Лекция 15 КЛАССИФИКАЦИЯ ВРУБОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК Врубовые шпуры взрывают первыми, они работают в наиболее трудных условиях – при одной обнаженной поверхности. От глубины и размеров образованной при взрыве врубовых шпуров полости зависит величина уходки всего комплекта шпуров. Все врубы можно разделить на три основные группы: наклонные, прямые и комбинированные. Наклонные врубы образуют шпуры, пробуренные наклонно к плоскости забоя выработки. Принцип работы шпура наклонного вруба показан на рисунке. Схема работы шпура наклонного вруба 1 W 1 20 W 2 Разрушение горных пород взрывом, 2010 1
Угол наклона шпуров к плоскости забоя зависит от крепости пород и составляет обычно 55 - 75 , уменьшаясь с увеличением коэффициента крепости пород. Общим достоинством наклонных врубов является простота разметки шпуров и обуривания забоя, а также уменьшение объема буровых работ по сравнению с прямыми врубами. Основной недостаток – длина шпуров ограничивается размерами выработки. а б в г д Конструкции двухсторонних наклонных врубов: а – вертикальный клиновой; б – горизонтальный клиновой; в – двойной вертикальный клиновой; г – пирамидальный; д - Х- образный ( «ножницы» ) Разрушение горных пород взрывом, 2010 2
Наибольшее распространение при проведении горизонтальных капитальных и подготовительных выработок с применением переносных перфораторов и буровых кареток получил вертикальный клиновой вруб, доля которого на многих рудниках составляет до 70 -90 %. Пары смежных шпуровых зарядов инициируют одновременно. Глубина комплекта шпуров в выработках сечением 10 -15 м 2 обычно не превышает 1, 5 -1, 8 м, так как ширина выработок не позволяет выдерживать требуемый угол наклона врубовых шпуров к плоскости забоя. В выработках большого поперечного сечения с целью увеличения длины уходки может применяться двойной клиновой вруб, что позволяет полнее использовать возможности современной буровой техники. В выработках относительно большой высоты и малой ширины может применяться горизонтальный клиновой вруб. При проведении выработок малого поперечного сечения (менее 4 м 2) в крепких породах рационально применение пирамидального вруба. В подготовительных и очистных выработках (4 -6 м 2) применении бурильных установок на распорных колонках может использоваться вруб «ножницы» . Разрушение горных пород взрывом, 2010 3
Односторонние наклонные врубы наиболее эффективно использовать при наличии кливажа главным образом в нижней части забоев. а б г в Конструкции односторонних наклонных врубов: а – боковой; б – нижний; в – верхний; г – веерный Разрушение горных пород взрывом, 2010 4
Прямые врубы образуют шпуры, пробуренные параллельно другу и перпендикулярно поверхности забоя выработки. По принципу работы зарядов ВВ прямые врубы можно разделить на две группы. В разрушающих прямых врубах заряды ВВ работают в направлении предварительно созданной буровой полости (шпура, скважины или группы скважин). По мере работы зарядов ВВ врубовая полость последовательно расширяется до необходимых размеров ( 1 м 2). Рассмотрим несколько наиболее распространенных конструкций прямых врубов, работающих по принципу последовательного расширения незаряжаемой буровой полости. а 5 2 1 4 3 в б 2 3 1 1 3 6 4 2 1 2 6 3 Конструкции прямых врубов: а – спиральный; б – двойной спиральный; в – «Коромант» Разрушение горных пород взрывом, 2010 5
В спиральном врубе заряжаемые врубовые шпуры взрывают последовательно с интервалами времени, обеспечивающими разрушение породных перемычек между полостью и зарядами и выбрасывание разрушенной породы из врубовой полости. Диаметр незаряжаемой центральной полости должен приниматься не менее 1, 5 диаметров заряжаемых шпуров. Это необходимо для предотвращения «запрессовки» вновь образованной полости разрушенной породой, которая может уплотнятся в ней до плотности, близкой к плотности нетронутого массива горных пород. Первый заряжаемый шпур в зависимости от горнотехнических условий располагается на расстоянии 100 -150 мм от первоначальной полости. При взрыве первого шпура в результате разрушения породной перемычки должна образоваться полость увеличенных размеров, на которую затем взрывают заряд второго врубового шпура, располагаемого на расстоянии ориентировочно 0, 7 -0, 8 ширины образованной полости. Разрушение горных пород взрывом, 2010 6
Количество шпуров во врубе в зависимости от свойств взрываемых пород обычно изменяется от 5 до 9. Если при взрыве одного из шпуров не произойдет образование новой полости увеличенных размеров, то последующие врубовые шпуры будут работать на плоскость забоя ( «простреляют» ). В наиболее сложных условиях (минимальная величина пробивного расстояния) работает первый врубовый заряд. Величина отклонения при бурении параллельных шпуров даже при использовании современного бурового оборудования составляет 20 – 40 мм на метр шпура. Поэтому для получения удовлетворительных результатов требуется высокая точность разметки шпуров и обуривания вруба, особенно первых врубовых шпуров. 800 Предельное пробивное расстояние W, мм 600 Зависимость предельного пробивного расстояния шпурового заряда от ширины полости 400 200 0 0 200 400 600 800 Ширина свободной поверхности (полости) Z, мм Разрушение горных пород взрывом, 2010 7
Несколько иной подход реализован в конструкциях призматических врубов с компенсационными полостями. 3 2 3 1 2 4 4 1 3 2 3 4 5 3 4 1 прямых 1 2 6 4 5 Конструкции прямых призматических врубов Разрушение горных пород взрывом, 2010 8
Идея заключается в том, чтобы зону врубовой полости насытить необходимым компенсационным объемом, образованным компенсационными скважинами, рядом с которыми в пределах пробивных расстояний располагают заряжаемые врубовые шпуры. Здесь также используется принцип дублирования с целью компенсации неточности при бурении. Диаметр и количество компенсационных скважин изменяются, соответственно, с 42 до 105 мм и от одной до трех по мере увеличения глубины шпуров с 2 до 5 м. Одним из вариантов повышения эффективности прямых разрушающих врубов являются конструкции с применением донных зарядов, обеспечивающих очистку врубовой полости на первом этапе ее образования. Разрушение горных пород взрывом, 2010 9
1 3 4 2 Схема прямого вруба с донным зарядом: 1 – заряд врубовых шпуров; 2 – донный заряд; 3 – врубовая полость; 4 – разрушенная порода Донный заряд величиной до 1 кг размещается в перебуре (глубиной до 0, 5 м) компенсационной полости и взрывается в наиболее благоприятный момент, когда разрушенная порода при взрыве первых врубовых шпуров еще находится внутри врубовй полости во взвешенном состоянии. Применение донных зарядов целесообразно в трудновзрываемых породах и в глубоких врубах. Разрушение горных пород взрывом, 2010 10
На ряде горных предприятий нашли применение прямые щелевые врубы различных конструкций. Основным элементом такого вруба является вертикальная или горизонтальная щель, образованная при взрыве врубовых шпуров, которые работают на смежные «холостые» шпуры и взрываются одновременно. Вертикальный щелевой вруб Во вторую очередь последовательно взрывают на образованную свободную поверхность боковые врубовые шпуры для образования врубовой полости необходимых размеров. К недостаткам такой конструкции относят увеличение интенсивности ударных воздушных волн и дальности разлета породы в результате взрыва зарядов во врубовых шпурах. Разрушение горных пород взрывом, 2010 11
В отрывающих прямых врубах заряды ВВ работают в направлении поверхности забоя выработки. В конструкциях таких врубов используют принцип воронкообразования. 1 3 2 Схема воронкообразования: 1 – заряжаемый шпур (скважина); 2 – воронка взрыва; 3 – зона камуфлета Разрушение горных пород взрывом, 2010 12
При взрыве цилиндрического заряда, расположенного перпендикулярно свободной поверхности, образуется воронка в форме конуса. Причем глубина воронки зависит прежде всего от диаметра заряда и независимо от длины заряда ВВ глубина воронки при взрывании в крепких скальных массивах не превышает 10 -12 диаметров заряда. Таким образом, увеличение длины образованной при взрыве врубовой полости может быть обеспечено либо за счет применения полости увеличенного диаметра (скважины), либо за счет применения комплекта сближенных шпуров, взрываемых одновременно. Такой принцип реализован в конструкциях прямых отрывающих врубов. а б в Конструкции прямых отрывающих врубов: а – призматический; б – призматический с центральным заряжаемым шпуром; в – двойной призматический Разрушение горных пород взрывом, 2010 13
Первые две конструкции отрывающих врубов (рис. а, б) применяют при глубине шпуров до 2 м. Количество шпуров изменяется от 4 до 6. Врубовые шпуры обычно взрывают одновременно. Для повышения эффекта работы шпуры заряжают с максимальной плотностью и применением забойки. При увеличенной длине заходки применяют двойной призматический вруб. Первыми взрывают шпуры, образующие внутреннюю призму. Длина этих шпуров составляет 50 -70 % от длины шпуров во внешней призме. Такие врубы получили название шагающих. Ниже представлена еще одна конструкция отрывающих врубов – прямой призматический вруб с запрессовкой. Заряды ВВ Прямой призматический вруб с запрессовкой Первыми взрывают заряды в коротких шпурах с целью создания плотной запрессовки устьев основных шпуров разрушенной и уплотненной породой. В результате эффективность работы основных (длинных) шпуров вруба, работающих в условиях полного зажима, увеличивается. Разрушение горных пород взрывом, 2010 14
Прямые врубы используют главным образом при проведении горизонтальных выработок относительно небольших площадей сечений (до 10 м 2), а также применении заходок длиной до 3 -4 м и более. В качестве недостатков прямых врубов следует отметить увеличение количества врубовых шпуров и удельного расхода ВВ, высокие требования к точности обуривания вруба. В качестве комбинированного вруба наиболее широкое распространение получил клино-щелевой вруб. Вертикальная щель, которая образуется при взрыве прямых шпуров, создавая дополнительную свободную поверхность позволяет увеличить угол наклона шпуров к плоскости забоя, а значит увеличить и длину заходки. Клино-щелевой вруб Разрушение горных пород взрывом, 2010 15
Скачать презентацию Лекция 15 КЛАССИФИКАЦИЯ ВРУБОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК
Тема 15_РГПВ.ppt