Лекция № 9 Параметры взрываемых скважин и конструкции зарядов

<16 17 181920 21 22 >

К основным параметрам скважин (рис. 9.1) относятся глубина, диаметр и угол наклона скважины. От этих параметров, а также от типа и плотности ВВ, размеров сетки скважин на уступе и порядка взрывания зависит масса заряда, вместимость одного метра скважины, выход взорванной породы с 1 м скважины и конструкции заряда.

Рисунок 9.1 Параметры скважинного заряда; Рисунок 9.2 График зависимости радиуса

зоны регулируемого дробления Rд от диаметра скважины dс 1 и 2 соответственно легко и труднобуримые породы

Глубина скважины Lс (м) определяется высотой взрываемого уступа Ну, углом наклона скважины к горизонту и величины перебура скважины ℓп ниже отметки подошвы уступа:

Lс = Ну/sin + ℓп.

По величине угла различают горизонтальные, наклонные и вертикальные скважины.

В настоящее время в основном применяют вертикальные скважины. Горизонтально расположенные взрывные скважины ( = 0) не нашли пока распространения на карьерах

и используются в частных случаях. Наклонные скважины бурят под углом 60° 85°; при <60° весьма затруднительно ручное заряжание скважин россыпными ВВ. При взрывании наклонных скважинных зарядов, когда β = α, где α – угол откоса уступа, сопротивление породы взрыванию постоянно по высоте уступа, отрыв пород происходит, как правило, по линии скважин, улучшается степень дробления, хорошо прорабатывается подошва уступа, расход ВВ может быть снижен на 5-7%.

Перебур скважины (м) необходим для качественного разрушения пород в подошве уступа и должен составлять

ℓп = (10-15) dс,

где dс – диаметр скважины, м.

Перебур скважины ведет к увеличению объема бурения, нарушению кровли нижнего уступа, вследствии чего в легковзрываемых породах его принимают минимальным. В трудновзрываемых породах при использовании многорядного короткозамедленного взрывания иногда ℓп>15dск. Перебур скважины не производят или даже ее не добуривают до подошвы уступа, если нижележащий уступ представлен пластом полезного ископаемого или пластичными породами.

Длина заряда в скважине ℓвв должна быть максимальной, это улучшает дробление пород. Конструкция заряда при увеличении диаметра скважины ведет к увеличению кусковатости взорванной породы, выхода негабарита и объема переизмельчаемой породы вблизи заряда.

Забойка скважины должна быть плотной, ее длина ℓз (м) – достаточной для предотвращения утечек продуктов взрыва, выброса породы и образования сильной ударной воздушной волны. В то же время ℓз ограничивается по условию возможного удаления заряда ВВ от кровли уступа и размерами зоны нерегулируемого дробления. Обычно

ℓз =(20-35) dс.

Верхний предел относится к чрезвычайно трещиноватым, а нижний – к практически монолитным трудновзрываемым породам. В качестве материала для забойки применяется буровая мелочь, песок, щебень, хвосты обогатительных фабрик с размерами частиц не более 50 мм.

Длина заряда ВВ (м)

ℓвв = Lc - ℓз (0.6—0.85) Lc (0,65—1,0) Ну.

Диаметр скважины должен обеспечивать размещение требуемого заряда ВВ для разрушения заданного объема породы при установленной его длине ℓвв, а также возможно большую зону регулируемого дробления заряда (рис. 9.2). При расчетах диаметра скважины необходимо учитывать расстояние от центра заряда до открытой поверхности, т.е. линию наименьшего сопротивления (л.н.с.) ℓл.н.с.. От диаметра скважины (дм) зависит ее вместимость (кг/м):

Р =7.85d²c∆,

где ∆ - плотность заряжания ВВ в скважине, кг/дм³.

При ручном и механизированном заряжании величина ∆ соответственно равна 0.9 и 1 кг/дм³, а при применении водосодержащих ВВ ∆ = 1.4 и 1.6 кг/дм³ для ручного и механизированного заряжания.

Для определенного вида бурового оборудования и инструмента диаметр скважины является обычно заданной величиной, и применительно к нему и проектному удельному расходу ВВ устанавливают массу заряда и объем породы, подлежащий взрыванию.

Конструктивно скважинный заряд ВВ может быть сплошным или рассредоточенным (рис. 9.2). У последнего основной заряд расположен в нижней части, а один-два дополнительных заряда – в средней и верхней частях скважины, что позволяет уменьшить размеры зоны нерегулируемого дробления и выход негабаритных кусков, особенно в крупноблочных породах.

Рисунок 9.2 Конструкции скважинных зарядов: а – сплошной колонковый; б – рассредоточенный инертной забойкой; в – рассредоточенный воздушным промежутком; 1 и 2 – основной и вспомогательные заряды ВВ соответственно; 3 – забойка; 4 – воздушный промежуток.

В породах легковзрываемых и средней трудности взрывания, когда величина заряда не лимитируется диаметром скважины, используется рассредоточенный заряд с оставлением между отдельными частями его воздушных промежутков, что позволяет добиться увеличения дробления. В нижней части скважины размещают 65-75% заряда; здесь лучше использовать плотные ВВ. Верхний заряд также может рассредоточиваться. Воздушные промежутки создаются только по длине скважины. Кольцевые зазоры (по диаметру) снижают дробящее действие взрыва.

Количество частей заряда и длина воздушных промежутков зависит от минимально допустимой длины забойки, которая в этом случае может быть уменьшена на 20-30%. Обычно длина воздушного промежутка принимается в пределах (0.15—0.40) ℓвв; меньшее значение принимается для более прочных пород. Трудности в применении рассредоточенных зарядов возникают при механизированном заряжании скважин.

9.2 Расположение и порядок взрывания скважинных зарядов

Взрывание пород каждого уступа производят отдельными блоками шириной Шв.б и длиной Lв.б. Объем (м³) одновременно взрываемого блока

Vв.б = Ну Шв.б Lв.б.

Величина Vв.б устанавливается в строгом соответствии с принятой технологией открытых горных работ, размерами рабочих и нерабочих площадок, взаимным расположением уступов, условиями безопасности и зависит от масштаба и принятой организации горных работ, а также от свойств пород и необходимости их разделения по видам и сортам.

Расположение скважин в пределах взрываемого блока может быть однорядным или многорядным (рис. 9.3 и 9.4). Параметрами серии взрываемых зарядов при их однорядном расположении является расстояние а между скважинами в ряду, а при многорядном – расстояние между скважинами а, между рядами б и число рядов n.

Рисунок 9.3 Схема расположения Рисунок 9.4 Схемы расположения взрывных скважин

группы скважинных зарядов на уступе: а – однорядная; б и в многорядные на уступе: с – расстояние от соответственно по прямоугольной и косоугольной бровки уступа до оси скважины (шахматной) сетке. ау – угол откоса уступа

Горизонтальное расстояние от оси скважин до нижней бровки уступа W называется сопротивлением по подошве уступа.

Отношение m = α/W называют коэффициентом сближения скважин; для второго и последующего рядов скважин m` = α/b.

Величины α и b должны обеспечить равномерное распределение зарядов во взрываемом блоке. Они зависят от взрываемости пород, анизотропии массива, требуемой кусковатости, высоты уступа, диаметра скважин и схемы взрывания.

Выбор одно- или многорядного расположения скважин на уступе определяется технологическими ограничениями и зависит от порядка взрывания, определяющего последовательность взрыва отдельных зарядов ВВ во времени. Порядок взрывания влияет на качество дробления, проработку подошвы уступа и форму развала взорванной породы. Порядок взрывания может быть мгновенным, когда все заряды взрываются одновременно, замедленным( >0.25 с) и короткозамедленным (КЗВ), когда интервалы между взрывами отдельных зарядов измеряется миллисекундами ( = 0.015—0.25 с). По правилам безопасности замедленное взрывание на карьерах не допускается из-за опасности подбоя соседних скважин.

При мгновенном многорядном взрывании основное действие зарядов скважин первого ряда направлено в сторону откоса уступа, а зарядов следующих рядов – вверх; в связи с этим подошва уступа плохо прорабатывается. Сближение рядов скважин и увеличение расхода ВВ ведут к повышенному разлету кусков, выбросу породы на верхнюю площадку уступа, большим заколам массива, широким развалам и сильному сейсмическому эффекту. Это обуславливает в большинстве случаев неэффективность мгновенного многорядного взрывания и ограниченное его применение.

Увеличение действия волн напряжений на массив и создание дополнительных открытых поверхностей для смежных зарядов при КЗВ даже одного ряда скважинных зарядов позволяет существенно улучшить показатели взрывных работ по сравнению с мгновенным взрыванием: повышает равномерность дробления, уменьшается нарушенность массива от предыдущего взрыва, снижается выход негабарита, уменьшается расход ВВ на 10-15 % и ширина развала в 1.2-1.3 раза.

Вместе с тем однорядное КЗВ не может обеспечить существенное уменьшение выхода негабарита и большой объем взрыва. Поэтому оно применяется при небольшом объеме работ, узких рабочих площадках уступов, недопустимости переизмельчения полезного ископаемого.

Многорядное КЗВ по сравнению с однорядным существенно улучшает качество взрыва, в том числе за счет соударения отдельных кусков и резкого сокращения относительного объема зоны нерегулируемого дробления. Многорядное КЗВ позволяет сократить число массовых взрывов и создать большой запас взорванной породы, повысить производительность экскаваторов (до 30%) и буровых станков (15-20%). При этом легче достигаются разделение во времени буровых, взрывных и выемочно-погрузочных работ и их концентрации в пространстве.

Число рядов скважин ограничивается величиной Шв.б и допустимой высотой развала. Перебур скважин второго и последующих рядов уменьшается на 0.5- 1.5 м или оставляют равным перебуру скважин первого ряда. Длина забойки при этом не изменяется.

При КЗВ важно правильно определить интервал замедления. При его увеличении уменьшается ширина развала, но может произойти подбой смежных скважин. Ориентировочно интервал замедления (мс) при однорядном взрывании

= КW,

где К – коэффициент, зависящий от взрываемости породы, мс/м (для трудновзрываемых пород К = 1.5—2.5; для среневзрываемых К = 3—4; для легковзрываемых К = 5—6).

При многорядном взрывании интервал замедления увеличивается на 25%.

Порядок КЗВ в пространстве реализуется выбором схем взрывания.

При однорядном КЗВ основными схемами коммутации зарядов являются: через скважину, волновая, последовательная, с одно- и двусторонним врубом. Схема коммутации через скважину эффективна в легковзрываемых породах, волновая и последовательные используются в средневзрываемых породах, а врубовые схемы целесообразны при трудновзрываемых породах.

Основные схемы многорядного КЗВ – порядные и врубовые.

Рисунок 9.5 Схемы коммутации зарядов ВВ при многорядном короткозамедленном взрывании:

1-21 – порядок взрывания серий зарядов.

Порядные схемы (рис. 9.5, а) имеют интервалы замедления между смежными рядами = 25-75 мс. При >25 мс затрудняется проработка подошвы и и наблюдаются выбросы породы на верхнюю площадку уступа. Схемы просты и целесообразны при взрывании пород хрупких (известняки, доломиты), мелкотрещиноватых, слабых (аргиллиты, алевролиты) и др., при завышенных величинах W и b, а также взрывании полезного ископаемого без переизмельчения; n 3.

Врубовые схемы более совершенны, так как ведут к образованию дополнительных открытых поверхностей, в ряде случаев – к дополнительному соударению разлетающихся кусков и направленному формированию развала.

Схемы с продольным врубом широко применяются при проведении траншей, а также на уступах для уменьшения ширины развала, что достигается удалением врубового ряда от их верхней бровки (рис. 9.5, б). Перебур скважин врубового ряда на 1-2 м больше. Схемы обеспечивают качественное дробление, но характеризуются выбросом породы в сторону массива, недостаточной проработкой подошвы и увеличением сейсмического действия взрыва.

Схемы с поперечным (торцевым) врубом обеспечивают сокращение ширины развала на 20-30% за счет направления действия взрыва в сторону торца уступа (прямой торцевой торцевой вруб, рис 9.5, в), а также встречное движение и соударение породных кусков при взрыве (клиновые и трапецевидные схемы, рис. 9.5, г, д). Последние схемы применяют в трудно- и весьма трудновзрываемых породах.

Диагональные схемы (рис. 9.5, е), особенно пологие, позволяют резко уменьшить фактическую величину линии наименьшего сопротивления зарядов смежных рядов скважин и соответственно улучшить дробление.

Для улучшения дробления породы может применяться также взрывание с внутрискважинными замедлениями путем последовательного инициирования рассредоточенных частей скважинного заряда, начиная снизу или сверху (рис. 9.6). Разделение общего заряда на верхнюю и нижнюю части целесообразно в отношении 1 : 2. Длина промежутка между ними, заполняемого забойкой, составляет (0.6—0.8) ℓввн нижней части заряда. При применении схемы требуется специальнве средства инициирования (си), не вызывающие детонации заряда в скважине, а инициирующее только промежуточный детонатор.

Рисунок 9.6 Схема взрывания рассредоточенного заряда ВВ

с внутрискважинным замедлением:

І, 2 – последовательность инициирования зарядов; 1- боевик; 2 – КЗДШ;

3 – защитный шланг

<16 17 181920 21 22 >

Дата добавления: 2016-10-07; просмотров: 12644;