Способ образования врубовой полости при взрывных работах

 

Способ образования врубовой полости при взрывных работах относится к области горного дела и может быть использован при сооружении горных выработок. Бурят шесть шпуров с целью получения параметров воронки выброса одиночного шпурового заряда. Заряд изменялся кратно массе одного патрона. Взрывание зарядов в коротком и длинном шпурах производилось электродетонаторами с замедлением 0 и 30 тс соответственно. 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при сооружении горных выработок.

Известен способ образования врубовой полости при взрывных работах, включающий бурение горизонтальных, параллельных рядов шпуров перпендикулярно поверхности забоя на одинаковую глубину, размещение в них зарядов ВВ на двух ярусах от поверхности забоя [1] Недостатки способа: сложность заряжания шпуров с рассредоточенными ярусными зарядами; заряды в крайних шпурах вертикальных рядов работают в условиях зажима породы; сложность контроля глубины заложения зарядов первого яруса.

Известен способ образования врубовой полости при помощи ярусного прямого вруба [2] В забое бурят комплект прямых шпуров, расположенных в вершинах четырех квадратов, имеющих различную длину сторон (фиг. 1 и 2).

Шпуры 1-4 относятся к I группе шпуров первого яруса, 5-8 ко II группе шпуров первого яруса, 9-12 к I группе шпуров второго яруса, 13-14 к II группе шпуров второго яруса. Шпуры первого яруса бурят на глубину 2,0-2,2 м и заряжают зарядом длиной 1,8-2,0 м, а шпуры второго яруса на глубину 3,8-4,2 м и заряжают зарядом длиной 1,8 м.

Порядок взрывания шпуров следующий: I шпуры 1-4 II шпуры 5-8 III шпуры 9-12 IV шпуры 14-16.

К недостаткам известного способа образования врубовой полости следует отнести то, что заряды второго яруса работают неэффективно, т.к. не обеспечивается последовательность раскрытия врубовой полости по глубине. Из-за незначительных размеров врубовой полости происходит запрессовка породы, что затрудняет работу зарядов вспомогательных шпуров, работающих непосредственно на врубовую полость. При снижении коэффициента использования шпура до 0,5-0,6, мощные заряды второго яруса работают фактически "на вылет", происходят повреждения крепи горных выработок.

Цель изобретения увеличение глубины заходки, повышение коэффициента использования шпура и облегчение условий образования врубовой полости.

Поставленная цель достигается тем, что центральный шпур имеет ярусные (рассредоточенные) заряды, а шпуры, расположенные в вершинах концентрических квадратов, бурят на глубину, изменяющуюся ступенчато на величину Δl, начиная от центрального шпура к шпурам, расположенным в вершинах наибольшего квадрата. Глубина заложения центров заряда первого яруса центрального шпура равняется глубине воронки выброса одиночного шпурового заряда, а зарядов шпуров наибольшего квадрата и второго яруса центрального шпура глубине предполагаемой заходки. Стороны концентрических квадратов увеличиваются от наименьшего к наибольшему в соотношении: W ≅ (0,4 0,6)В, где W расстояние между шпуровым зарядом и обнаженной поверхностью, В ширина обнаженной поверхности.

Масса заряда увеличивается ступенчато на величину Δg, начиная от центрального шпура к шпурам, расположенным в вершинах наибольшего квадрата и второго яруса центрального шпура. Масса заряда первого яруса центрального шпура равна оптимальной массе одиночного шпурового заряда, обеспечивающего наибольшую глубину воронки выброса. Взрывание производят с замедлением не менее 30 мс, начиная с заряда первого яруса центрального шпура и далее по квадратам, начиная от наименьшего к наибольшему и заканчивают зарядом второго яруса.

Последовательность взрывания зарядов следующая: I заряд первого яруса центрального шпура; II шпуры 2-5; III шпуры 6-9; IV шпуры 10-13;
V заряд второго яруса центрального шпура.

Заряд первого яруса центрального шпура образует воронку выброса, глубина которой зависит от прочностных свойств горных пород и мощности ВВ (для пород с коэффициентом крепости f 7-10 по шкале М.М. Протодъяконова и ВВ детонит М глубина воронки выброса одиночного шпурового заряда равняется 1,1-0,6 м).

Последующие группы шпуров, расположенных в вершинах квадратов, производят расширение воронки выброса и ее углубление на величину Δl, которая определена экспериментальным путем и также зависит от прочностных свойств горных пород и мощности ВВ. Последним взрывается заряд второго яруса центрального шпура, обеспечивая очистку врубовой полости от оставшейся породы.

Время замедления между взрыванием шпуров должно быть не менее 30 мс, т. к. за менее краткий период не успевает начаться сдвижение породы, вследствие чего нарушается последовательность формирования врубовой полости.

На фиг. 3 и 4 показаны проекция вруба на плоскость забоя и разрез вертикальной продольной плоскостью, проведенной через вертикальную ось симметрии вруба. Здесь: 1 заряд первого яруса центрального шпура; 2, 3, 4, 5 заряды второй группы шпуров; 6, 7, 8, 9 заряды третьей группы шпуров; 10, 11, 12, 13 заряды четвертой группы шпуров; 1' заряд второго яруса центрального шпура. Δl разность между центрами заложения зарядов предыдущей и последующей групп шпуров (величина углубления вруба); l_в глубина воронки выброса одиночного шпурового заряда; l_зах проектная глубина заходки; l_вр глубина вруба.

Способ осуществляют следующим образом.

На шахте им. 60 лет СССР ПО "Донбасс-антрацит" были проведены сравнительные взрывания по паспорту БВР с врубом, принятым за прототип (фиг. 1 и 2) и врубом, предлагаемым в качестве изобретения (фиг. 3 и 4) в полевом уклоне на гор. 975 м.

На фиг. 5 и 6 приведена конструкция вруба, который был испытан на этой шахте, в породах с f 8-10 по шкале М.М. Протодъяконова. В качестве ВВ использовался скальный аммонит N 1, прессованный в патронах диаметром 36 мм.

Испытания проводились в такой последовательности.

В начале были пробурены 6 шпуров на глубину 0,7, 0,9, 1,1, 1,3, 1,5, 1,7 м с целью получения параметров воронки выброса одиночного шпурового заряда. Шпуры располагались в забое на расстоянии 1,2-1,5 м друг от друга для того, чтобы при их взрывании полученные воронки не перекрывали друг друга. Заряд в шпурах изменялся кратно массе одного патрона, равной 0,25 кг, т.е. 0,25-1,5 кг.

В результате взрываний были получены следующие глубины воронок выброса (табл. 1).

Таким образом, были установлены оптимальная глубина 1 яруса центрального шпура вруба и величина его шпурового заряда, составляющие соответственно 1,2 м и 0,75 кг.

С целью определения величины Δl (приращения глубины вруба) были пробурены пары шпуров на расстоянии 300 мм друг от друга (минимально допустимое по ЕПБ ВР для пород с f > 7), имеющих различную глубину. Глубина короткого шпура равнялась 1,2 м (оптимальная глубина шпура, при которой достигается наибольшая глубина воронки выброса), а глубина второго шпура изменялась от 1,4 м до 2,0 м, кратно 0,2 м. Было пробурено 4 пары шпуров. Величина заряда в коротких шпурах равнялась 0,75 кг (оптимальная, при которой достигается наибольшая глубина воронки выброса), а в длинных изменялась от 0,75 кг до 1,5 кг, кратно 0,25 кг.

Взрывание зарядов в коротком и длинном шпурах производилось электродетонаторами с замедлением 0 и 30 мс соответственно.

Исходные данные и результаты взрываний приведены в табл. 2.

Таким образом, было установлено, что максимальное приращение полости взрыва ( Δl) для данных условий, составляет примерно 0,5 м при увеличении заряда (Δq) по сравнению с одиночным шпуровым зарядом, равным 0,25 кг. Дальнейшее увеличение глубины второго шпура и соответственно заряда в нем практически приращения глубины полости не дает.

Исходя из выше приведенных результатов взрываний, была сконструирована схема вруба (фиг. 5 и 6 и табл. 3).

Расстояние между шпурами в квадратах принималось следующим.

В первом наименьшем квадрате длина стороны принималась исходя из условия минимально допустимого ЕПБ ВР расстояния между зарядами (не менее 300 мм для пород с f более 7) и составляла 500 мм. Во втором и третьем квадрате расстояние определялось исходя из условия оптимального расположения шпурового заряда по отношению к обнаженной поверхности в следующем соотношении W ≅ (0,4 0,6)В, где W расстояние между шпуровым зарядом и обнаженной поверхностью; В ширина обнаженной поверхности. Это соотношение было получено на основании экспериментальных взрываний одиночного шпурового заряда, пробуренного параллельно обнаженной поверхности, на различном расстоянии W от нее.

В табл. 4 приведены исходные данные и результаты взрываний по паспортам БВР с врубом-прототипом и врубом, составляющим предмет изобретения.

Как видно из табл. 4, применение способа образования врубовой полости (предлагаемое изобретение) по сравнению с прототипом позволило увеличить подвигание забоя за взрыв на 33 КИШ на 24

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ВРУБОВОЙ ПОЛОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ, включающий бурение перпендикулярно плоскости забоя центрального шпура и шпуров, расположенных в вершинах концентрических квадратов, осевые линии которых смещены одна относительно другой на 45^o, заряжение и последовательное взрывание, отличающийся тем, что центральный шпур имеет ярусные (рассредоточенные заряды, а шпуры, расположенные в вершинах концентрических квадратов, бурят на глубину, изменяющуюся ступенчато на величину Δl начиная от центрального шпура к шпурам, расположенных в вершинах наибольшего квадрата, причем глубина заложения центров заряда первого яруса центрального шпура равняется глубине воронки выброса одиночного шпурового заряда, а зарядов шпуров наибольшего квадрата и второго яруса центрального шпура глубине предполагаемой заходки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стороны концентрических квадратов увеличиваются от наименьшего к наибольшему в соотношении
W ≅ (0,4 0,6)B,
где W расстояние между шпуровым зарядом и обнаженной поверхностью;
B ширина обнаженной поверхности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что масса заряда увеличивается ступенчато на величину Δq начиная от центрального шпура к шпурам, расположенным в вершинах наибольшего квадрата и второго яруса центрального шпура, причем масса заряда первого яруса центрального шпура равна оптимальной массе одиночного шпурового заряда, обеспечивающего наибольшую глубину воронки выброса.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что взрывание производят с замедлением не менее 30 мс, начиная с заряда первого яруса центрального шпура и далее по квадратам, начиная от наименьшего к наибольшему, и заканчивают зарядом второго яруса центрального шпура.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8