Расчет количества шпуров.
Существуют несколько способов расчета, все эмпирические. Наиболее часто расчет ведется на основе формулы проф. М.М. Протодьяконова, связывающей коэффициент крепости пород и площадь забоя.
Указанное неравенство может служить для проверки результата расчета по вышеприведенной формуле М.М. Протодьяконова. Если неравенство не выполняется, то количество шпуров изменяется таким образом, чтобы площадь забоя, приходящаяся на один шпур соответствовала указанным значениям.
Размещение шпуров на забое горной выработки.
После определения количества шпуров на забое выработки необходимо составить схему размещения шпуров на забое горной выработки. При размещении шпуров следует учитывать следующие правила: 1 - шпуры размещаются по площади забоя относительно равномерно, чтобы была обеспечена равномерная работа каждого шпура; 2 – минимальное расстояние между зарядами должны быть таким, чтобы исключалась возможность детонации; 3 – размещение шпуров должно обеспечивать отбойку породы в контурах выработки согласно проекта с наибольшим КИШ; 4 – необходимо обеспечить равномерное дробление породы до необходимой крупности кусков.
Схема расположения шпуров представляет изображение их пространственного положения на трех взаимно перпендикулярных плоскостях, одна из которых совпадает с плоскостью забоя.
Порядок составления схемы следующий.
Вначале, исходя из особенностей горных пород, определяется тип вруба, количество врубовых шпуров и углы их наклона к плоскости забоя. Затем определяется количество отбойных шпуров, необходимых для поддержания при проходке проектного сечения горной выработки и углы их наклона к плоскости забоя. Оставшееся количество шпуров считается вспомогательными.
Размещение шпуров при проходке канав.
Количество шпуров определяется по формуле Протодьяконова. Шпуры располагаются в один или два ряда параллельно оси канавы под углом 900. В некоторых случаях шпуры бурятся с наклоном к поверхности забоя в зависимости от условий залегания пластов горных пород. При двухрядовом размещении шпуры располагаются относительно друг друга в шахматном порядке.
2.3.5. Расчет длины шпуров в подземных выработках
От длины шпуров будет зависеть скорость проходческих работ. Короткие шпуры снижают производительность работ, но их длина ограничена шириной выработки. Кроме того, она ограничена и длительностью рабочей смены. Чтобы обеспечить эффективность работ, необходимо учесть все выше обозначенные ограничения и условия. Существует много эмпирических способов расчета глубины шпуров. Нами будет рассмотрены только некоторые из них.
В общем случае глубина шпура, ориентированного перпендикулярно поверхности забоя, связана с длиной заходки следующей зависимостью (рис. 15):
l зах / l шп = К.И.Ш.
Где l зах - длина заходки, l шп - глубина шпура, К.И.Ш. – коэффициент использования шпура, равный 0,7-0,95, равен отношению глубины получаемой при взрыве воронки к глубине шпура.
Формулу используют для проверки максимальных глубин шпуров полученных другими способами.
Минимально допустимая глубина шпура принимается равной 0,5 м. В шпурах меньшей глубины резко снижается эффективность использования взрывчатых веществ.
Для наклонных шпуров дополнительно рассчитывается длина, которая необходима для определения общей длины буров для перфоратора (рис. 16).
3. Взрывные работы при проведении горноразведочных выработок
Разработка новых эффективных и экономичных способов проведения горно-разведочных выработок — одно из основных направлений технического прогресса. Взрывной метод характеризуется высокой производительностью и экономичностью, поэтому он нашел широкое применение при проведении горно-разведочных выработок, особенно в условиях скальных пород. Вместе с тем проведение горно-разведочных выработок взрывным способом требует от исполнителей достаточно высокой теоретической и практической подготовки в области управления энергией взрыва.
Разнообразие горнотехнических условий и физико-механических свойств горных пород создает определенные трудности при проведении горно-разведочных выработок, что лишний раз доказывает необходимость глубоких знаний в области взрывного дела у руководителя таких работ. На практике технология ведения буровзрывных работ при проведении горно-разведочных выработок мало чем отличается от условий проведения выработок при разработке месторождений полезных ископаемых. Однако при проведении горно-разведочных выработок необходимо учитывать те их особенности, которые связаны с возможными изменениями физико-механических свойств горных пород и направлением проведения таких выработок. Поэтому, прежде чем перейти к технологическим вопросам проведения горно-разведочных выработок, необходимо дать основные понятия о взрыве и ВВ, рассмотреть виды химических реакций и процессы, протекающие при взрывчатом превращении.
3.1. Понятие о взрыве и взрывчатых веществах
Впервые задача физической сущности взрыва была поставлена М.В. Ломоносовым. В работе «О природе и рождении селитры», написанной в 1748 г., он дает определение взрыва как очень быстрого выделения значительного количества энергии и большого объема газов. В современной интерпретации взрывом называют процесс быстрого сверхзвукового физического или химического превращения вещества за счет прохождения по нему детонационной волны, сопровождающейся переходом потенциальной энергии этого вещества или продуктов его превращения в кинетическую. Существуют три формы химических превращении ВВ: медленное химическое превращение, горение и детонация.
Медленное химическое превращение протекает при низких температурах по всему объему вещества. При горении передача тепла от слоя к слою происходит в результате теплопроводности. Скорость горения может быть от долей сантиметра до десятков метров в секунду. Взрыв, распространяющийся с постоянной и максимальной для данного ВВ скоростью, называют детонацией
Взрывчатыми веществами называют смеси и химические соединения, способные под влиянием внешнего воздействия (нагрева, удара, трения и т. д.) взрываться, т. е. чрезвычайно быстро превращаться в другие соединения с образованием большого количества тепла и газов. Следовательно, взрывчатое превращение — это быстро протекающая в ВВ химическая в основном окислительная реакция, сопровождающаяся образованием большого количества газов и значительным выделением тепла, в результате чего газы нагреваются до высокой температуры и в месте нахождения ВВ развивается высокое давление.
Скорость взрывчатого разложения внутри заряда ВВ может быть разной и в значительной степени определяет разрушительное действие взрыва на окружающую среду. Характерный признак ВВ — наличие в его составе всех необходимых для протекания реакций окисления элементов. Взрывчатые вещества подразделяются на химические соединения, в молекулах которых содержатся горючие элементы и окислитель, и смесевые, представляющие механическую смесь твердых, жидких или газообразных компонентов. Наибольшее распространение получили взрывчатые смеси из твердых веществ
Свойства ВВ.
Работоспособность ВВ - характеризует способность взрывчатого вещества производить механическую работу по разрушению и отрыву породы от массива. Она зависит от объема газов и количества тепла, образующегося при взрыве. Практически работоспособность ВВ определяют взрывом заряда весом 10 Г в свинцовой бомбе. О работоспособности судят по изменению объема канала бомбы в кубически? сантиметрах. Например, работоспособность ВВ в 370 см3 говорит о том, что объем канала бомбы после взрыва навески данного ВВ в 10 Г увеличился на 370 см3.
Бризантность ВВ - характеризует способностью взрывчатого вещества производить дробящее действие (дробление породы на большие или меньшие обломки). Зависит она, главным образом, от скорости взрыва. О бризантности судят по величине усадки свинцового цилиндра в результате взрыва навески ВВ в 50 Г. Бризантность выражается в мм.
Чувствительность ВВ - это степень их восприимчивости к различным внешним воздействиям: тепловому (огонь, искре, повышение температуры), механическому (удар, трение), а также к передаче детонации. Это чрезвычайно важное свойство обусловливает основные меря безопасности при обращении с взрывчатыми материалами, особенно при их перевозке и хранении. Способность взрывчатых веществ к передаче детонации используется не только в самих взрывных работах, но и при испытании ВВ для определения их качества.
Чувствительность ВВ к различной воздействиям зависит от природы взрывчатого вещества, физического состояния, температуры, плотности, влажности, наличия примесей и т.д. Чувствительность ВВ может быть повышена или понижена за счет добавок соответствующих веществ.
Кумуляция. Эффект этого явления подобен выпуклой линзе, фокусирующей свет. Если заряд на своем торце имеет выемку подобной формы, то при взрыве он способен оказывать усиленное действие в направлении фокусирования. При этом не происходит суммарного увеличения энергии, и лишь концентрация ее (подобно швейной игле, на кончике которой при небольшом усилии на небольшую площадь ткани возникает мощное давление). Такое направленное действие заряда называется кумулятивным. Оно объясняется тем, что при взрыве заряда, имеющего кумулятивную выемку в торце, противоположном детонатору, взрывные газы части заряда, прилегающей к выемке, разлетаясь вначале по нормали к поверхности выемки, встречаются на ее оси и образуют мощную тонкую кумулятивную струю. Скорость кумулятивной струи намного превышает скорость детонации, достигая 10 000-12 000, а иногда и 30 000 м/сек, а давление превышает 100 000 кГ/см2, чем и объясняется ее пробивное действие. На эффективность кумулятивного действия оказывают влияние скорость детонации заряда, форма и размер выемки, оболочка выемки и расстояние заряда от преграды. Чем больше скорость детонации, тем сильнее кумулятивный эффект. Наилучшими будут конические и полусферические формы выемки. Картонная оболочка выемки ухудшает, а стальная улучшает кумулятивный эффект.