Конструкции зарядов и схемы расположения скважин

К основным параметрам взрывной скважины относятся (рис. 2) глубина, диаметр и угол наклона. От этих параметров, а также типа и плотности ВВ, размеров сетки скважин на уступе и порядка взрывания зависят вместимость 1 м скважины, выход взорванной породы (взрываемый объем) на 1 м скважины и конструкция заряда.

Глубина скважинl_С (в м) определяется высотой взрываемого уступа Н_У, углом наклона скважины к горизонту β и величиной перебура скважины l_П ниже отметкиподошвы уступа:

Различают горизонтальные, наклонные и вертикальные скважины. В основном применяют вертикальные скважины (рис. 2)

При взрывании наклонных скважинных зарядов сопротивление породы взрыванию постоянно по высоте уступа, отрыв пород происходит по линии скважин, улучшается степень дробления, хорошо прорабатывается подошва уступа, может быть снижен на 5 – 7 % расход ВВ.

Перебур скважины необходим для качественного разрушения пород в подошве уступа

l_П = (10 ÷ 15)d_c,м,

где d_c- диаметр скважины.

Перебур не производят или даже не добуривют скважину до подошвы уступа, если нижележащий уступ представлен тонким пластом полезного ископаемого или пластичными породами.

Забойкаскважины должна быть плотной, ее длина l_З должна быть достаточной для предотвращения утечек продуктов взрыва, выброса породы и образования воздушной ударной волны.

Длина забойки l_З = (20 ÷ 35) d_c, или l_З = (0,7 ÷ 1,0)W.

Для забойки используют буровую мелочь, песок и т. п.

Конструктивно скважинный заряд ВВ может быть сплошным или рассредоточенным (рис. 2) У рассредоточенного заряда ВВ размещают, чередуя с забойкой. Это позволяет уменьшить выход негабарита в крупноблочном массиве горных пород.

Расположение скважинв пределах взрывного блока может быть однорядным и многорядным (рис. 2). Параметрами взрываемых зарядов при однорядном расположении являются: расстояния между скважинами в ряду а, при многорядном – расстояния между скважинами в ряду b, между рядами скважин ви число рядов n.

Горизонтальное расстояние от оси скважины до нижней бровки уступа W называют линией сопротивления по подошве (ЛНС).

Величину m = a/W называют коэффициентом сближения скважин; для второго и последующего ряда m = a/b/. Эта величина используется в расчетах взрывных работ.

По условию дробления для легковзрываемых пород m = 1,1 ÷ 1,2, для пород средней взрываемости m = 1,0 ÷ 1,1, для трудновзрываемых пород m = 0,8 ÷ 1,0.

При квадратной сетке а = b,пришахматной b = 0,85a.

Максимальное расстояние между рядами скважин (в м) определяется:

b_max = p(l_c – l_з)/aHq,

где p – вместимость 1 м скважины, кг; l_c – длина скважины, м; l_з – длина забойки, м; a – расстояние между скважинами в ряду, м; H – высота уступа, м; q – удельный расход ВВ, кг/м³.

При взрывании скважин на карьерах используется схемы мгновенного и короткозамедленного действий и несколько схем коммутаций зарядов при однорядном и многорядном взрывании. Варианты приведены на рис.3.

.

		Рис. 3. Схемы действия зарядов ВВ при взрывании: а– мгновенном многорядном; б– при короткозамедленном взрывании с опережением среднего заряда в контуре траншеи; в – при короткозамедленном многорядном взрывании; 1 – 4 – порядок взрывания зарядов

При мгновенном (рис.3) многорядном взрывании плохо прорабатывается подошва уступа, увеличивается расход ВВ, что приводит к повышенному разлету кусков, выбросу породы на верхнюю площадку уступа, широким развалам и сильному сейсмическому эффекту. Для исключения таких негативов применяют пиротехнические замедлители для короткозамедленного взрывания (КЗВ) В этом случае существенно улучшаются показатели взрывных работ: повышается равномерность дробления, уменьшается нарушенность массива от предыдущего взрыва, сокращается выход негабарита, уменьшается расход ВВ на 10 – 15 %, сокращается также ширина развала, повышается производительность экскаватора.

При КЗВ важно определить интервал замедления. При его увеличении уменьшается ширина развала, но может произойти пробой смежных скважин. Интервал замедления обычно устанавливается опытным путем.

При однорядном КЗВ преимущественно применяются следующие схемы коммутации зарядов: последовательная, через скважину, волновая, с одно – или двухсторонним врубом (рис.4). Схема коммутации через скважину эффектна в лекозрываемых породах, волновая и последовательная – в средневзрываемых породах, а врубовые схемы целесообразны при трудновзрываемых породах.

При многорядном КЗВ применяются схемы коммутации зарядов: порядные, врубовые с продольным врубом, с поперечным врубом, клиновая, трапециевидная, диагональная (рис. 5).

Врубовые схемы более совершенны, так как ведут к образованию дополнительных свободных поверхностей, в ряде случаев к дополнительному соударению породных кусков и направленному формированию развала. Схемы с продольным врубом (рис. 5 б) широко применяются при проведении траншей, а также на уступах для сокращения ширины развала, что достигается удалением врубового ряда на 1 – 2 м больше остальных. Эти схемы обеспечивают качественное дробление. Но характеризуются выбросом породы в сторону массива, недостаточной проработкой подошвы и увеличением сейсмического действия взрыва.

Схемы с поперечным (торцевым) врубом обеспечивают сокращение ширины развала на 20 – 30 % за счет направления взрыв в сторону торца уступа (прямой торцевой вруб) (рис.5.в).

Клиновые и трапециевидные схемы применяют в трудно – и весьма трудновзрываемых породах (рис.5 д).

Диагональные схемы (рис. 5 е) позволяют резко уменьшить величину линии наименьшего сопротивления зарядов смежных рядов скважин и соответственно улучшить дробление.

Разрушение негабаритных кусков осуществляется накладными или шпуровыми зарядами ВВ (рис.6).

	Рис. 6. Разрушение негабаритных кусков: 1– негабарит; 2 – заряд ВВ; 3– слой песка или глины; 4– инициатор; 5 – детонирующий шнур; 6 – промежуточный детонатор; 7 - вода

В простейших случаях ВВ располагают непосредственно на поверхности негабаритного куска в виде плоского слоя толщиной 3,5 – 5,0 см. Заряд прикрывают слоем глины или песка (без примесей гальки или щебня).

Эффективность метода накладных зарядов повышается, если используются специальные кумулятивные заряды (рис. 5 б).

При взрывании негабаритных кусков шпуровыми зарядами глубина шпура составляет 0,25 – 0,5 высоты куска. Расход бурения равен 0,2 – 1,0 м/м³ взорванной породы. Удельный расход ВВ обычно составляет 0,1 – 0,3 кг/м³. Над зарядом помещается забойка. В настоящее время внедряется разделка негабаритов безвзрывным способом. Для этого используются гидроударники (гидромолоты) навешиваемые на горное оборудование. Обычно на экскаваторы. Параметры гидроударников подбирается в зависимости от крупности материала, его прочности и крепости. Основной параметр гидроударников – это энергия удара, измеряемая в джоулях. Наиболее эффективны гидромолоты компании Крупп, Раммер. Наиболее перспективные отечественные гидромолоты выпускаются на Воронежском экскаваторном заводе.

Также осуществляются попытки разделки негабарита с помощью воды в холодное время года. Бурят шпуры, в них заливают воду. При замерзании происходит разрыв куска.

Схемы расположения скважин выбирают исходя из свойств взрываемых пород, производственной мощности карьера, элементов системы разработки и применяемого выемочно - погрузочного оборудования.

Окончательный выбор схемы расположения может быть сделан только на основе анализа данных практики и опытных взрывов. Схемы обычно приводятся в проекте.

На основании проекта карьером разрабатываются типовые проекты на производство буровзрывных работ, которые периодически пересматриваются.