книги из ГПНТБ / Совершенствование контурного взрывания при проходке вертикальных стволов экспресс-информация механизаторам подготовительных работ

1. Определяется

площадь

<$*/

Для радиуса 2 i по форму-

Si - 2/ У

Zf - (X

-a)z dx +2J ш]/г1+х*йх ■

1Б)

-г,+а

*£

Значение ОС

находится

по формуле

zi -г! +аг

х -----—

25— ---------

Результаты определения площадей Si

при различных зна­

чениях радиусов

Zi

сведены в

табл. 2.

При вычислениях

приняты постоянные данные

0L

= 7 мм,

2з= 14 мм,

2ш =

= 21 мм.

Давление взрывных газов

Pi

в зависимости

от объема

определяется по следующей формуле:

Pi -

Ртах.

>

' 6)

где

ITa, П

начальный

и конечный удель­

ный объем

газа,

л /кг;

РтахЛ

A bDZ

давление продуктов

взры­

'2

вания при

Е3 = 14 мм (здесь

плотность

ВВ t г/ см^;

D

-

скорость детонации, см /сек;

Kj - коэффициент; для

ВВ

с

р вв =1,55-f-l ,63

Kt = 3,

с

р вв =1

Kt=2,l).

Для прессованного

скального

аммонита

№

1

Ртах=

=

64 220 кг/см 2. Для различных значений

1Гс

давление

на

фронте ударной волны следующее:

р '

=

Ртах =64 220 кг/см2;

Pj = 49 449 кг/см2;

р^

=

=

20081 к г /см2j

Рд «

12130 кг/см2;

Р4 « 10768

кг/см2;

Рд = 7380 кг/см 2 ;

Pq = 5972 кг/см 2 ;

Р7 = 5750

кг/см 2 ;

Pg = 5587 кг/см2.

Вычисленные

таким образом

величины

представляют со­

бой давления на фронте падающей ударной волны

до

момен­

та ее подхода к преграде.

Конечная формула для определения

давления

продуктов

взрывания на стенки шпура в определенной

точке

будет

иметь

вид

р * * р 0

кг/см 2,

17)

где

Zx - радиус

разрушения;

взрывания

на

ро - расчетное давление продуктов

контакте "заряд-среда*';

для

скального

ам­

монита

№

1

Р0 =

64 220 кг/см 2. .

продук­

Пользуясь

уравнением

(7),

определяем

давление

тов взрывания

для

Точек

1-8: Pi = 58 500 кг/см 2.

r

Р2 =

= 50 663к г/ см2,Р 3 = 45 596 кг/см 2; Р4 = 41100кг/см 2,

Рд =

=

36 091 кг/см 2,

Pg

=

34 668 кг/см 2;

Pj

- 29 541

кг/см2,

Р8 =

27 100 кг/см2.

По вычисленным значениям построена эпюра распределе­

ния давления в шпуре (рис. 3). Из рисунка видно,

что

при­

менение в оконтуривающих шпурах зарядов

уменьшенного.

идальных

кривых, либо на основе

вероятностного представ­

ления отклонения возмущений контура от проектного.

Не­

смотря на универсальность вероятностного метода,

его

ра­

ционально

применять для недетерминированных параметров

и, кроме

того, он более сложен.

Гипотрохоидальные

кривые

ра горной выработки; эти кривые

периодические,

причем

кривизна выступов значительно меньше

кривизны

впадин

контура, что согласуется с действительностью.

Устойчивость породного контура горной

выработки зави­

сит от

величины тангенциальных

напряжений, действующих

вблизи

контура. При этом, поскольку радиальные

напряже­

важными показателями являются также и размеры

возмож­

ных вывалов.

Коэффициент дополнительной

концентрации

напряжений на

контуре выработки для тангенциальных

напряжений опреде­

ляется

из

выражения

н'в - Сг (т+т)(/*Л)е^т*о,5Сг(5*т)(г-А)Сез(тЩ(в)

где

777

- целое

число периодических

возмущений

без еди­

ницы.

ре

При получении

этой формулы было принято, что на конту­

ствола

значение

А

_ ,

r + rс2е^-тв

1 •

Из формулы видно., что концентрация напряжений зависит

от

относительного

размера

неровностей О.*}* коэффициента бо­

кового

распора Л

и угла

S

, фиксирующего

положение

точки

на

контуре

выработки, и

числа

периодических возму­

В рассмотренном случае,

когда количество неровностей

на контуре горной выработки

/\fs T7? + 7 идентифицируется с

количеством оконтуривающих

шпуров, неравенство 777^2 за­

ведомо выполняется.

Исходным

параметром

для определения

относительной

амплитуды

неровностей

могут

служить замеры

отклоне­

ний реального

контура

горной

выработки от проектного, вы­

полненные

на уже

пройденных

участках

горной

выработки.

Для этого

можно

использовать

данные

маркшейдерских за­

меров. Число впадин обычно соответствует

числу оконтури-

вающих шпуров.

выражается

таким

образом,

Радиус

нулевой окружности

чтобы общая сумма амплитуд впадин и выступов

оказалась

равной нулю.

Параметр

С2 можно

определить по формуле

-

/

X

hi у

(9)

~ 777А о

где

i=f

hi

-

амплитуда отклонения

от

нулевой

окруж­

ности

контура

L -го

выступа

или

впадины ;

контура вер­

*- радиус нулевой окружности

тикального

ствола (здесь

Srtp

-

сечение

выработки в проходке).

замеров

Если по каким-либо причинам данные натурных

отклонений

контура от

проектного

отсутствуют,

то

величину

С2 можно

принять по табл. 3, в которой приведены пределы

изменения

величины С2 в зависимости от количества

не­

ровностей.

Т а б л и ц а 3

димых

по пологим пластам. Расчетная нагрузка

в

этом

случае

для шахтного ствола будет составлять не ХН,

aPtftf,

где

I? - коэффициент, характеризующий отношение

гори­

зонтального напряжения в нетронутом горном

массиве к

14

вертикальному. В этом случае коэффициент

концентрации

напряжений будет

равен

4

Н д -2 С г (тп+ 1)Соь/тгв.

(ю )

Вблизи горной выработки возникают дополнительные сжи­

мающие

напряжения во

впадинах

на

и отрица­

тельные,

т.е. гэастягивающие напряжения

выступах кон­

тура

6 Z% (

ИЖ.„

; максимальное

значение коэффи­

центрации напряжений. Это позволяет сделать

вывод о не­

обходимости ведения работ по оконтуриванию

горной

выра­

ботки путем снижения относительных амплитудных

неровно­

стей без увеличения числа оконтуривающих

шпуров.

Дости­

жение лучшего оконтуривания выработки только

за

счет

увеличения числа оконтуривающих шпуров не

сказывается

на повышении устойчивости выработки и является

малоэф­

фективным.

напряжений

Коэффициент дополнительной концентрации

чаи появления на контуре растягивающих

напряжений.

Как

правило, такие напряжения вызывают

вывалообразование,

так как горные

породы почти не работают на растяжение.

Для оценки

размеров

вероятных

вывалов

и

их

зависи­

мости от результатов буро-взрывных работ

выявлено

влия­

ние

неровностей контура

на напряженное

состояние

вблизи

выработки. Установлено,

что концентрация напряжений

рез­

ко снижается при уже сравнительно

небольшом

удалении от

.контура, причем зона концентрации дополнительных

напря­

жений оказывается зависящей от количества

оконтуриваю­

щих шпуров.

Расстояние

от контура выработки,

где

напря­

жения не превышают 30%, находится из выражения

6 - [ f z 3 -r)R\

пн

где

R

- радиус

ствола, м.

ков, образующихся в результате вывалообразования,

не бу­

дет превышать величины R С2 » т.е. размеров

породных

выступов.

Таким образом, ведение буро-взрывных работ с больши­

ми переборами пород, неровностями, трещинами

в

контуре

достигнуто

более тщательным ее

оконтуриванием

путем

применения

контурного взрывания.

При этом нужно

стре­

при их выборе на стадии проектирования

или в период от­

работки паспорта налагаются требования

наиболее четкого

при проходке шахтных

стволов.

Совершенствование

пара­

метров буро-взрывных

работ включает не

только

улучше­

ние количественных показателей (повышение

коэффициента

использования шпуров,

увеличение

длины заходки и связан­

ках и песчанистых сланцах с /

= 5-9. В ходе

эксперимен­

тов исследовалось влияние различных факторов

на качество

оконтуривания стволов (рис. 4).

оконтуривающих

В практике буро-взрывных работ длину

шпуров принимают обычно равной длине

вспомогательных.

Результаты экспериментов по

определению

оптимальной дли­

ны оконтуривающих шпуров приведены в табл.

4.

1

2,50

2,0

0,75

0,80

0,58

0,50

0,81

2,40

2,0

0,75

0,80

0,58

0,40

0,83

2,30

2,0

0,75

0,80

0,58

0,30

0,85

2,20

2,0

0,75

0,80

0,58

0,20

0,84

II

2,40

2,0

0,70

0,75

0,51

0,40

0,83

2,30

2,0

0,70

0,75

0,51

0,30

0,84

2,20

2,0

0,70

0,75

0,51

0,20

0,87

2,10

2,0

0,70

0,75

0,51

0,10

0,86

III

2,30

2,0

0,60

0.70

0,44

0,30

0,89

2,20

2,0

0,60

0,70

0,44

0,20

0,92

2,15

2,0

0,60

0,70

0,44

0,15

0,95

2,10

2,0

0,60

0,70

0,44

0,10

0,95

ды происходит по линии а-а7 , если имеется

некоторый

пе-

ребур на А в

оконтуривающих шпуров. При ?о.ш * Езах

от­

рыва породы зарядом оконтуривающего шпура

по линии а-а7

не происходит.

Величина перебура АЕ сверх

оптимального

однако чрезмерная длина оконтуривающих

шпуров приводит

к излишним затратам

на бурение и взрывные работы.

В

связи с этим вопрос

об оптимальной

длине

оконтуривающих

шпуров приобретает важное значение.

Имеются

следующие

направления в выборе

длины оконтуривающих

шпуров

по

ходки

Ео.ш ^ Езах ,

У

дна

шпура—«r.ween

щаются

1-2 патрона ВВ,

обладающие

большой ^ощнбстй'знэ*^'

j

l.Tw

>

| ч и т я п ы -й > ;

Оконтуривающие шпуры

бурят на глубину, меньшую дли­

ны заходки

£о.ш ^ €зах

При этом

способе

к.и.ш.

шпуров равняется единице

{ благодаря ступенчатой форме за­

боя ), стоимость БВР, отнесенная к 1 м3

взорванной

поро­