Лекция № 11 Характеристика развала взорванной породы

Свойства взорванных пород, поперечная форма развала, его ширина и высота (рис. 11.1) зависят от свойств пород в массиве, величины зарядов, расположения их относительно откоса уступа и порядка взрывания.

Рисунок 11.1 Профиль и параметры развала: а, б, в, и г – при однорядном взрывании соответственно наклонных, вертикальных уменьшенных, нормальных и усиленных зарядов; д и е – при многорядном взрывании соответственно при отсутствии и наличии подпорной стенки; Нр. м. п. с.и Вм. п. с.- высота и ширина развала при многорядном взрывании с подпорной стенкой.

Ширина развала (м) приближенно может быть определена по формулам:

- при однорядном мгновенном взрывании (рис. 11.1, а, б, в, г)

Во Кв Кβ , (11.1)

где Кв – коэффициент, характеризующий взрываемость породы (Кв = 2, 2.5, 3 соответственно для легко- , средне- и трудновзрываемых пород); Кβ – коэффициент, учитывающий угол наклона скважин β к горизонту;

Кβ 1+ 0.5 sin2(π/2 - ); (11.2)

- при многорядном короткозамедленном взрывании без подпорной стенки (рис. 11.1, д)

Вм Кз Во + (n – 1)b,

где b – расстояние между рядами скважин, м; n – число рядов скважин; Кз – коэффициент дальности отброса взорванной породы, зависящий от величины интервала замедления; его значения приведены ниже.

Время замедления взрывов между рядами зарядов

, мс ..................................... 0 10 25 50 75 и более

Кз ..................................... 1 0.95 0.9 0.85 0.8

При порядной схеме взрывания для любых величина Кз = 1.

При многорядном взрывании с подпорной стенкой (рис. 11.1, е) ширина развала существенно сокращается, а высота его увеличивается.

При однорядном взрывании степень связности взорванных пород, форма, ширина и высота развала зависят в первую очередь от цели взрыва. При взрывании его на сотрясание массива (qф>qп) вся взорванная порода связно-сыпучая (Кр = 1.2-1.3) или связная (Кр = 1.03—1.1); развал не имеет четко выраженного откоса (см. рис. 11.1 б). При взрывании пород на дробление вертикальными скважинными нормальными зарядами (qф = qп) развал имеет форму близкую к треугольной (см. рис. 11.1, в), а при наклонных и вертикальных усиленных зарядах (qф>qп) – трапецевидную (см. рис. 11.1, а и г). Длина верхнего основания трапецевидного профиля Р 0.3( Во – W) + 3.5 м. В отброшенной части развала взорванная порода сыпучая (Кр = 1.4-1.6), а в пределах взрываемого блока связно-сыпучая. Для отброшенной части развала характерен увеличенный выход крупных кусков.

Таблица 11.1 Ориентировочные значения высоты и ширины развала при однорядном взрывании пород (по данным треста «Союзвзрывпром»)

Высота развала (м) при однорядном взрывании:

- вертикальных нормальных скважинных зарядов

Н`р.о = 2НуШв.б Кр/ Во = 2НуWКр/Во; (11.3)

- наклонных нормальных и вертикальных усиленных скважинных зарядов

Н``р.о = 2НуWКр/(Во+Р). (11.4)

Данные о взаимосвязи высоты и ширины развала при однорядном взрывании нормальных скважинных зарядов приведены в таблице 11.1; обычно Нр.о = (0.5—0.8)Ну.

Таким образом, при однорядном взрывании регулирование ширины и высоты развала достигается за счет изменения величин qф,W, ℓз; возможность их изменения зависит от взрываемости пород в массиве и требуемой кусковатости взорванных пород.

При многорядном взрывании без подпорной стенки коэффициент разрыхления взорванных пород изменяется по ширине взрываемого блока: для первого ряда скважин он соответствует величине Кр при однорядном взрывании, для второго и третьего рядов величина Кр по сравнению с величиной при однорядном взрывании уменьшается на 8-10%, для четвертого-пятого рядов – на 12-15%, для шестого-восьмого рядов – на 20-30%. Взрывание пород в зажатой среде (с подпорной стенкой, сдвоенных уступов и др.) ведет к уменьшению коэффициента разрыхления в нижней части развала до Кр` = 1.12-1.2, а в верхней части развала КР` = 1.3-1.5.

Высота развала при многорядном взрывании без подпорной стенки, когда n = 2—3 и правильно выбрана схема коммутации зарядов и интервалы замедления, не превышает высоты уступа [ Нр.м = (0.6—1) Ну]. При увеличении числа рядов скважин высота развала в средней и тыльной го частях превышает высоту уступа на 5—30%, а при взрывании в зажатой среде – на 15—40%.

Помимо изменения числа рядов скважин регулировать высоту развала можно изменением направления (очередности) короткозамедленного взрывания, что достигается путем использования соответствующих схем коммутации зарядов, а также изменением интервала замедления между рядами или группами зарядов.

2. Особенности других методов взрывания

Метод котловых зарядов используется обычно в полускальных легковзрываемых породах на угольных карьерах, когда стремятся сократить объем бурения, располагая на высоких уступах скважины небольшого диаметра по достаточно редкой сетке. В этих случаях проектный заряд ВВ не может быть размещен в виде удлиненного скважинного заряда (см. 9.2). Для его размещения на уровне подошвы уступа взрывом одного-двух прострелочных зарядов создают «котел». Чем прочнее порода, тем меньше ее простреливаемость (ППР), измеряемая объемом котла (дм³) на 1 кг ВВ; для глин ППР равна 100, для слабых известняков – 8-10, для скальных пород – 1-3. Метод применяется также для взрывания труднобуримых пород при термическом бурении и использовании механических расширителей.

Расчет котловых зарядов аналогичен расчету скважинных зарядов. При этом заданными величинами являются объем взрыва Vз, величина qп и возможный объем «котла» Vк= Qз.к/∆, дм³ (Qз.к – масса котлового заряда, кг; ∆ - плотность заряжания ВВ, кг/дм³).

Для определения Qз.к пользуются также формулой акад. Н.В. Мельникова:

Q = qпW³ [(W+1)/2W] ^3/2 .

Метод шпуровых зарядов. Величина заряда и другие параметры взрывания определяются также, как при скважинных зарядах. При рыхлении сезонной мерзлоты шпуры бурят глубиной (0.85-0.9) hм (hм – мощность мерзлого слоя), чтобы избежать простреливания в талую породу. Проектный расход аммонита №6ЖВ для мерзлых глинистых пород составляет 0.8 - 1 кг/м³, для растительных и песчаных грунтов 0.4-0.6 кг/м³ .

При отбойке шпуровыми зарядами штучных блоков для изготовления тесаных и полированных изделий, не допускается наличия даже волосных трещин или «ожогов» (переизмельчение в ближайшей зоне взрыва на контакте с зарядом), взрывание производится дымным порохом или порохоподобными аммиачно-селитренными ВВ при трех открытых поверхностях. В породах с направленной трещиноватостью или кливажом обычно бурят шпуры по требуемой линии отрыва на расстоянии руг от друга 0.8-1 м. Удельный расход дымного пороха для отрыва и смещения блоков qп = 0.05—0.3 кг/м³ . забойка шпура должна быть тщательной: на порох накладывается бумажный пыж, затем один-два глиняных пыжа, а остальная часть шпура заполняется буровой мелочью. В очень прочных породах расстояние между шпурами должно быть уменьшено.

Взрывание на выброс камерными зарядами (рис. 11.2) различается по направлению (двух- и односторонний выброс) и расположению зарядов (одно- и многорядное)

Рисунок 11.2 Схемы взрывания камерными зарядами ВВ на двусторонний (а) и односторонний (б) выброс:

Lв – ширина воронки выброса; Qз ,Qз1 .Qз2 – масса зарядов выброса

Масса камерных зарядов выброса (кг) (по М. М. Борескову)

Qз.км = qвW(0.6n³ + 0.4), (11.5) где q_в – проектный расход ВВ при взрывах на выброс, кг/м³ (обычно q_в = 1.5—2.5 кг/м³); W – л. н. с., т. е. расстояние от центра заряда до свободной поверхности, м; n_в – показатель действия взрыва (n_в = 2-3).

Формула (11.5) справедлива при W 25 м. При W> 25 м в формулу (11.5) вводится поправка (по Г. Н. Покровскому).

Qз.км =q_вW³ (0/6n³_в + 0.4) (11.6)

Расстояние между зарядами и рядами (м)

а = 0.5W(n_в + 1) (11.7)

Ширина выемки поверху (м), получаемая при взрывании на выброс

Lв =2n_в W +а (m- 1) (11.8) где m – число рядов зарядов.

Ширина выемки понизу

Lн = а (m- 1). (11.9)

При направленном одностороннем выбросе n_в для зарядов ряда, удаленного от направления выброса, должна быть на 0.5 больше величины n_в для ближайшего ряда.