Расположение и порядок взрывания скважинных зарядов

Взрывание пород на карьерах производят отдельными взрывными блоками, размеры которых зависят от обеспеченности взорванной горной массой экскаваторов, занятых на отгрузке горной массы. Кроме того, размеры взрывных блоков связаны с расположением скважин, числом взрываемых рядов, расстояниями между скважинами в ряду и между рядами скважин.

Скважины в пределах блока располагают параллельно верхней бровке уступа в один или несколько рядов и размещают друг от друга на расчетном расстоянии (рис.3.13).

Расстояние от первого ряда скважины до верхней бровки уступа должно обеспечить безопасное размещение бурового станка вблизи возможной призмы обрушения. Расстояние между скважинами выбирают с таким расчетом, чтобы зоны разрушения в массиве от каждой скважины перекрывали друг друга, не образуя порогов у подошвы уступа [2].

Выбор одно или многорядного расположения скважин на карьерах зависит от технологических ограничений – ширины рабочих площадок, требуемого качества дробления и проработки подошвы уступа, необходимостью раздельной выемки.

Как правило, однорядное расположение взрывных скважин (рис.3.13, а) обусловлено либо необходимостью раздельного взрывания, либо отсутствием достаточного опережения между смежными уступами. По величине интервала между взрывами отдельных серий зарядов различают мгновенное, замедленное и короткозамедленное взрывание.

Мгновенное взрывание чаще всего используют при ограниченном объеме разрушаемых однородных пород.

Замедленное взрывание возможно только при использовании неэлектрических систем инициирования на основе УВТ, так как боковое энерговыделение у них отсутствует, что делает невозможным подбой взрывной сети.

Общей тенденцией является широкое использование многорядного короткозамедленного взрывания (МКЗВ), обеспечивающего возникновение дополнительных поверхностей обнажения и более эффективное разрушение массива, создание большого запаса взорванной горной массы.

Кроме того, появляется возможность управлять формированием развала пород после взрыва, добиваясь его компактности и заданной формы поперечного сечения. За счет эффекта интерференции волн напряжений МКЗВ позволяет уменьшить сейсмическое воздействие взрыва на здания и сооружения вокруг карьера.

Обычно число рядов скважин в буровой заходке составляет от 2 до 5. Увеличение числа рядов до 6 и более неизбежно ведет только к увеличению ширины рабочих площадок, практически не вызывая повышения качества дробления.

При многорядном расположении скважин их сетка может быть прямоугольной (квадратной) (рис.3.13, б) или шахматной (рис.3.13, в).

Прямоугольная (квадратная) сетка скважин позволяет уменьшить затраты времени на переезд бурового станка от скважины к скважине. Шахматное расположение скважин обеспечивает более равномерное насыщение массива пород полями напряжений при взрыве. Поэтому шахматная сетка скважин предпочтительнее в трудновзрываемых породах.

В отдельных случаях, когда расчетный заряд не вмещается в скважину первого ряда, приходится уменьшать расстояние между скважинами или бурить парносближенные скважины (рис.3.13, г). В группе из двух скважин расстояние между ними составляет 3–4 диаметра скважин, а расстояние между группами спаренных скважин может быть увеличено в 1,4 раза.

Определенной последовательности взрывания зарядов достигают применением соответствующих схем коммутации. Схемы соединения зарядов монтируют из ДШ, электропроводов с электродетонаторами, неэлектрических систем взрывания на основе УВТ.

Замедление между группами зарядов осуществляют с помощью пиротехнических реле при бескапсюльном взрывании или с помощью ЭДКЗ при электрическом взрывании. В неэлектрических системах инициирования с УВТ соответствующее замедление обеспечивают специальными КД с замедлительным элементом. Для герметичного соединения КД и УВТ используют резиновую втулку, свободный конец УВТ герметизируют специальной мастикой. Для монтажа поверхностных взрывных сетей служат фиксаторы и соединители.

Схемы МКЗВ классифицируют по их ориентации относительно откоса уступа [34], по направлению перемещения и конфигурации фронта отбойки (рис. 3.14). Эффективность каждой схемы и условия применения зависят от числа взрываемых рядов скважин, требований к параметрам развала, структуры и взрываемости массива и других ограничений (табл. 3.15). Существенное влияние оказывает и величина замедления между группами зарядов.

Для монтажа схемы коммутации из детонирующего шнура сначала прокладывают магистральные линии ДШ. С ними в определенном порядке состыковывают отрезки ДШ, выполняя правила соединения, описанные в п.3.9. (рис. 3.11).

Для вставки пиротехнических реле шнур разрезают и вводят в отверстия монтажного устройства (рис. 3.12). Электровзрывные сети устраивают из специальных проводов.

По рекомендациям НИИОГР при взрывных работах по углю целесообразно применять следующие схемы коммутации: волновые развернутые, поперечными рядами, диагональные, порядные двусторонние. Для взрывов на рыхление вскрышных уступов рекомендованы волновые развернутые, диагональные схемы монтажа взрывной сети и схемы взрывания поперечными рядами. При взрывах на сброс – порядная продольными рядами.

На рудных карьерах в легковзрываемых породах «Гипроруда» рекомендует схемы коммутации: порядные продольными и поперечными рядами, порядно-врубовые и порядные через скважину. В породах средней трудности взрывания – порядно-врубовые, диагональные и диагонально-волновые схемы. В трудновзрываемых породах – диагонально-волновые, волновые и радиальные. В сложных забоях эффективны комбинированные схемы.

На карьерах нерудных строительных материалов при выборе схемы соединения зарядов «Союзгипронеруд» предлагает исходить из соблюдения основного условия успешного производства взрывных работ – отбойки в крест напластования породы и господствующей системы трещин. Следует также учитывать требуемую степень дробления, блочность породы, высоту уступа и тип погрузочно-транспортного оборудования.

При этом необходимо ориентироваться на порядные, порядно-врубовые, диагонально-волновые и радиальные схемы. Электровзрывные сети устраивают из одножильных, медных, биметаллических или стальных проводов с соответствующей изоляцией (п. 3.9) и площадью сечения жилы 0,2–0,5 мм². ЭДКЗ соединяют в последовательную (при малом числе зарядов), параллельно-последовательную или последовательно-параллельную схемы.

Подачу электротока в сеть осуществляют от взрывных машинок, от электросиловых или электроосветительных линий через специальные минные станции, оборудованные вольтметрами со шкалой, соответствующей напряжению источника тока, щитом с рубильником и предохранительными устройствами. При монтаже используют различные типы сростков, которые потом изолируют, или специальные зажимы. Взрывную сеть монтируют в направлении от забоя к месту нахождения источника тока. Магистральные провода должны быть замкнуты накоротко до момента присоединения к источнику тока или сети [9].

Недостатки электровзрывания, ограничивающие его применение: сложность выполнения и необходимость расчета электровзрывной сети; большая опасность при ликвидации отказов; чувствительность к блуждающим токам [35].

Дублирование поверхностной взрывной сети, состоящей из устройств СИНВ-П, сопряжено со значительными сложностями монтажа. Поэтому на карьерах часто монтируют поверхностную взрывную сеть из ДШ и пиротехнических реле, позволяющих «закольцевать» ее, а в скважинах размещают устройства СИНВ-С с соответствующим замедлением.

Таблица 3.15. Условия применения схем коммутации (по М.Ф. Друкованному и И.Н. Усику).

Продолжение табл. 3.15

Соединение УВТ устройств СИНВ-С с ДШ должно выполняться только с помощью специального соединителя. Любые узловые соединения не обеспечивают высокой надежности передачи инициирующего импульса от ДШ к УВТ. ДШ должен касаться УВТ только в месте инициирования [23].

Для расчета величины интервала замедления в сетях ДШ предложены различные формулы. Наиболее простой из них является следующая зависимость, мс:

t = 1,25·К_зам·W, (3.8)

где К_зам – коэффициент, зависящий от взрываемости пород (в легковзрываемых породах К_зам = 5–6, в породах средней трудности взрывания К_зам = 3–4, в трудновзрываемых породах К_зам = 1,5–2,5); W – линия сопротивления по подошве, м. (п.3.11).

Используя устройства СИНВ-П с разным временем замедления и разной последовательностью соединения, можно получить различные схемы инициирования. Это позволяет достичь высокой управляемости процессом взрыва и возможности варьировать схемы инициирования в зависимости от характеристик взрываемой среды, диаметра сетки скважин, применяемых ВВ, необходимого качества дробления пород, требуемых параметров развала [24].

К сожалению, небольшой опыт эксплуатации в России неэлектрических систем инициирования на основе УВТ не позволил установить зависимость для определения необходимого интервала замедления. Поэтому приходится ориентироваться на рекомендации руководств по применению соответствующих систем или на результаты опытных взрывов.