книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство горизонтальных и наклонных выработок

Общее число шпуров

N = N KI+ N U+ N ![.

Применение контурного взрывания уменьшает глубину тре­ щин в породном массиве в 4—7 раз, перебор породы — пример­ но в 3 раза и затраты на крепление 1 м подземного сооруже­ ния— в 1,5 раза.

Контурное взрывание можно производить также путем пред­ варительного оконтуривания и уступного забоя.

Б первом случае по периметру бурят шпуры и заряжают ид через один. Расстояние между шпурами принимают равными 4—6 диаметрам шпура. Оконтуривающие шпуры взрывают в первую очередь При взрыве зарядов оконтуривающих шпуров между шпурами образуется щель. Эта щель является экраном и препятствует прохождению ударной волны, а также напряже­ ний в законтурный массив при -взрыве зарядов основных шпу­ ров.

Контурное взрывание в уступном забое проводят следующим образом. Забой разделяется на две части — верхнюю толщи­ ной 50—70 см и основную часть забоя. Разрушение породы в верхней части производится одновременно с разрушением по­ роды в основном забое, но с отставанием на цикл.

Качественные показатели взрыва. Качество взрыва оценива­ ется следующими показателями: коэффициентом использова­ ния шпуров (КИШ), коэффициентом излишка сечения (КИС), гранулометрическим составом взорванной породы и разбросом породы по выработке.

К о э ф ф и ц и е н т и с п о л ь з о в а н и я ш п у р о в ( КИШ) т) представляет собой безразмерную величину, полученную от деления продвигания забоя за взрыв /0 на среднюю глубину шпуров /ш:

В производственной практике значения КИШ находятся в

пределах г]=0,804-0,95. В'отдельных случаях при проведении: выработок по монолитным, хорошо взрываемым слабым и сред­

тым, пластичным и нарушенным породам, а также в породах, выбросоопасных значение КИШ может быть больше единицы. При прочих равных условиях, чем больше значения КИШ, тем больше подвигание выработки за цикл и меньше относитель­ ные затраты времени на заряжание и взрывание, проветрива­ ние, подготовительно-заключительные работы при бурении и. погрузке породы. Увеличение КИШ способствует повышению скорости проходки и снижению трудовых затрат.

Величина КИШ зависит от физико-механических свойств пород (глубина шпуров, удельного расхода ВВ, поперечного сечения подземного сооружения, типа вруба, схемы распо­ ложения шпуров, места инициирования, типа и величины за­ бойки и других факторов).

Степень влияния указанных^ факторов на величину КИШ зависит от конкретных условий строительства подземного со­ оружения, а также взаимодействия этих факторов в общем комплексе буровзрывных работ.

В определенных, конкретных условиях установлено следую­ щее влияние отдельных факторов на величину КИШ.:

с увеличением расхода ВВ q и глубины шпуров 1т при про­ чих равных условиях прочность пород (площадь поперечного сечения, число и диаметр шпуров и т. д.), значение КИШ сна­ чала возрастает, а затем уменьшается;

увеличение диаметра патронов ВВ обычно приводит к уве­ личению КИШ на 6—8%, что объясняется концентрацией энер­ гии взрыва в шпуре;

значительное влияние на КИШ оказывает прочность пород. С увеличением прочности пород КИШ уменьшается. При коэф­

при применении обратного инициирования и водяной забой­ ки КИШ увеличивается на 5—10%.

Важное значение имеют схема расположения и глубина вру­ бовых шпуров, обеспечивающие вторую обнаженную поверх­ ность, что повышает значение КИШ.

В общем случае для увеличения величины КИШ следует принимать оптимальное значение расхода ВВ и глубину шпу­ ров, повышенный (40 мм) диаметр патронов ВВ, обратное инициирование шпурового заряда с водяной забойкой, правиль­ но подбирать в соответствии с геологическими условиями тип и глубину вруба, а также схему расположения шпуров. Опти­ мальное значение указанных величин подбирается в зависимо­ сти от технических и геологических условий строительства под -

проектной площади поперечного сечения вчерне SB4 У= 5П/5ВЧ.

Согласно СНиП Ш-Н-77 увеличение сечения горизонталь­ ных и наклонных горных выработок не должно превышать раз­ меров, указанных в табл. 2.3.

Фактическая величина КИС обычно превышает норматив­ ную и достигает значения |л=1,15-г-1,2, т. е. переборы породы составляют 15—20% от проектного сечения вчерне.

Основными причинами перебора .породы являются: неправильное расположение оконтуривающих шпуров. Окон-

туривающие шпуры заходят за проектный контур выработки;

воконтуривающих шпурах заложен заряд большой массы;

всечении выработки расположен пласт нарушенной, не­ устойчивой породы, которая после взрыва обрушается. В этом случае оконтуривающие шпуры должны располагаться на не­ котором (0,3—0,5 м) расстоянии от проектного контура.

Основным мероприятием по уменьшению «переборов» яв­

ляется применение контурного взрывания. При обычном взры­ вании. пород для уменьшения «переборов» необходимо пра­ вильно располагать оконтуривающие шпуры с уменьшенной величиной заряда.

Разброс взорванной породы по длине выработки оказываетсущественное влияние на все виды проходческих работ.

Кучный развал породы у забоя повышает производитель­ ность погрузки и уменьшает вероятность повреждения крепи и коммуникаций. Уменьшение разброса породы достигается при­ менением призматических врубов, а в пирамидальных сру­ бах— бурением наклонных шпуров с наклоном к подошве вы­ работки.

Бурение шпуров является одним из главных технологиче­ ских процессов. По времени и трудоемкости работ бурение шпу­ ров занимает от 25 до 40% общей продолжительности и трудо­ емкости проходческого цикла.

Бурение шпуров производится ручными, колонковыми, элект­ росверлами и. перфораторами и бурильными установками.

Бурение шпуров ручными электросверлами и перфоратора­ ми. Р у ч н ы е э л е к т р о с в е р л а применяют при бурении шпуров диаметром 41—44 мм и глубиной до 3 м при проведении выработок по углю и мягкой породе. В горнодобывающей про­ мышленности применяют элeктpocвepлà ЭР14Д-2М, ЭР18Д-2М с мощностью электродвигателя соответственно 1 и 1,4 кВт и СЭР-19М. При бурении шпуров по антрацитам и породам сред­ ней крепости применяют электросверла ЭРП18Ж-2М и СРП-2 (мощность электродвигателя 1,4 кВт) с принудительной пода­ чей с помощью стального каната. Конец каната крепят крю­ ком к легкой распорной стойке, установленной в забое. Элект­ рические сверла изготовляют во взрывобезопасном исполнении и применяют в шахтах, опасных по газу и пыли.

П н е в м а т и ч е с к и е с в е р л а СР-3, СР-ЗМ, СПР-13-750, СРЗБ-1М применяют для бурения шпуров диаметром 36 мм и глубиной до 3 м при проведении выработок по слабым поро­

дам (fsS 4).

Ручные перфораторы применяют при бурении шпуров диа­ метром 40—46 мм и глубиной до -4 м при проведении вырабо­ ток в крепких и средней крепости породах с f > 5. Промышлен­ ностью выпускаются перфораторы ПП36В, ПП54В, ПП54ВБ, ПП63В и др., массой 24—37 кг с энергией удара от 36 до 74 Дж и расходом воздуха 3—3,5 м3/мин.

В качестве бурового инструмента применяют коронки трех типов: долотчатые, крестовые и штыревые.

Долотчатые коронки применяют для бурения любых пород, крестовые — для бурения трещиноватых пород, штыревые — для крепких пород. Для бурения в очень крепких породах (f=

росверлами и перфораторами зависит от числа машин, прочно­ сти пород и диаметра шпура и равна:

при бурении ручными электросверлами шпуров диаметром '36—42 мм в породах с f=2-H5

Ч = т к м

при бурении перфораторами в породах с /=5-1-16

0п=п К яКоКпКа/(0 Л 5 + а!)9

.где <2э, Qn — число шпурометров, пробуренных за час общего^ времени бурения соответственно электросверлами и перфорато­

тип перфоратора, для ПР-ЗОВ и ПР-24 /Сп =1,1, для остальных перфораторов /(п= 1; п — число бурильных машин.

Главным недостатком бурения электросверлами и перфо­ раторами является тяжелый труд бурильщиков и низкая про­ изводительность труда.

Для повышения качества бурения шпуров целесообразно закаждым бурильщиком закреплять определенные шпуры и уста­ навливать очередность бурения шпуров, при которой исключа­ ются помехи в работе. После взрыва производится анализ ка­ чества бурения шпуров каждого бурильщика.

• Бурение шпуров колонковыми машинами. Для облегчение труда бурильщиков и повышения скорости бурения применя­ ются колонковыё электросверла, электросверла на манипуля­ торах и колонковые перфораторы.

К о л о н к о в ы е э л е к т р о с в е р л а применяются при бу­ рении шпуров диаметром 36—50 мм в породах с /= 5 —10. Про­ мышленностью выпускаются колонковые электросверла ЭБК-2В, ЭДШ-2, ЭДП-20, ЭБК-5, ЭБГ, ЭБГП-1 и СЭК-1. Колонковые электросверла устанавливаются на распорных колонках КЭБ-2, КЭБ-3, КЭБ-5, КЭР-1, КЭР-2.

Более совершенным является бурение колонковыми электро­ сверлами на манипуляторах, установленных на ковшовых по­ грузочных машинах.

Кузнецким филиалом Гипроуглемаша создан съемный ма­ нипулятор МБЙ-5у для колонкового сверла ЭБК и ЭБГП. Не­ достаток этого манипулятора — малая жесткость и низкий уро­ вень технологичности работ (затрата времени на навеску и сня­ тие манипулятора). Эти недостатки устранены в несъемных манипуляторах МН-2 конструкции ВНИИОМШСа. Манипуля­ тор МН-2 устанавливают на ковшовой погрузочной машине* ППН-1.

К о л о н к о в ы е п е р ф о р а т о р ы более мощные, чем ручг ные, их применяют для бурения шпуров с колонок, манипулято­ ров и буровых кареток при проведении горных выработок в по-

перфораторы имеют такое же устройство, как и ручные, и от­ личаются большими размерами и имеют приливы для крепле­ ния и передвижения их в салазках автоподатчика.

В горнодобывающей промышленности применяют колонко­ вые перфораторы ПК-3, ПК-5, ПК-9, ПК-50 и ПК-65, ПК-75.

При бурении шпуров колонковыми машинами облегчается труд бурильщиков и увеличивается скорость бурения за счет увеличения усилия подачи.

Существенным недостатком колонковых машин является значительная затрата времени на монтаж, демонтаж и пере­ становку колонок. По этой причине чистое время бурения ко­ лонковыми машинами составляет 20—35% от общего времени бурения шпуров.

Бурение колонковыми машинами может применяться при отсутствии бурильных установок или когда по разным причи­ нам невозможно применить механизированное бурение.

Буровые установки. Механизированное бурение шпуров про­

1СБУ-2К, СБКНС-2, СБКН-2п, КБШ-1м, БК-2 и др. (табл. 2.4). В угольной промышленности наибольшее распространение имеют установки БУ-1, БУР-2, БУЭ-1 и БУЭ-2. С использова­

нием этих установок проводят около 50% выработок.

бурение

Вращательно-ударное бурение

шинами БГА-1 в породах с /=6-М 0, с машинами БГА-1м в породах с f=10-M4.

П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь б у р е н и я у с т а н о в к а м и зависит QT крепости пород и типа оборудования

& = 60яК0Авцм/( 1 + у«29.

где Qt, — число шпурометров, пробуренных одной установкой за

установки, равной 0,8—0,9; Ко — коэффициент одновременности в работе машин, равный 0,9—1,0; I)t— продолжительность вспо­ могательных работ (забуривания, обратного хода, перехода к бурению следующего шпура и т. п.), отнесенная к 1 м шпура, равная 1—1,4 мин/м; vu—- механическая (машинная) скорость бурения (м/мин), которая в каждом конкретном случае опре­ деляется опытным бурением серии шпуров. Для ориентировоч­ ных расчетов механическую скорость (м/мин) можно прини­ мать по табл. 2.5.

Пооперационное распределение времени, отнесенное к 1 м шпура, составляет: при вращательном бурении — время непо­ средственного бурения 18—48%, время вспомогательных ра­ бот— 82—52%, при вращательно-ударном бурении, соответст­ венно, 31—57 и 69—43%.

Это свидетельствует о значительных резервах в повышении

GLN/2-20TB позволяет бурить шпуры в выработках площадью поперечного сечения 4,5—23,5 м2.

Во Франции фирма «Секома» выпускает бурильные уста­ новки для бурения взрывных и анкерных шпуров с машинами вращательно-ударного бурения.

Мероприятия по уменьшению вибрации, шума и пылеобразования. При бурении шпуров перфораторами важное значение 'имеют вибрация, шум и пылеобразование. Длительное воздей­

меняется от 5 до 0,45 см/c.. Вибрационная скорость перфорато­ ров ПР-ЗОк превышает нормальное значение в 5 раз, ПР-24ЛУ — в 3 раза. Для уменьшения вибрации перфораторы 'Оснащаются виброгасящими устройствами — сварной рамой с трубками, в которых помещены пружины. Виброгасящие уст­ ройства снижают вибрацию до нормативных значений. Для га­ шения вибрации применяют рукавицы с полихлорвиниловыми вкладышами.

Ш ум при работе перфоратора возникает в результате вы­ хлопа отработанного воздуха, вибрации буровых штанг и со­

ударения деталей.

Согласно СН 1004—73, общий уровень звукового .давления не должен превышать 85 дБ и изменяется на среднегеометриче­ ских частотах. 63—4000 Гц в пределах от 99 до 76 дБ. В вы­ пускаемых ручных перфораторах уровень звукового давления превышает нормативное на 30—35 дБ. Поэтому при работе с перфораторами необходимо применять индивидуальные средст­ ва защиты, слуха — заглушки из ткани ФП, заглушки Беруши, противошумные каски ВЦНИОТ-2м, антифоны и др. Указан­ ные средства снижают громкость шума от 7 до 25 раз*.

При всех способах бурения шпуров образуется пыль, кото­ рая вредно влияет на здоровье проходчиков. Основным сред­

ратора и через тонкую водопроводящую трубку, входящую в резинотканевое отверстие хвостовика бура, поступает в забой шпура;

б о к о в а я — вода поступает в канал бура, минуя перфора­ тор, через муфту, надеваемую на штангу, в теле которой име­ ется боковое отверстие.

Для повышения пылеподавляющих свойств воды применяют смачиватель ДБ в концентрации 0,05%. Его вводят во внутри­

шахтную водопроводную сеть с помощью дозаторов ДСУ-2 и ДСУ-3 с пропускной способностью 0,5—6 м3/ч, максимальным

ставляет для ручных перфораторов 3 л/мин, для колонковых перфораторов — 5 л/мин, для бурильных машин— 12 л/мин. Бурение с промывкой/может применяться при наличии в шахте

пылеуловитель, или эжекторной станции; боковое удаление пы­ ли из забоя шпура через канал бура; удаление пыли от устья шпура.

Для улавливания пыли разработано несколько конструкций пылеуловителей (рис. 2.7), основанных на принципе отделения пыли* в матерчатом фильтре и засасывания воздуха эжекто-

Рис. 2.7. Пылеулавливатели ПУР-4: