры обычно бурят вертикально
вниз. При крепкой руде и высоком уступе иногда бурят вспомогательные
горизонтальные шпуры. В остальном принцип расположения шпуров па уступе
такой же, как и в потолкоуступном забое.
Рисунок 6 – Различное расположение шпуров в забоях, имеющих несколько
обнаженных плоскостей:
а - нисходящие шпуры; б - горизонтальные шпуры; в - восстающие шпуры; г
- наклонные шпуры.
Направление шпуров во всех случаях обычно бывает параллельное друг
другу и параллельное одной из обнаженных плоскостей забоя. При наличии па
площади забоя нескольких ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
