Антощенко Н.И., Попов А.Я. Разрушение горных пород взрывом

Подождите немного. Документ загружается.

172

Общая масса заряда ВВ контурного шпура

кон

к.у.

(7.18)

Расстояние между шпурами принимается

равным а = (1,0 –1,2)W.

Для уменьшения динамического воздействия взрываемых заря-

дов на законтурный массив, снижения переборов пород и зоны ради-

ального трещинообразования в контурных зарядах применяют па-

троны ВВ уменьшенного диаметра с установкой вдоль оси заряда с

внешней стороны контура демпфирующих прокладок из пористых

материалов или деревянных реек.

Кроме указанных выше факторов, на формирование выработки

приконтурном взрывании большое влияние оказывают свойства

взрываемых пород. А также очередность взрывания зарядов.

При крепости пород f ≤ 5 по шкале М.М. Протодьяконова окон-

туривающие заряды необходимо взрывать в первую очередь, а в по-

родах средней крепости и крепких (f > 8) заряды в контурных шпурах

взрываются последними. При проведении горных выработок в креп-

ких и весьма крепких породах между каждой парой контурных заря-

дов бурят компенсационный шпур на расстоянии 30-35 см от заря-

женного, являющийся свободной поверхностью, на которой смыка-

ются прорастающие навстречу друг к другу трещины.

На основании анализа работ отечественных и зарубежных уче-

ных можно сделать следующие выводы:

173

− для успешного применения контурного взрывания необходимо

использовать в оконтуривающих шпурах патроны ВВ малого

диаметра;

− применять конструкцию зарядов, обеспечивающую малое бри-

зантное действие;

− для уменьшения переборов пород, снижения зоны радиального

трещинообразования необходимо применять в оконтуриваю-

щих шпурах со стороны внешнего контура демпфирующие

прокладки по оси заряда из пористых материалов или деревян-

ные рейки.

Основным недостатком контурного взрывания является большой объем

буровых работ, при котором должна обеспечиваться высокая культура буровых

работ (точность бурения и минимальное отклонение от проектного контура).

Более подробно рассмотрим основные принципы расчета пара-

метров при контурном взрывании зарядов.

При расчете параметров контурного взрывания следует опре-

делять параметры оконтуривающих зарядов ВВ отдельно от осталь-

ных. Площадь забоя, разрушаемая врубовыми, вспомогательными и

отбойными (предконтурными) шпурами, названа условно – внутрен-

ней и определяется как разновидность между общей площадью S и

той частью площади, которая отбивается оконтуривающими шпура-

ми,

вн

= S

– S

. (7.19)

Величина площади S

для горных выработок различного на-

правления, по А.В. Ключникову, определяется

= W (П − νW), (7.20)

174

где W− л.н.с. оконтуривающих шпуров;

ν − коэффициент формы поперечного сечения выработки (для свод-

чатой формы ν =1,8);

П − периметр выработки.

Число шпуров, необходимых на заходку,

N=N

вн

, (7.21)

где N

вн

вр

всп

+ N

отб

– число внутренних шпуров на заходку.

Исходя из оценки сопротивляемости горной породы взрывному

разрушению, по показателю дробности V

max

рассчитывается необхо-

димое число шпуров

5,2V5,1

S27

max

= , (7.22)

где S – площадь сечения выработки;

max

– показатель дробимости (для аммонита № 6ЖВ –1,7 см

При определении N

вн

в формулу (7.20) следует подставлять S

вн

Необходимое число оконтуривающих шпуров определяется из

соотношения

= П/а +1, (7.23)

где а – расстояние между оконтуривающими шпурами по периметру кон-

тура.

Коэффициент сближения описывается зависимостью:

95,0

m =

, поскольку

m = ,то отсюда W95,0a = .

Поставив значение а, получим

175

05,1 +

(7.24)

После подстановки значений в (7.24) и преобразований общее

число шпуров

(

)

05,1

5,25,1

WПWS27

max

−−

(7.25)

Обозначим отношение длины заряда в шпуре к полной глубине

шпура через τ. При этом количество ВВ Q

шп.вн

на один шпур

шп.вн

ошп

3ошп

d785,0

ρτ=ρτ

ll , (7.26)

где d

– диаметр заряда ВВ;

ρ −плотность применяемого ВВ;

lшп

− глубина шпура;

τ =0,6 –0,75− для наклонных врубовых шпуров;

τ =0,8 –0,9 – для прямых вспомогательных шпуров.

Общий расход ВВ на внутренние шпуры

.вн

= N

вн

шп.вн

=0,785 d

τl

шп

вн.

. (7.27)

При расчете максимальных удельных расходов пользуются

формулой

=EW. (7.28)

Значение градиента удельного заряда оконтуривающих шпуров

определяется по формуле

Е = 0,4 + К

мон

(0,58 – 0,032 V

max

). (7.29)

176

Отсюда общая масса заряда

•

шп

Q = q

шп

= EWl

шп

(7.30)

Подставив значение E в формулы (7.27 и 7.28), получим:

=[0,4 + К

мон

(0,58 – 0,032V

max

)]; (7.31)

•

шп

Q =[0,4 + К

мон

(0,58 – 0,032V

max

)Wl

шп

]. (7.32)

Общий расход ВВ на контурные шпуры

(

)

[

]

ПWV032,058,0К4,005,1NQQ

шпmaxмонkшпk

l−+==

•

, (7.33)

где К

мон

= 1 − для монолитных пород;

мон

= 0,5 − для пород средней крепости;

мон

= 0 − для сильнотрещиноватых пород.

Удельный расход в донной части заряда контурных шпуров

принимают равным q

=0,2−0,4 кг в обычных условиях; q

=0,4−0,6 в

условиях зажима.

Общий расход на донные заряды

q05,1NqQ

ДkДД

. (7.34)

Применение донных зарядов целесообразно предусматривать

для угловых оконтуривающих шпуров. Основным требованием к

конструкции контурных зарядов является равномерность распреде-

ления ВВ по длине шпуров.

177

8. ТРЕБОВАНИЯ К ВЗРЫВНЫМ РАБОТАМ В ШАХТАХ, ОПАС-

НЫХ ПО ГАЗУ, ПЫЛИ, ВЫБРОСАМ УГЛЯ,

ПОРОДЫ И ГАЗА

8.1 Классификация горных выработок по пылегазовому фактору

Все выработки, проводимые в угольных шахтах, опасных по

газу или пыли, подразделяются на неопасные, опасные и особоопас-

ные. К неопасным относятся выработки, проводимые по углю и по-

родам, в которых отсутствует выделение метана.

К опасным относятся выработки проводимые: по породам, вы-

деляющим метан; по углю или смешанным забоям в пластах, опас-

ных по пыли; по углю или смешанным забоям, если концентрация

метана после взрывания в забое не превышает 2% для пластов, опас-

ных по пыли, и 3% для пластов, не опасных по пыли.

К особоопасным относятся выработки: проводимые по пла-

стам, опасным или угрожаемым по внезапным выбросам угля и газа;

проводимые по выбросоопасным породам; в тупиковой части кото-

рых имеются действующие суфлярные выделения метана; восстаю-

щие выработки по углю с углом наклона более 10

, если в них выде-

ляется метан; выработки проводимые по углю в забоях, в которых

максимальная концентрация метана после взрывания превышает 2%

для пластов, опасных по пыли, и 3% − для пластов, не опасных по

пыли; выработки, вскрывающие опасные и угрожающие по внезап-

ным выбросам угля пласты, а также не опасные по внезапным выбро-

сам пласты и пропластки мощностью более 0,1 м с давлением газа в

них более 1 МПа; верхние ниши при восходящем проветривании и

нижние при нисходящем проветривании на пластах, опасных по пы-

178

ли, при относительной метанообильности выемочного участка

10 м

/т и более и при абсолютной газообильности свыше 3 м

/мин, а

на пластах, не опасных по пыли, при относительной метанообильно-

сти 15 м

/т и более и при абсолютной газообильности свыше

3 м

/мин; выработки, проводимые по нарушенному массиву (зава-

лам) с опережающими полостями, в которых концентрация метана до

взрывания может превышать 1%.

Определять концентрацию метана в забое после взрывания для

установления опасности выработок можно расчетным путем или экс-

периментально с помощью автоматических пробоотборников.

В зависимости от степени опасности выработки выбираются

способы, параметры ВВ для взрывных работ, а также режимы их ве-

дения, чтобы исключить возможность воспламенения рудничной ат-

мосферы при их проведении.

В условиях, отнесенных к опасным и особоопасным, для веде-

ния взрывных работ применяются только предохранительные ВВ,

представляющие собой смеси из сенсибилизатора, окислителя,

инертных солей, снижающих энергию взрыва, а также добавок, по-

вышающих водоустойчивость и выполняющих другие специфиче-

ские функции. Инертные соли могут непосредственно входить в со-

став смеси или образовываться в процессе реакции взрывчатого раз-

ложения.

Предохранительные ВВ имеют ряд специфических особенно-

стей. Основная из них – пониженная способность воспламенять

взрывчатые метано- воздушные и пыле- воздушные смеси.

179

8.2 Забойка как средство обеспечения безопасности взрывных

работ

Доброкачественная, тщательно выполненная забойка является

одним из средств, снижающих вероятность аварии при взрывных ра-

ботах в угольных шахтах, опасных по газу или пыли.

Забойка шпуров представляет собой негорючий материал, раз-

мещенный в свободной от ВВ заряда части шпура и обеспечивающий

его замкнутость. Все используемые забоечные материалы по физико-

механическим свойствам можно разделить на следующие группы:

− пластичные материалы – суглинок, глина, смесь глины с пес-

ком;

− сыпучие материалы – песок, гранулированный доменный шлак,

гравий, гасящие порошки;

− гидрозабойка – в виде полиэтиленовых водонаполненных ам-

пул и непосредственной заливки воды (пульпы, пасты и др.) в

шпуры.

Исследования, а также практика ведения взрывных работ пока-

зывают, что забойка повышает эффективность взрывания за счет

обеспечения сохранения высокого давления в зарядной полости в те-

чение промежутка времени, достаточного для завершения отколооб-

разования и раскрытия радиальных трещин на границе с зарядной

полостью при возникновении и прохождении ударной волны взрыва,

а также за счет более полного протекания вторичных реакций в про-

дуктах детонации и, кроме того, улучшает санитарно- гигиенические

условия труда шахтеров.

180

Установлено, что применение песчано-глиняной забойки при

взрывных работах по сравнению с взрыванием без забойки снижает

количество ядовитых газов более чем в 2,5 раза в сухих выработках и

в 1,5 раза в обводненных.

При применении забойки запыленность рудничной атмосферы

подземных выработок уменьшается на 10−80%.

Отсутствие или недостаточная длина забойки создают благо-

приятные условия для разброса кусков породы на опасные расстоя-

ния и возникновения сильной воздушной ударной волны, перерож-

дающейся в звуковую с увеличением расстояния.

Забойка шпуров предотвращает воспламенение метано- и пы-

левоздушных смесей за счет: увеличения продолжительности выбро-

са продуктов взрыва из шпура; охлаждения продуктов взрыва до

безопасных пределов; обеспечения устойчивости детонации шпуро-

вого заряда ВВ; флегматизации рудничной атмосферы.

8.3 Общие положения безопасности работ

Основными причинами травматизма при взрывных работах в

угольных шахтах (будем в дальнейшем называть их опасными фак-

торами) являются:

− вспышки и взрывы метана или угольной пыли, возникшие при

производстве работ с применением взрывчатых веществ (41%);

− механические воздействия на отказавшие заряды взрывчатых

материалов (ВМ) при работе горнорабочих и механизмов

(25%);

181

− случайное попадание людей в опасную зону взрыва из-за невы-

ставления постов охраны или использования их на других ра-

ботах (30%);

− преждевременное срабатывание электродетонаторов (ЭД) при

проверке взрывной цепи или от блуждающих токов (4%).

Вспышки и взрывы метана или угольной пыли являются ос-

новным источником травматизма при взрывных работах. Основными

техническими причинами вспышек и взрывов метана или угольной

пыли при взрывных работах в шахтах являются:

− наличие взрывоопасной рудничной атмосферы при взрывании

зарядов ВВ;

− недостаточные уровни предохранительности применяемых ВВ,

особенно в условиях бокового обнажения зарядов;

− недостаточные устойчивость применяемых ВВ против выгора-

ния и эффективность средств дополнительной защиты;

− недостаточный уровень безотказности взрывных приборов.

Кроме технических причин, взрывы и вспышки метана являют-

ся следствием грубых нарушений техники безопасности и техноло-

гии ведения взрывных работ. К ним относятся: применение в особо

опасных забоях ВВ с недостаточным уровнем предохранительности;

несоблюдение паспортов буровзрывных работ, приводящее к увели-

чению вероятности обнажения зарядов ВВ; неправильное примене-

ние накладных зарядов ВВ; неверное использование средств допол-

нительной защиты или не применение их; ошибки при монтаже

взрывных цепей.

При ведении взрывных работ на угольных шахтах, опасных по

газу или пыли, перед каждым заряжением шпуров, их взрыванием и