Метод скважинных зарядов

Взрывание скважинными зарядами на карьерах является ос­новным способом взрывной подготовки скальных горных пород к выемке и последующей переработке. Основные схемы распо­ложения вертикальных скважин обычных, котловых и с расши­рением заряжаемой части с помощью механических расширите­лей или огнеструйных горелок показаны на рисунке 8.2.

I - однорядная; II - с механическим или огневым расширением; III - котловая;

IY - многорядная; Y - многорядная с расширением; YI - многорядная с взрыванием на подпорную стенку; YII - каскадная; YIII - каскадная с расширением; IX - многоуступная; X - многоуступная с расширением

Рисунок 8.2 - Схемы расположения вертикальных скважин на уступе

Параметры расположения скважин. При методе скважинных зарядов во взрываемом массиве бурят вертикальные или наклон­ные скважины диаметром 80—320 мм, глубиной 5—20 м и более. Этот метод в настоящее время наиболее широко применяется на карьерах, в транспортном и гидротехническом строительстве.

На уступе скважины можно располагать в один (однорядное взрывание), в два и более рядов (многорядное взрывание) в зави­симости от параметров погрузочного оборудования, и принятой технологии работ.

Параметры расположения скважин на карьерах характеризуются следующими величинами (рисунок 8.1): d_з — диаметр сква­жины (заряда), мм; Н — высота уступа, м; W — сопротивление по подошве (СПП), м; а — расстояние между скважинами, м; b — расстояние между рядами, м; С ≥ З м — безопасное расстояние от оси скважины до верхней бровки уступа; l_з — длина заряда, м; l_п — длина перебура, м; l_заб — длина забойки, м; L — глубина скважины, м; α — угол откоса уступа.

При расчете параметров расположения скважинных зарядов на уступе в первую очередь определяют величину СПП для сква­жин, обеспечивающую хорошую проработку подошвы уступа и заданную степень дробления пород.

Угол откоса уступов обычно составляет 65—70 %, а потому сопротивление взрыву в нижней части вертикально пробуренной скважины больше, чем в верхней. Минимальное безопасное состояние по условиям бурения СПП определяется по формуле

. (8.1)

Практически значения СПП принимаются в пределах 25-35 d_з.

Для усиления действия взрыва заряда на уровне подошвы уступа скважины бурят с перебуром, т. е. на глубину, большую высоты уступа. Глубина перебура скважин обычно составляет 0,1—0,2 высоты уступа или 10—15 d_з и уточняется на основе ана­лиза результатов предыдущих взрывов. При трудновзрываемых породах в перебуре скважин целесообразно разместить заряд более мощного ВВ. Если на уровне подошвы уступа имеются ясно выраженные горизонтальные плоскости напластования или мяг­кие прослойки, то перебур скважин не делается. При наличии в подошве мягких пород скважины не добуриваются до подошвы уступа на 0,5—1 м.

Масса заряда скважины первого ряда определяется по формуле

, (8.2)

где q - удельный расход ВВ, кг/м³.

Удельный расход ВВ определяется расчетным способом или из справочников и уточняется на основании анализа и обобщения предыдущих взрывов.

Масса заряда для скважин второго и последующих рядов обы­чно увеличивается на 10—20 % по сравнению с массой заряда скважин первого ряда. Окончательно масса заряда уточняется опытными взрывами.

Максимальная величина заряда, которая может быть размещена в скважине, определяется по формуле

, (8.3)

где р - вместимость 1 м скважины, кг/м.

Длина забойки обычно принимается равной 25-30 d_з.

Вместимость скважины зависит от плотности заряжания и коэффициента разбуривания породы (увеличение диаметра скважины по сравнению с диаметром бурильного инструмента).

Плотность заряжания можно повысить применяя механизированное заряжание скважин.

Если в скважине невозможно разместить требуемый заряд, то следует увеличить ее диаметр.

Заряды рассредоточивают забойкой или воздушными проме­жутками. Взрывание должно обеспечить определенную степень дробления взорванной горной массы.

8.3 Метод камерных зарядов

При этом методе взрывание производится сосредоточенными зарядами большой величины (от нескольких до сотен и тысяч тонн), которые помещаются в специальные выработки (камеры), объем их соответствует объему установленных расчетом зарядов ВВ. Для этого в массиве проходят вертикальные шурфы или горизонтальные штольни и в их конце или в ответвлениях сооружают камеры, рисунок 8.3.

Рисунок 8.3 - Схема размещения камерных зарядов при

взрывании с помощью шурфов (а) и штолен (б)

Подготовительные выработки проходят обычно Т- или Г-образной формы, чтобы затруднить выброс из камеры газов при взрыве и максимально использовать энергию ВВ для разрушения |и перемещения массива. Площадь сечения подводящих выработок принимается минимальной, но не менее 1,2 м² для штолен и 1 м² для шурфов.

При наличии притока воды вдоль стенок выработок устраиваются водоотливные канавки, а шурфы заканчиваются водосборни­ками (зумпфами). При этом штольни проходят с подъемом 1—2° для лучшего оттока воды.

Целесообразность подготовки взрыва с помощью штолен или шурфов определяется рельефом места взрыва и технико-экономи­ческим расчетом. Метод камерных зарядов применяется для об­рушения и перемещения больших объемов скальных и мягких горных пород взрывами на сброс и выброс в гидротехническом, дорожном и мелиоративном строительстве, а также для образования раз­личных выемок глубиной до 20 м и более.

На карьерах камерные заряды применяются редко при высоте уступа не менее 15 м и при невозможности бурения взрывных скважин из-за неровной поверхности верхней площадки уступа.

К достоинствам взрывов камерных зарядов относится возможность отбойки больших объемов породы при сложном рельефе местности. Недостатки взрывания камерными зарядами: худшее дробление массива и большая трудоемкость подготовительных работ.