Подготовка горных пород к выемке

Подготовку скальных и полускальных пород к выемке ведут с использованием энергии взрыва, как наиболее универсальное и эффективное.

Обосновать угол наклона скважины к горизонту. Следует ориентироваться на применение наклонных скважин, пробуриваемых параллельно откосу уступа (с учетом технических возможностей принятого бурового станка).

Рассчитать с точностью до 0,5 м глубину скважины:

, (21)

где L_с - глубина скважины, м; b - угол наклона скважины к горизонту, град.; l_п- длина перебура, м,

l_п = (0,1¸0,25)×h, (22)

но не более 3 м. Длина перебура возрастает с увеличением крепости разрушаемых пород.

Вычислить диаметр скважины

d_c = K_p.c × d_д, (23)

где d_с- диаметр скважины, мм; d_д- диаметр долота, мм; К_р.с-коэффициент расширения скважины при бурении (изменяется от 1,05 в монолитных породах до 1,2 в чрезвычайно трещиноватых) (табл.2).

Определить сменную производительность бурового станка по формуле

, (24)

где П_б - сменная производительность бурового станка, м; Т_см - продолжительность смены, мин.; Т_п.з - продолжительность подготовительно-заключительных операций, мин., Т_п.з = 20÷30; Т_р - продолжительность регламентированных перерывов, мин., Т_р = 10÷30; Т_в.п - внутрисменные внеплановые простои, мин., Т_в.п = 60÷90; t₀ - основное время, затрачиваемое на бурение 1м скважины, мин.; t_в - продолжительность вспомогательных операций при бурении 1 м скважины, мин.

Длительность вспомогательных операций для вращательного (шнекового) бурения составляет 1,5÷4,5 мин/м; шарошечного - 2÷4 мин/м; пневмоударного - 4÷16 мин/м.

Продолжительность основных операций

, (25)

где V_б - техническая скорость бурения (табл. 17), м/мин.

Сопоставить расчетную сменную производительность станка с нормативной (табл. 18). Если разница превышает 10 %, для дальнейших расчетов следует принять нормативное значение П_б.

Найти годовую производительность бурового станка по формуле

П_б.г = П_б × N_см.б , (26)

где П_б.г - производительность бурового станка, м/г; N_см.б - количество рабочих смен бурового станка в течение года (табл. 19).

Для данных вашего варианта (табл. 2) выбрать тип взрывчатого вещества (ВВ) (табл. 20).

При выборе ВВ следует отдавать предпочтение ВВ, приведенным в верхних строках табл. 20, а также ВВ, пригодным для механизированного заряжания.

Таблица 17. Техническая скорость бурения, м/мин

Способ бурения	Буровой станок	Коэф. крепости по шкале М.М. Протодьяконова	Техническая скорость бурения Vб
Враща-тельное (шнековое)	СБР-125	2-3	0,30-0,36
	3-4	0,25-0,30
	4-5	0,13-0,20
СБР-160	2-3	0,41-0,50
	3-4	0,33-0,41
	4-5	0,23-0,27
	5-6	0,17-0,20
Шарошечное	2СБШ-200Н	6-8	0,27-0,30
	8-10	0,22-0,25
	10-12	0,13-0,20
СБШ-250МН	8-10	0,23-0,25
	10-12	0,18-0,20
	12-14	0,15-0,17
СБШ-320	10-12	0,20-0,22
	12-14	0,17-0,18
	14-16	0,11-0,13
Пневмо-ударное	СБУ-125	14-16	0,10-0,12
	16-18	0,08-0,10
СБУ-160	14-16	0,10-0,12
	16-18	0,08-0,10

Таблица 18. Производительность буровых станков за восьмичасовую смену (по «Гипроруде»), ед.

Станок	Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова
2-4	4-6	6-8	8-10	10-12	12-14	14-16	свыше 16
Вращательное (шнековое) бурение
СБР-125			-	-	-	-	-	-
СБР-160			-	-	-	-	-	-
Шарошечное бурение
2СБШ-200Н	-	-					-	-
СБШ-250МН	-	-	-
СБШ-320	-	-	-	-	-	-
Пневмоударное бурение
СБУ-125	-	-
СБУ-160	-	-	-	-	-
СБУ-200	-	-	-	-	-	-

Примечание. При бурении наклонных скважин табличное значение производительности умножить на коэффициент 0,9

Таблица 19. Число рабочих смен в году буровых станков (по «Гипроруде»), ед.

Непрерывная рабочая неделя

Прерывная рабочая неделя с одним выходным днем при работе

Прерывная рабочая неделя с двумя выходными днями при работе

в две смены

в три смены

в две смены

в три смены

в две смены

в три смены

Территориальные зоны

северные

средние

южные

северные

средние

южные

северные

средние

южные

северные

средние

южные

северные

средние

южные

северные

средние

южные

СБР-125

СБР-160

СБШ-200Н

СБШ-320

СБШ-250МН

СБУ-125

СБУ-160

СБУ-200

Таблица 20. Рекомендуемая область применения

взрывчатых веществ

Условия применения ВВ	Рекомендуемые ВВ
Заводского изготовления	Изготовленные на прикарьерных пунктах и передвижных установках
Коэффициент крепости по шкале проф. М.М.Протодьяконова	Коэффициент крепости по шкале проф. М.М.Протодьяконова
До 12	Более 12	До 12	Более 12
Сухие скважины, шурфы, траншеи	Гранулит М Гранулит С-6М Гранулит АС-4 Гранулит АС-4В Граммонит 79/21	Аммонит №6ЖВ Граммонит 50/50 Граммонит 30/70 Гранитол 7А	Игданит	Акватол Т-20 (ифзанит Т-20) Карбатол 15Т Акванал А-10 Карбатол ГЛ-10
Обводненные скважины, шурфы, траншеи	Гранулотол Аммонит №6ЖВ в полиэтиленовых патронах, мешках Гранитол 1	Гранулотол Граммонит 30/70 Граммонит 50/50 Алюмотол Аммонал скальный №3	Акватол Т-20 (ифзанит Т-20)	*Карбатол ГЛ-15Т *Акватол Т-20 (ГЛТ-20) *Акванал ГЛА-20 *Акванал А-10 *Карбатол ГЛ-10В

Примечание: Водоустойчивые ВВ с ограниченным сроком нахождения в воде рекомендуется применять при заряжании обводненных скважин по технологии «под столб воды», либо с предварительным осушением и влагоизоляцией

Определить линию сопротивления по подошве (ЛСПП) по формуле

, (27)

где W - линия сопротивления по подошве, м; К_в - коэффициент, учитывающий взрываемость пород в массиве (табл. 21); d_с - диаметр скважины, м; D - плотность заряжания ВВ в скважине (табл. 22), кг/м³; m - коэффициент сближения зарядов (табл. 21); К_вв - переводной коэффициент от аммонита №6 ЖВ к принятому ВВ (табл. 22); g - плотность породы (табл. 2), кг/м³.

Таблица 21. Коэффициенты для расчета параметров скважинных зарядов

Наименование	Породы
легковзрываемые	средневзрываемые	трудновзрываемые
Коэффициент сближения зарядов, m	1,1-1,2	1,0-1,1	0,85-1,0
Коэффициент, учитывающий взрываемость пород, Кв	1,2	1,1	1,0
Коэффициент, зависящий от взрываемости пород, Кз	5-6	3-4	1,5-2,5

Таблица 22. Характеристика ВВ

Тип ВВ	Плотность ВВ, г/см3	Переводной коэффициент Квв
Акватол Т-20	1,25-1,3	1,28
Алюмотол	0,95-1,0	0,84
Гранулит С-6М	1,0-1,05	1,11
Гранулит АС-4	0,85-0,9	0,98
Гранулит АС-4В	0,8-0,85	0,98
Гранулит М	0,78-0,82	1,13
Гранулотол	0,9-0,95	1,2
Граммонит 50/50	0,85-0,9	1,01
Граммонит 30/70	0,85-0,9	1,17
Граммонит 79/21	0,8-0,85	1,0
Игданит	0,8-0,9	1,11
Ифзанит Т-20	1,25-1,3	1,28
Карбатол 15Т	1,4-1,5	1,12
Карбатол ГЛ-10В	1,55-1,6	0,8
Аммонит №-6ЖВ	0,85-0,9	1,0
Аммонит №-6ЖВ в полиэтиленовых патронах	1,0-1,2	1,0
Акванал А-10	1,4-1,45	0,97
Акванал ГЛА-20	1,5-1,58	1,06
Аммонал скальный № 3	1,0-1,1	0,8
Гранитол 1	0,9-0,95	1,16

Найти величину ЛСПП с учетом требований безопасного ведения буровых работ у бровки уступа по формуле

W_б=d_п+h×(ctga-ctgb), (28)

где W_б- значение ЛСПП по возможности безопасного обуривания уступа, м; d_п- ширина возможной призмы обрушения (табл. 13),м.

Проверить соответствие расчетной ЛСПП требованиям ведения буровых работ:

W ³ W_б (29)

Если расчетная W меньше W_б, то увеличивают диаметр скважины в пределах возможного для принятого бурового станка, принимают ВВ с увеличенной плотностью заряжания или переходят на бурение наклонных скважин.

Выбрать конструкцию заряда (рис. 8). В обводненных скважинах применяют сплошной колонковый заряд (рис. 8, а), в сухих - рассредоточенный воздушным промежутком (рис. 8, в).

Найти длину заряда по формуле

l_вв = L_с - l_з - l_пр (30)

где l_вв - длина заряда ВВ, м; l_з - длина забойки, м;

l_з = (20¸35)d_с (31)

l_пр - длина промежутка (при сплошном заряде l_пр=0), м,

l_пр = (8¸12)d_с (32)

В трудновзрываемых породах длина воздушного промежутка уменьшается, в легковзрываемых – увеличивается.

Вычертить в масштабе принятую конструкцию скважинного заряда.

Определить массу заряда в скважине по формуле

Q_з = 7,85 × d²_с × D × l_вв (33)

где Q_з - масса заряда, кг; d_с - диаметр скважины, дм.

При рассредоточенном заряде в нижнюю часть его помещают (60¸70)% ВВ.

Исходя из объема породы, взрываемой зарядом, его масса

Q_з = q × a × b × h, (34)

где q - удельный расход ВВ (табл. 23), кг/м³; а - расстояние между скважинами в ряду, м; b - расстояние между рядами, м.

Таблица 23. Удельный расход аммонита № 6 ЖВ при взрывании вертикальных скважинных зарядов, кг/м³

Коэффициент крепости по шкале М.М.Протодьяконова	3-4	5-6	7-10	9-11	12-15	16-20
Аммонит № 6 ЖВ	0,40-0,55	0,55-0,65	0,60-0,75	0,6-0,75	0,7-0,8	0,85

Примечания: 1. При использовании других типов ВВ его удельный расход умножают на величину К_вв. 2. Для зарядов в наклонных скважинах удельный расход ВВ принимается с коэффициентом 0,95.

Решив совместно выражения (13) и (14), установить параметры сетки скважин (рис. 9), учитывая, что при квадратной сетке скважин a = b (рис. 9, б)

. (35)

Для трудновзрываемых пород рекомендуется шахматное расположение скважин, при этом b» 0,85×а (рис. 9, в).

Проверить возможность преодоления расчетной ЛСПП взрывом заряда ВВ установленной массы:

. (36)

Если условие не выполняется, то в первом ряду используют парносближенные скважины (рис. 9, г), в одну из них размещают заряд ВВ, массу заряда во второй парносближенной скважине можно найти по формуле

Q’_з = W’× h × q × (a’ - a), (37)

где W’ - ЛСПП при парносближенных скважинах (рис. 9, г), м; а’ - расстояние между смежными парами скважин (рис. 9, г), м.

В масштабе начертить в плане схему расположения скважин на уступе и нанести необходимые размеры (рис. 10)

Вычислить объем блока по условиям обеспечения экскаватора взорванной горной массой:

V_бл = Q_см.п × n_см × n_д, (38)

где V_бл - объем взрываемого блока, м³; Q_см.п - сменная эксплуатационная производительность экскаватора, м₃; n_см - число рабочих смен экскаватора за сутки, ед; n_д - норматив обеспеченности экскаватора взорванной горной массой, сут.

Величину n_д для южных районов принимают равной 30 сут., в средней климатической зоне - 10¸15 сут., в северной - 7¸10 сут.

Определить длину блока по формуле

(39)

где L_бл - длина блока, м; n_р - число взрываемых рядов скважин (табл.24), ед.

Найти число скважин, взрываемых в одном ряду, по формуле

(40)

Расчётную величину n_скв округляют до ближайшего целого значения и по формуле (19) - (20) корректируют объём взрываемого блока.

Вычислить общий расход ВВ на блок, кг:

Q_в.б = Q_з × n_скв × n_р. (41)

Рассчитать выход горной массы с 1 м скважины, м^3:

. (42)

Найти интервал замедления, мс:

t = 1,25 × К_з × W, (43)

где К_з-коэффициент, зависящий от взрываемости пород (табл. 5).

По расчетной величине t подобрать ближайшее стандартное пиротехническое реле РП-8 из ряда 10, 20, 35, 50, 75, 100 мс.

Выбрать (табл. 24, рис. 11) схему коммутации скважинных зарядов и вычертить её в масштабе с расстановкой РП-8 (рис. 12)

Таблица 24. Условия применения различных схем коммутации

Наименования схем коммутации	Взрываемость пород	Число рядов скважин
Порядная продольными рядами	Легковзрываемые	До 3
Порядная поперечными рядами	Средневзрываемые	3-4
Порядная через скважину	Легко- и средне-взрываемые	2-5
С продольным врубом	То же	То же
С клиновым врубом	Трудновзрываемые	Не менее 4
С трапециевидным врубом	То же	То же
Диагональная	Средневзрываемые	То же

Рассчитать ширину (В, м) развала взорванной горной массы:

В = (1,5÷2.5)×h+b×(n_р – 1). (44)

Определить высоту (h_р, м) развала:

h_р = (1,0÷1,2)×h. (45)

Найти инвентарный парк буровых станков по формуле

, (46)

где А_г.м - годовая производительность по горной массе, т; П_б.г - годовая производительность бурового станка, м.