Производительность труда рабочих

РАСПОЛОЖЕНИЕ ШПУРОВ

 

Расположение шпуров в забое в значительной степени предопределяет качество взрыва.

Схема расположения шпуров зависит от крепости, трещиноватости  
и напластования породы, размеров поперечного сечения выработки, глубины и числа шпуров, конструкции заряда шпура и типа ВВ. При расположении шпуров учитывают удобство размещения бурового оборудования.

Комплект располагаемых в забое выработки шпуров разделяется на врубовые, отбойные (вспомогательные) II и оконтуривающие (периферийные) III.

 

Рис. 1 Схема расположения шпуров в забое:

I - врубовые шпуры; II - отбойные шпуры; III - оконтуривающие  шпуры.

 

Врубовые шпуры предназначены для создания второй обнаженной поверхности, наличие которой повышает эффективность взрыва заряда отбойных шпуров; их обычно располагают в центральной части забоя. Величина заряда врубовых шпуров больше чем у отбойных на 15–20 %. Длина врубовых шпуров может превышать длину отбойных и оконтуривающих шпуров на 15–25 см.

Отбойные шпуры предназначены для разрушения основной массы породы в забое. Располагают между врубовыми и оконтуривающими шпурами, как правило, под прямым углом к плоскости забоя, реже с наклоном под углом 75–85º и взрывают после врубовых, т. е. работают при двух обнаженных поверхностях. В зависимости от площади забоя отбойные шпуры располагают в один, два или три ряда.

Оконтуривающие шпуры служат для разрушения породы по контуру выработки. В выработках малого сечения, при отсутствии отбойных шпуров, разрушают основную массу породы в забое. Оконтуривающие шпуры располагают равномерно по периметру выработки на расстоянии 15–20 см от проектного сечения (между шпурами примерно по 600–800 мм). В слабых и средней крепости породах концы шпуров располагают на проектном контуре выработки. В породах, склонных к обрушению, концы шпуров не доходят до проектного контура, что предотвращает “переборы” породы. В очень крепких породах концы шпуров заходят за проектный контур выработки на 5–10 см. Величина заряда принимается на 10–15 % меньше чем в отбойных шпурах. Заряды оконтуривающих шпуров взрывают последними.

 

  Расположение врубовых шпуров  и условия их применения.

 

В результате взрыва зарядов врубовых шпуров в массиве образуется выемка, называемая взрывным врубом. Создание взрывного вруба значительно облегчает работу взрыва зарядов отбойных и оконтуривающих шпуров, которые работают при наличии в забое уже двух открытых поверхностей, т. е. в более легких условиях.

При проведении горных выработок сплошным забоем применяют врубы различных типов. Выбор типа вруба зависит от крепости горных пород, характера их напластования, трещиноватости, размеров и формы забоя, работоспособности ВВ, диаметра патронов. При наличии в забое неоднородных прослоек породы врубовые шпуры целесообразно располагать в слоях менее крепкой породы в нижней части забоя с тем, чтобы при взрыве зарядов в них меньше повреждалась крепь, расположенная в призабойном пространстве.

Врубы можно разделить на следующие группы: образуемые взрывами зарядов в шпурах, пробуренных под прямым углом к плоскости забоя, комбинированные, образуемые взрывами зарядов в шпурах, расположенных наклонно и под прямым углом к плоскости забоя, образуемые при помощи машин с расширением их взрывным способом, например из скважин большого диаметра, вокруг которых располагают шпуровые заряды.

При проведении горных выработок по породам средней крепости и крепким широко применяют клиновые врубы, которые состоят из двух вертикальных или горизонтальных рядов шпуров, образующих клин. В крепких монолитных породах иногда в центре клинового вруба бурят несколько разрезных шпуров, глубина которых составляет не более 2/3 глубины заложения врубовых наклонных шпуров. Заряды в разрезных шпурах взрывают первыми, они нарушают массив породы и тем самым облегчают работу взрывов врубовых шпуров.

Основные типы врубов и условия их применения.

Тип вруба	Условия применения, характеристика
Пирамидальный	В крепких породах (в основном при проходке вертикальных выработок). Число шпуров 4. Рациональная глубина заходки 1.5 - 2 м. Длина врубовых шпуров 1.8 - 2.3 м. Угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя 65 - 750 . Врубовые шпуры распологаются в виде четырехгранной пирамиды
Клиновой	в породах любой крепости однородного строения при вертикальном направлении трещин или напластования, в основном в горизонтальных и наклонных выработках площадью сечения не менее 6 м2 , реже в стволах. Число врубовых шпуров 2 - 10, в стволах - более 10. Ось вруба в стволах распологают по простиранию. Угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя 60 - 700 . Рациональная глубина заходки 1.5 - 2.4 м. Длина врубовых шпуров 1.8 - 2.6 м. Для уменьшения развала породы и повышения эффективности взрыва по оси выработки бурят 1 - 6 шпуров перпендикулярно к плоскости забоя. Глубина их в 2 раза меньше глубины заходки.
Двойной клиновой	При проведении выработок по особо крепким монолитным породам. Область применения та же, что и при клиновом врубе.
Щелевой	В породах крепких и средней крепости или при наличии прослойки более мягкой породы, в выработках любой площади сечения. Шпуры бурят в один ряд через 10 - 20 см, заряжают через один, взрывают одновременно. Для повышения КИШ центральный шпур вруба бурят на 20 - 30 см длиннее, заряжают 0.3 - 0.6 кг ВВ и взрывают после остальных врубовых шпуров с замедлением 25 - 30 мс. Рациональная глубина шпуров 2.2 - 2.5 м.
Простой прямой	В породах средней крепости, слабых и в угольных забоях, преимущественно при проведении горизонтальных и наклонных горных выработок в шахтах опасных по газу или пыли, где не допускается сближение зарядов менее 0.45 м по породе с f < 7 и 0.6 м по углю. Число шпуров 4 - 10. Расстояния между шпурами: в породах с f = 204 - 0.6м, с f = 4-6 - 0.5-0.55 м, с f = 7-12 - 0.35-0.5 м. Рациональная глубина заходки 2 - 3 м.
Цилиндрический	В монолитных или с горизонтальным и пологим напластованием породах всех категорий преимущественно при проходке стволов. Для уменьшения разлета породы в центральной части вруба бурят 1- 4 вспомогательных шпура глубиной 2/3 средней глубины комплекта шпуров. Глубина шпуров 2.5 - 4 м.
Треугольный	При проведении выработок любой площади сечения по крепким и очень крепким породам или при наличии прослойки более слабой породы. Расстояние между врубовыми шпурами 10 - 20 см. Часть шпуров в центре вруба не заряжается.
Крестообразный	В породах всех категорий, но преимущественно в крепких и весьма крепких. Расстояние между крайними шпурами вруба в породах с f = 6-14 составляет 18-20 см. В породах с f = 2-3 - 30 см и при f = 2-3 - 35 см. В центральной части бурят 1 - 2 шпура обычного или увеличенного диаметра и не заряжают. Рациональная глубина заходки 203 м.
Спиралеобразный	В горизонтальных и наклонных выработках малой площади сечения, а также в восстающих выработках. В монолитных крепких и очень крепких породах или с напластованием, приблизительно параллельным забою. Центральный шпур не заряжают. Расстояние между шпурами вруба по спирали увеличивают с 8-15 до 30-50 см. Число шпуров 5-10. Глубина шпуров 2-3 м.
Ступенчатый	При проведении выработок в крепких трудновзрываемых породах. Вруб состоит из 9-15 шпуров, распологаемых в виде прямоугольника, квадрата, ромба и пр. Длина шпуров увеличивается с 0.8-1.2 до 2-3  м через 0.2-0.5 м. Заряды взрывают группами, начиная с менее заглубленных. В ряде случаев для лучшей проработки вруба группы шпуров 1 или 1-3 бурят на полную глубину, и заряды размещают в два яруса.
Спиралеобразный ступенчатый	При проведении выработок в крепких трудновзрываемых породах. Вруб состоит из 4-8 параллельных шпуров. Длина шпуров, начиная с первого, увеличивается с 0.9 до 2.8 м. Заряды взрываются за один прием последовательно в порядке нумерации шпуров. Расстояние между шпурами по спирали увеличивается с 15 до 50 см.
Простой со скважинами	При проведении выработок в крепких трудновзрываемых породах при глубине заходки 2.5-5 м. Вруб состоит из 1-4 незаряжаемых скважин диаметром 80-165 мм, иногда сближенных для образования общей компенсационной полости, и 4-10 шпуров, распологаемых на расстоянии 10-30 см от стенок скважин.

 

 

Рис. 4.2 Конструкции зарядов в оконтувающих шпурах при контурном взрывании.

а – с радиальным зазором; б – с осевым зазором; в – с радиально-осевым зазором. 1-2 – донный заряд; 1 – боевик; 2 – патрон ВВ нормального диаметра; 3 – патрон ВВ уменьшенного диаметра; 4 – деревянный вкладыш; 5 – провода; 6 – забойка.

 

Рис. 4.3 Схема расположения шпуров при контурном взрывании:

I – зона ядра; II – предконтурная зона; III – контурная зона

 

Расчет параметров буровзрывных работ производится от контура выработки к ядру.

В породах с крепостью преимущество отдается прямому врубу с компенсационными скважинами. Врубовые шпуры бурятся параллельно незаряженным скважинам. Число врубовых шпуров 7 шт., компенсационных скважин 2 шт.. Минимальное сближение между зарядами 0,3 м. При диаметре буровых штанг 32 мм принимаем диаметр шпура 42 мм, коронку БУ-1100-1-06 диаметром 42 мм. Для бурения компенсационных скважин выбираем коронку -расширитель с конусным соединением типа КРР-65 диаметром 65 мм. [5]

Отбойные и оконтуривающие шпуры размещаются в забое с учетом линии наименьшего сопротивления.

           Линия  наименьшего сопротивления для  отбойных шпуров[5]:

,

где:    dп=32  - диаметр патрона, мм;

n - число открытых обнаженных поверхностей: n=2 для отбойных [5] ;

Q=5786 – энергия взрыва ВВ, кДж/кг;

f=15 – коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову.

.

Расстояние между оконтуривающими шпурами  свода выработки:

= .

Расстояние между оконтуривающими шпурами по почве выработки:

= .

Расстояние между отбойными шпурами:

 

С учетом неровностей породного массива принимаем отстояние устья оконтуривающих шпуров от проектного контура выработки  λ=200мм.

На основании графического построения схемы расположения шпуров получаем фактическое количество шпуров Nшп=49.

Отбойные шпуры: I ряд  Wотб= 800мм, аотб=800мм, Nотб=9;

                                II ряд Wотб= 800мм, аотб=800мм, Nотб=16;

Оконтуривающие шпуры:  верхний свод аок=650мм, l=200мм, Nок=16;

                                             почвенные  аок=480мм, l=200мм, Nок=10.

 

 Определение расхода ВВ

 

Расчетная масса ВВ  на заходку:

,

где: q = 1,42 - удельный расход ВВ, кг/м3;

- площадь поперечного сечения  выработки вчерне, м2;

- средняя глубина шпуров  в комплекте, м.

Масса заряда отбойного шпура:

,

где: Q = 91,235 – расчётная масса ВВ на заходку, кг;

N = 49 – количество  шпуров, шт.

Масса заряда врубового шпура:

Масса оконтуривающего шпура:

Масса заряда под водоотводную канавку:

,

где:  - площадь поперечного сечения канавки, м2;

- глубина шпуров, м;

- удельный расход ВВ, кг/м3.

Патроны Аммонита 6ЖВ выпускаются массой [4].

Определим длину шпурового заряда:

где: mп = 200 – масса одного патрона ВВ, г;

dп = 32 – диаметр патрона, мм;

γвв = 1,2 – плотность ВВ в патронах, г/cм3;

С учетом кратности массы заряда шпура массе патрона ВВ получим фактическую массу заряда шпуров. Значения массы заряда шпура и число патронов на один шпур приведены в таблице №6.

Таблица № 6

№ п/п	Тип шпуры	Масса заряда, кг	Число патронов ВВ
1	Врубовые: 1-4	2,23	11
2	Отбойные: 5-29	1,86	10
3	Оконтуривающие: 30-55	1,67	9

 

     Фактическая масса ВВ на заходку:

     Расхождение фактической и расчетной  массы ВВ на заходку составило 5,4%, что не превышает допустимой  величины.

Определим длину забойки (песчано-глиняная смесь) при длине патрона ВВ и коэффициенты заряжания шпуров:

,

где: lшп – длина шпура, м;

lз – длина заряженной части шпура, м.

,

где: lп=0,16 – длина патрона, м;

n – число патронов ВВ в шпуре, шт.

1) Для врубовых шпуров

2) Для отбойных  шпуров

3) Для оконтуривающих  шпуров

Длина забойки во всех шпурах отвечает условию минимально допустимой длины (lзаб≥0,5 м) .

Расчёт эффективности буровзрывных работ

 

Подвигание забоя за цикл:

,

где: - длина заходки, м;

        . - средняя длина шпуров в комплекте, м;

             - коэффициент использования шпура.

 

Фактический удельный расход ВВ на проведение 1м и 1м3 выработки соответственно:

1) Удельный расход ВВ на 1 м  выработки:

где: Qвв = 98,84– фактический расход вв на цикл, кг.

2) Удельный расход ВВ на 1м3 выработки в свету:

Определение продолжительности БВР

 

где: Тбур  – продолжительность бурения шпуров, ч;

где: Vбур. = 125 – объём бурения, шм;

Нвремени = 69 – норма времени на бурение, м/час(415 м/см по данным рудника “Северный”).

tЗ - продолжительность заряжания шпуров, ч;

где:  - продолжительность заряжания одного шпура, ч;

- количество шпуров;

- количество человек участвующих  в заряжании шпуров.

tвзр = 0,1 - продолжительность работ направленных на взрывание, ч.

 

 

 

Проветривание выработки

4.1.  Потребное количество  воздуха в призабойной зоне  выработки

Принимаем:

Схема проветривания – нагнетательная.

        Вентиляционный  трубопровод- гибкие трубы (ЛХВ) Æ 600 мм[6];

Длина основного звена вентиляционного става – 20м.

Расстояние от конца вентиляционного става до забоя - не более 10,0 м.(т.к. шахта не опасна по газу и пыли)

Рис.1 .  Схема размещения  оборудования

 

 Рис. 2.  Схема размещения вентиляторов  по длине выработки

Потребное количество воздуха по газам, образующимся после взрывных работ[6]:

где:  =30 – время проветривания тупиковой части выработки после взрывных работ, мин [6] ;

=98,84– масса одновременно взрываемого  ВВ, кг;

=40 – газовость ВВ при взрывании  по породе, л/кг[6];

=0,8 – коэффициент, учитывающий  обводненность выработки, т.к. выработка    “сухая” [6];

=1,76 – коэффициент утечек воздуха  в вентиляционном трубопроводе[6];