Расположение зарядов и их расчет при шпуровой отбойке.

Удельный объем шпуровой отбойки составляет – 30%, по отношению ко всем способам отбойки и – 40-45% во взрывной отбойке.

Главной ее особенностью при очистной выемке по сравнению с проведением выработок является то, что забой обычно имеет как минимум 2 обнаженные плоскости. Одна на которой выбуриваются шпуры, другая – на которую производится отбойка.

Для исключения врубовых шпуров их бурят параллельно к одной из обнаженных плоскостей.

С увеличением глубины шпура увеличивается выход горной массы с 1 п.м. шпура, т.к. уменьшаются потери энергии на выброс пород и выброс в атмосферу газов взрыва. Однако из-за малой устойчивости боковых пород, малой мощности рудного тела слабой устойчивой руды приходится, уменьшать длину шпуров. При системах разработки с креплением глубина шпуров ограничивается max допустимым шагом установки крепи (1-2 м).

Диаметр шпуров обычно принимается от 30 до 50 мм, обычно 40-45 мм.

Диаметр шпуров < 40 мм – в основном в тонких залежах.

Диаметр шпуров > 45 мм – в мощной и средней мощности залежи, при большой площади забоя.

Механизация: Для бурения применяются ручные перфораторы ПП-63, ПР-ЗО на пневмоподдержках, телескопные перфораторы ПТ-29, ПТ-38, ПТ-29М, ПТ-36М и колонковые КС-50, Удар-1, Удар-2 с независимым вращением бура, мощные колонковые перфораторы ПК-60 и ПК-75.

Производительность перфораторов при коэффициенте крепости f =4-6; 10-14 и 16-20.

легкие соответственно: 60; 30 и 20 м/смену

тяжелые: 95; 50 и 35 м/смену.

Широко применяются самоходные буровые установки, оснащенные 1 или несколькими перфораторами типа ПК-60 и ПК-75. Один бурильщик дистанционно управляет несколькими перфораторами. Буровые установки оснащены 2-4 манипуляторами, колонковыми перфораторами, имеют пневмоколесный, реже гусеничный ход. Все шире применяются пневматические колеса и дизельный привод. Их производительность достигает 500 м/смену. Они имеют шасси с мощным дизельным двигателем 60-80 л.с. и стоят дорого, требуют высококвалифицированного обслуживания. На небольших рудниках выгодны самоходные буровые установки на малогабаритном шасси. В семидесятых годах появилась тенденция перехода с пневматической к гидравлической энергии бурения. Гидроперфораторы монтируют на манипуляторах самоходной установки и на ней же монтируют 2 электрических двигателя (Атлас-Копко), масляные насосы. Энергия удара их 30-50 кг/см² и более против 15-25 кг/см² у мощных пневматических. Они позволяют в 1,5 раза увеличить скорость бурения, обладают меньшим расходом энергии, высокой стойкостью инструмента, более благоприятные санитарно-гигиенические условия (малый шум, меньше пыли). Может вытеснить пневматическую энергию.

См. приложение «Самоходные установки для бурения шпуров»

Заряжание и взрывание шпуров: Применяемые аммиачно-селитренные ВВ (аммониты и детониты) из-за их слеживания в россыпном виде, сильного пыления и высокой чувствительности к механическим воздействиям – непригодны к механизированному заряжанию.

Ручное заряжание шпуров патронированными ВВ тяжелая и трудоемкая операция.

При применении гранулированных ВВ возможна механизация заряжания.

Это - гранулит АС-8, гранулит АС-4, зерногранулит 79/21 и другие. Их достоинство – безопасность, хорошая сыпучесть, уменьшение переизмельчения руды, равномерное дробление.

Заряжание шпуров гранулированных ВВ производят с помощью эжекторных зарядчиков «Курама – 7М» и «Курама-8» и камерно-порционного типа «ЗП».

Расчет параметров шпуровой отбойки:

Шпуровая отбойка применяется при небольшой (до 5-8 м) мощно­сти рудного тела, любом угле падения, а также при возможности присут­ствия людей в очистном пространстве, когда сохранение устойчивости массива, в первую очередь кровли, приобретает большое значение. Кроме того, шпуровая отбойка предпочтительнее при разработке руд средней ус­тойчивости и неустойчивых, системами с искусственным поддержанием очистного пространства; при отбойке ценных руд, особенно в рудных те­лах со сложной морфологией; при необходимости обеспечить качественное дробление руды.

Отбойка руды шпурами может производиться сплошным или уступ­ным забоем в восходящем, нисходящем или горизонтальном направлении.

Основными параметрами отбойки являются линия наименьшего сопротивления (л.н.с.) и расстояние между шпурами. Глубина шпуров ог­раничивается техническими возможностями буровых машин или горно-техническими условиями разработки.

При отбойке с двумя обнаженными поверхностями л.н.с., м, опреде­ляют по формуле:

, м

где d - диаметр шпура, м; D - плотность заряжания, кг/м³; k_з - ко­эффициент заполнения шпура, по ЕПБ k_з = 0.6-0.72; m - коэффициент сближения зарядов, при электрическом взрывании m=1-1.5; q - удельный расход ВВ, кг/м³.

По В.Н.Мосинцу и А.А.Пашкову, для маломощных залежей

q=q₀*k₁*k₈ , кг/м³

где q₀ - теоретический удельный расход ВВ, кг/м³; k₁ - коэффици­ент относительной работоспособности ВВ; k₈ - коэффициент учитываю­щий выемочную мощность ( равен 1;1.15; 1.6; 2.3; 3.8 при выемочной мощно­сти, соответственно 3.5; 3; 2; 1.5; 1 м).

Теоретический удельный расход ВВ при различных коэффициентах крепости руды:

f....... 4 6 8 10 12 14 16 20

q₀ ..... 0.4 0.49 0.61 0.74 0.9 1.09 1.31 1.61

По данным Б.Н.Кутузова и др. для забоев с двумя или одной обна­женной плоскостью:

q = q₀*k₁*k₄*k₅*k₆, кг/м³

где q₀- теоретический удельный расход ВВ на отбойку, кг/м³, см. табл.2.1; k₄- коэффициент, учитывающий расположение шпуров [равен 1 и 1.4-1.6 при шпурах, направленных соответственно, параллельно и пер­пендикулярно (одна обнаженная плоскость) плоскости забоя]; k₅ - коэффи­циент, учитывающий способ заряжания (равен 1 при ручном, 0.9-0.95 при пневмозаряжании и 0.8-0.85 при механизированном заряжании прессован­ными патронированными ВВ); k₆ = (d/0.042)ⁿ ; n = 1-0.5 (большие значения в монолитных породах, меньшие - в трещиноватых).

Расстояние между шпурами в ряду определяем по формуле:

, м

где D - плотность ВВ, кг/м³; k₁₀ = 0.8-0.95 - коэффициент, учиты­вающий забойку в шпуре.

Теоретический расход ВВ, кг/м³

таблица

Значения коэффициентов относительной работоспособности для ВВ, рекомендуемых для применения на подземных рудниках, приведены ниже:

Аммонал водоустойчивый ........0.9 Гранулит АС-4 .......0.98

Аммонал скальный....................0.8 Гранулит М.............1.13

Аммонит N 6ЖВ...........................1 Детонит М...............0.82

Аммонит скальный N 1.............0.8 Динафталит.............1.08

Гранулит АС-8.........................0.89 Игданит...................1.13

Упрощенно расстояние между шпурами равно:

a = m *W

где m - коэффициент сближения зарядов.

Оконтуривающие шпуры бурят на расстоянии 0.2-0.3 м от контактов залежи или проектного контура забоя. Количество шпуров на забой (При одной обнаженной плоскости):

n = S_з*q* g /(0.785*d²*D*k), шт

где S - площадь забоя, м² ; g - объемный вес руды, т/м³.

Общая длина шпуров на забой, м:

L = n_ш*l_ш ,

где l_ш - длина одного шпура, м.

Количество промышленной руды, отбиваемой за один цикл, т:

V_ц = S_з*l_ш*g*h,

где h - коэффициент использования шпура.

Вес заряда ВВ на цикл (отбойку 1 слоя), кг:

Q_вв = 0.785*d²*D*k_з* L,

Фактический удельный расход ВВ, кг/м³

q = Q_вв/V_ц ,

Выход промышленной руды с 1 м шпура, т/м:

d = γV_ц/L,

Организация работ: Бурение шпуров выполняют обычно комплексные бригады по бурению, погрузке и доставке. Это заинтересовывает рабочих не только в объеме но и качестве дробления. Окончивший свой цикл бурильщик переходит к другой работе (погрузке) и т.д. Заряжание и взрывание осуществляют взрывники, которые не входят в бригаду.

Показатели шпуровой отбойки:

Производительность бурильщика 5 - 50 м³/смену при бурении переносными перфораторами и до 400÷700 м³/смену при использовании самоходных буровых кареток.

Выход отбитой руды 0,3-1,5 м³/м

Удельный расход ВВ 0,6÷3 кг/м³

Приведенные показатели относятся к крепкой руде и малой (1-1,5 м) ширине забоя.

Основные меры охраны труда:

1. Буровое оборудование и инструменты д.б. выбраны с учетом свойств горных пород, глубины и направления шпуров, условий работ.

2. На каждом руднике все горные породы по показателю буримости д.б. отнесены к определенной категории классификации и для пород каждой категории д.б. определен оптимальный режим бурения.

3. Перед производством буровых работ д.б. подготовлен необходимый фронт.

4. Рабочее место бурильщика д.б. обеспечено:

- исправным рабочим и резервным оборудованием: (перфораторы, электросверла, автоподатчик).

- комплектом исправного бурового инструмента: (буры, съемные коронки, штанги,

Определение производительности бурового оборудования произво­дится по существующим "Единым нормам выработки и времени", в зави­симости типа и марки применяемого оборудования, условий его экс­плуатации и физико-механических свойств массива руды или по приве­денным ниже расчетным формулам.

Бурение шпуров.При бурении шпуров перфоратором его производительность, м/смену, определяем по формуле:

Q_б = 60(T_см - T_пз - T_об)/[(t_о + t_в)(1 + k_от)],

где Т_см - продолжительность смены, ч; Т_пз и Т_об - соответственно, время на подготовительно-заключительные операции и на обслуживание рабочего места, ч; t_о ,t_в - соответственно, основное (чистое) и вспомога­тельное время бурения 1м шпура, мин; определяется по данным практики или по справочным данным; k_от - коэффициент, учитывающий нормированное время на отдых в течение смены (равен 0.1; 0.08 и 0.06 при бурении соответственно ручными, телескопными и колонковыми перфораторами).

Значения времени на подготовительно-заключительные операции и обслуживание рабочего места в зависимости от типа бурового оборудо­ва­ния приведены ниже:

Т_пз Т_об

Ручные перфораторы........................ 0.355 0.045

Телескопные перфораторы...............0.411 0.045

Колонковые перфораторы................ 0.433 0.047

Бурильные установки ....................... 0.773 0.23

Производительность бурильных установок:

Q_б= 60*k_о*n_б*(T_см- T_пз- T_об)/ [(t_о + t_в) (1 + k_от)],

где k_о - коэффициент одновременности работы бурильных машин (равен 0.95-0.85 и 0.8-0.9 соответственно для установок с 2-3 и 4 манипуля­торами); n_б - число бурильных машин установки; k_от = 0.07 - коэффициент учитывающий нормированное время отдыха в течении смены; Т_см - продол­жительность смен, ч; t_о и t_в - основное и вспомогательное время бурения шпуров, мин/м.

Показатели работы бурильных установок в зависимости от коэффици­ента крепости пород приведены ниже:

Крепость руды ....................................8-10 10-12 12-14 14-16

Средняя скорость бурения, м/мин......1.16 0.86 0.543 0.348

Средняя стойкость коронки, м.......... 12-14 8-1 3-5 3-4