Основными параметрами взрывных работ при проходке вертикальных стволов шахт являются: удельный расход ВВ, общий расход ВВ на взрыв, масса заряда ВВ в одном шпуре, глубина шпура, площадь забоя, приходящаяся на один шпур, общий объем буровых работ на цикл, удельный расход бурения на сооружение 1 м ствола, тип ВВ и СИ, схема инициирования зарядов ВВ.
В соответствии с проектом на проходку ствола должны быть известны: диаметр ствола, физико-технические свойства пород, в которых сооружается ствол (крепость пород по шкале М.М. Протодьяконова или другие упругопрочностные свойства), опасность забоя по пылегазовому фактору, его обводненность.
На основе перечисленных данных выбираем тип ВВ и СИ, тип буровой установки для бурения шпуров (скважин), диаметр патрона ВВ, в соответствии с принятой буровой установкой и технологией проходки ствола принимаем глубину шпуров.
Выбор и обоснование бурового оборудования
Бурение шпуров является одной из трудоемких операций и занимает 20-30 % от общего времени цикла.
В виду того, что для взрывания используются шпуры небольшой длины и диаметра (1,4 м и 40 мм соответственно) для их бурения используются ручные перфораторы. Бурение шпуров в стволах производится сверху вниз, что позволяет применять тяжелые бурильные перфораторы.
Количество перфораторов Nп, одновременно работающих в забое, определяется из выражения: [1, стр.68]
, (3.1)
где Sу - площадь забоя на один перфоратор, Sу = 4 - 5 м;
- площадь сечения ствола вчерне, м.
Для ствола сечением 28,3 м2 количество перфораторов:
шт
Принимаем 7 перфораторов.
В забое должно находиться 2 - 3 исправных перфоратора. Бурильные штанги пустотелые шестигранные БШ-22, длиной 0,7 - 4,3 м с интервалами по длине 0,3 - 0,5 м.
В породах различной крепости применяют коронки КДП, в хрупких трещиноватых породах - долотчатые коронки КДШ и трехперые КТШ, в вязких трещиноватых породах - крестообразные ККП. Коронки армированы твердым сплавом ВК 8В и ВК 15. Для уменьшения вибрации применяют антивибрационные устройства КВ-1 и КВС-1. Последовательность работ при бурении шпуров следующая: зачистка забоя, разметка шпуров, спуск перфораторов и присоединение их к ставу сжатого воздуха, непосредственно бурение шпуров.
При разметке шпуров опускается центральный отвес, определяется центр ствола, в центре бурится шпур длиной 0,7 - 0,5 м, в который вставляется шаблон. При помощи шаблона размечаются окружности и расположение врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров.
Горный мастер (сменный инженер) обязан проверить расположение и глубину шпуров, их соответствие паспортной схеме. Шпуры, не соответствующие паспортной схеме перебуриваются.
Производительность бурения шпуров ручными перфораторами за общее время бурения, с учетом подготовительно-заключительных операций равна: [1, стр.69]
м/ч, (3.2)
где ц - коэффициент одновременности работы бурильных молотков, ц = 0,8 - 0,9;
nб - количество перфораторов в работе;
Кв - коэффициент, учитывающий приток воды в ствол. Кв = 1;
Кd - коэффициент, учитывающий диаметр шпура;
, Кd = 1,125;
Кп - коэффициент, учитывающий тип перфоратора. Кп = 1.
Для пород с коэффициентом крепости f = 12
м/ч
К достоинствам бурения шпуров ручными перфораторами относятся малая стоимость оборудования, надежность процесса бурения, время подготовительных и заключительных работ в 1,5 - 2,0 раза меньше, чем при бурении установками. Недостатки способа - тяжелый ручной труд бурильщиков, низкая производительность труда.
Для бурения шпуров принимаем перфоратор ПП50В1.
Предназначен для бурения шпуров с пневматических поддержек или других установочно-подающих устройств, при проходке горных выработок и добыче полезных ископаемых.
Буровзрывные работы (БВР) предназначены для разрушения пород в забое ствола.
Основные операции при БВР: бурение шпуров, их заряжание, монтаж электровзрывной сети и взрывание шпуров.
Основными документами при выполнении БВР являются «Единые правила безопасности на взрывных работах» и «Паспорт буровзрывных работ».
БВР должны выполняться при наименьших затратах труда, времени и средств, высоком качестве взрыва. Необходимо разрушать породу в пределах проектного контура поперечного сечения ствола с минимальными переборами. Равномерное мелкое дробление породы должно обеспечить максимальную производительность погрузочной машины. БВР необходимо выполнять таким образом, чтобы взрывание пород произошло на полную глубину шпура, был обеспечен минимальный выброс кусков породы вверх при взрыве, а разрушение породного массива осуществлялось в пределах проектного контура ствола.
Эффективность БВР зависит от физико-механических свойств горных пород (прочности, абразивности, взрываемости, буримости, трещиноватости и др.), а также от правильно составленного паспорта БВР.
Выбор взрывчатых веществ (ВВ) и средств инициирования (СИ) производится с учетом пылегазового режима шахты, обводнённости, диаметра ствола и физико-механических свойств горных пород.
В зависимости от прочностных свойств пород рекомендуются ВВ со следующими значениями работоспособности: при коэффициенте крепости пород f = 1-3 работоспособность рекомендуемого ВВ - 220 см3, при f = 3-6 - 220-320 см3; при f = 6-10 - 320-400 см3 , при f >10 - 400-600 и более.
При проходке стволов шахт во всех случаях взрывание шпуров разрешается производить только с поверхности или с действующего горизонта электрическим способом или детонирующим шнуром. При подходе забоя ствола на 10 м к угольному пласту, опасному по газу или пыли, а также на протяжении 20 м ниже пласта должны применяться постоянный ток и предохранительные ВВ и СВ.