CC BY
91
© A.A. Хобта, A.A. Стафеев, 2014
УДК 622.235.3
А.А. Хобта, A.A. Стафеев
ПАРАМЕТРЫ ПРОВЕДЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК ШПУРАМИ И СКВАЖИНАМИ
Проведен комплекс исследований по определению оптимальной величины линии наименьшего сопротивления для зарядов взрывчатых веществ из аммонита № 6 ЖВ в шпурах и скважинах различных диаметров, в зависимости от размера дополнительной обнаженной поверхности. На основании полученных данных построены графические зависимости линии наименьшего сопротивления от размеров расстояния между шпурами и скважинами на плоскости проходческого забоя. Математическая обработка полученных данных позволила определить для каждого диаметра шпура и скважины ее математическое выражение для определения количества удлиненных зарядов в зависимости от сечения горных выработок и диаметра буровых коронок.
Ключевые слова: горизонтальные выработки, скважины, шпуры, линия наименьшего сопротивления, буровые колонки.
При разработке месторождений полиметаллических руд применяются системы этажно-принудительного обрушения на компенсационные камеры. Для подготовки и нарезки очистных блоков по месторождению проводят горные выработки: выпускные дучки, отрезные, вентиляционные, ходовые и блоковые восстающие, откаточные штреки и орты, а также нарезные выработки бурового горизонта и горизонта подсечки с поперечными сечениями от 1,7 м2 до 8,8 м2. Вмещающие горные породы и руды месторождения характеризуются коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова с / = 6.. .18. При таком большом диапазоне сечений выработок и крепости горных пород и руд для обеспечения нормальных величин скорости подвигания забоев горных выработок
S 100 200 400 600 800 1000
Размер обпижешюн поверхности . мм Зависимость линии наименьшего сопротивления от размеров обнаженной поверхности
во всех условиях, наиболее рациональными, являются применение схем ведения буровзрывных работ при проведении подготовительных и нарезных работ для подготовки блока, с использованием параллельных шпуров и скважин.
Для расчета количества и взаимного расположения шпуров или скважин в выработках с призматическим врубом на руднике был проведен комплекс исследований по определению оптимальной величины линии наименьшего сопротивления для зарядов взрывчатых веществ из аммонита № 6 ЖВ в шпурах и скважинах различных диаметров, в зависимости от размера дополнительной обнаженной поверхности [1].
Установление максимальной величины ЁНС производилось взрыванием скважинных и шпуровых зарядов длиной 5,0 м, расположенных перпендикулярно поверхности забоя на различном расстоянии друг от друга.
Длина заряда ВВ скважинных и шпуровых зарядов составляет 4,5 м.
Конструкция скважинного и шпурового зарядов взрывчатых веществ патронированного аммонита № 6ЖВ (эталонное ВВ) - сплошная колонка с размещением патронов-боевиков на различной глубине с коэффициентом заполнения - 0,9. Удовлетворительными считались взрывы при получении коэффициента использования скважин и шпуров не менее 0,85. Результат взрыва оценивался максимальным объемом разрушенной горной породы.
На основании полученных данных построены графические зависимости линии наименьшего сопротивления (№) от размеров расстояния между шпурами и скважинами на плоскости проходческого забоя (Ь). Графический вид зависимости представлен на рисунке.
243 7
Ряд 1. № = -213,8 + 0,951 + ; при 6Ш = 52 мм
295, 5
Ряд 2. № = -184,3 + 0,71 + 2955; при ¿ккв = 60 мм
Ряд 3. № = +135 + 0,231 + — ; при дскв = 80 мм
81
Ряд 4. № = +669,7 + 0,24Ь-— ; при с( = 100 мм
П
Найденные математические выражения зависимости № от Ь, дают результаты, близкие к получаемым в производственных условиях в диапазонах размеров обнажения от 52...100 мм до 1800...2000 мм для зарядов ВВ в шпурах диаметром 52 мм и скважинах с диаметрами 60 мм, 80 мм и 100 мм в крепких и средней крепости горных породах.
По формулам 1-4, приведенным в таблице, можно рассчитывать оптимальные расстояния между шпурами диаметром 52 мм (по формуле 1) и скважинами диаметром 60 мм, 80 мм и 100 мм (по формулам 2, 3 и 4). По приведенным формулам для данного диаметра скважин определяется оптимальная линии наименьшего сопротивления (№). Во врубе одна скважина не заряжается и является компенсационной.
В соответствии с расчетными величинами в сечении забоя горной выработки определяется достаточное количество и расположение удлиненных зарядов ВВ. В результате определяются оптимальные расстояния во врубовой части
Уравнения по вычислению линии наименьшего сопротивления с учетом диаметра заряда ВВ
№№ п/п Диаметр буровой коронки мм Математическое выражение зависимости W от Ь Коэффициент корреляции
1 52 243,7 Ш = 213,8 + 0,95L + ^0>/ П 0,83
2 60 295 5 Ш = 184,3 + 0,7Ь + П 0,81
3 80 201 Ш = +135 + 0^ + — П 0,72
4 100 81 Ш = +669,7 + 0^ -81 П 0,67
Ш - линия наименьшего сопротивления, м; L - размер обнаженной поверхности, мм; П - коэффициент использования шпуров и скважин
проходческого забоя для врубовых шпуров и скважин, а также для отбойных и контурных шпуров и скважин в оставшейся площади поперечного сечения проходческого забоя.
На рисунке представлены графические зависимости, характеризующие зависимость величины ЛНС (Ш) от размеров дополнительной обнаженной поверхности (Ь).
Из графиков видно, что размеры дополнительной обнаженной поверхности оказывает значительное влияние на величину ЛНС. При увеличении размеров дополнительного обнажения ЛНС растет тем меньше, чем меньше диаметр взрываемой скважины.
Математическая обработка полученных опытных данных, произведенная на ЭВМ по многофакторной программе, позволила установить гиперболический характер этой зависимости и определить для каждого диаметра шпура и скважины ее математическое выражение для определения количества удлиненных зарядов в зависимости от сечения горных выработок и диаметра буровых коронок, представленное в таблице.
Соответствующая математическая обработка позволила получить расчетные формулы
в горных породах с / = 11.. .12 30 2
N = 36,5 - 302 - 0,34 х d
5 (1) в горных породах с / = 17.18
44, 4
N = 48,5 - 444 - 0,34 х d
5 (2)
Для выражений (1) и (2) коэффициент корреляции равен 0,78, что показывает на достаточную степень точности для применения в производственных условиях при проектировании проведения горно-капитальных, подготовительных и нарезных выработок.
Удельный расход ВВ может быть найден нз условия вместимости 1 м каждого шпура или скважины с коэффициентом заполнения 0,9 для формирования удлиненных зарядов:
пх < Я = Рх—г~
4 , кг/м; (3)
Обшее количество взрывчатых веществ на полный проходческий цикл составит:
/-> пх < .
Обе =ахРх^— х ¡у, 3, х N 3,
(4)
Подставляя (1) и (2) в (4) получим: Для горных пород с / = 11.. .12
г> пх < .
Обе =ахРх^^~ х 1у,з. х
30, 2
36,5 - 30,2 - 0,34 х <
Б
Для горных пород с / = 17.18
Обб = а х р х х ¡уз х 48,5 - 44,4 - 0,34 х <
где а - коэффициент заполнения шпуров (скважин); р - плотность ВВ, г/см3; ¡уз - длина удлиненного заряда ВВ, м; N - количество удлиненных зарядов ВВ на всю площадь (Б) забоя проходимой горной выработки; < - диаметр удлиненных зарядов, м.
(5)
(6)
Выводы
1. Найденные математические выражения зависимости № от ^ дают результаты, близкие к получаемым в производственных условиях в диапазонах размеров обнажения от 52 100 мм до 1800 мм для зарядов взрывчатых веществ в шпурах диаметром 52 мм и скважинах с диаметрами 60 мм, 80 мм и 100 мм в крепких и средней крепости горных породах.
2. По формулам приведенных в таблице можно рассчитывать оптимальные расстояния между шпурами диаметром 52 мм и скважинами диаметром 60 мм, 80 мм и 100 мм.
3. По приведенным формулам для данного диаметра скважин определяется оптимальная линия наименьшего (№), начиная с первой скважины.
4. Получены оптимальные расстояния во врубовой части проходческого забоя для врубовых шпуров и скважин, а также для отбойных и оконтуриваюших шпуров и скважин в оставшейся площади поперечного сечения проходческого забоя.
5. Размеры дополнительной обнаженной поверхности оказывает значительное влияние на величину линии наименьшего сопротивления. При увеличении размеров дополнительного обнажения линия наименьшего сопротивления растет тем меньше, чем меньше диаметр взрываемой скважины.
6. Установлен гиперболический характер этой зависимости позволяющий определить для каждого диаметра шпура и скважины ее математическое выражение, для определения количества удлиненных зарядов, в зависимости от сечения горных выработок и диаметра буровых коронок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дубынин Н.Г., Трегубое Б.Г. Об основных параметрах проходки восстающих глубокими с кважинами. Известия высших учебных заведений // Горный журнал. -1963. - № 4.
2. Ерофеев Н.Е. и др. Параметры буровзрывных работ при проходке восстающих глубокими скважинами // Горный журнал. - 1966. - № 11.
3. Брыляков В.Е. Влияние расположения патрона-боевика в заряде на эффективность взрывных работ и количество ядовитых газов взрыва // Горный журнал. - 1967. - № 9.
4. Семенко М.М. Расположение патрона-боевика в колонковом заряде // Безо-
пасность труда в промышленности. -
1960. - № 10.
5. Баранов Л.В., Першин В.В., Муратов А.П. Технология и безопасность взрывных работ предприятиях: справочное пособие. - М.: Недра, 1993. - 237 с.
6. Баум Ф.А., Станюкевич К.П., Шахтер Б.И. Физика взрыва. - М.: Физматгиз, 1955.
7. Кристин К.А. Проходка отрезных восстающих методом секционного взрывания глубоких скважин // Горный журнал. -1959. - № 2.
8. Справочник взрывника / Под общей ред. Б.Н. Кутузова. - М.: Недра, 1988. 195 с. ЕПЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Хобта A.A. - доцент,
Стафеев A.A. - кандидат технических наук, доцент,
Сибирский государственный индустриальный университет, e-mail: rector@sibsiu.ru.
UDC 622.235.3
PARAMETERS OF TUNNELING WITH BLASTHOLE AND BOREHOLE DRILLING
Hobta A.A., Assistant Professor,
Stafeev A.A., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, Siberian State Industrial University, e-mail: rector@sibsiu.ru.
A range of studies have been carried out into the definition of optimized line of least resistance for ammonite no. 6 ZhV explosive charges in blastholes and boreholes of various diameter, depending on size of additional exposed surface. Based on the findings, the graphs of the line of least resistance as a function of spacing of blastholes and boreholes on the plane of a face are plotted. The mathematical processing of the obtained data yields mathematic expression for each diameter of a blasthole or borehole for quantifying the extended charges versus cross-section of underground openings and diameter of drill bits.
Key words: horizontal opening, boreholes, blastholes, line of least resistance, drill bits.
REFERENCES
1. Dubynin N.G., Tregubov B.G. Gornyj zhurnal, 1963, no 4.
2. Erofeev N.E. Gornyj zhurnal, 1966, no 11.
3. Bryljakov V.E. Gornyj zhurnal, 1967, no 9.
4. Semenko M.M. Bezopasnost' truda v promyshlennosti (Industrial labor safety), 1960, no 10.
5. Baranov L.V., Pershin V.V., Muratov A.P. Tehnologija i bezopasnost' vzryvnyh rabot predprijatijah: spravochnoe posobie (Technology and safety of industrial blasting: Reference aid), Moscow, Nedra, 1993, 237 p.
6. Baum F.A., Stanjukevich K.P., Shahter B.I. Fizika vzryva (Physics of explosion), Moscow, Fizmatgiz, 1955.
7. Kristin K.A. Gornyj zhurnal, 1959, no 2.
8. Spravochnik vzryvnika, pod obshhej red. B.N. Kutuzova (CKutuzov B.N. (Ed.), Shot-firer's reference aid), Moscow, Nedra, 1988, 195 p.
