Материал: Недин В.В. Буровзрывные работы учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов

= 0,6 ч-1,2.

§ 4. Расчет шпуровых зарядов при проходке горных выработок

При расчете шпуровых зарядов применительно к условиям проходки горных выработок необходимо учитывать следующие

особенности шпуровой отбойки в проходческих забоях:

а) линия наименьшего сопротивления неодинакова для всех шпуров, даже в условиях одного и того же забоя;

б) конфигурация обнажения внутри забоя (вруба) после взрыва каждого из первых (врубовых) шпуров непрерывно изме­ няется;

в) соотношение количества врубовых и отбойных шпуров не­

постоянно и зависит от крепости, площади сечения и условий оконтуривания выработки.

Эти особенности обусловливают (с теоретической точки зре­ ния) необходимость расчета заряда каждого шпура в отдельно­ сти. При этом расчет должен быть различным для врубов с пря­ мыми и с наклонными шпурами, так как направление и длина л.н.с. для врубовых шпуров изменяется в зависимости от типа и конструктивных параметров вруба. Однако такой подход к реше­ нию задачи был бы весьма сложен и практически явно нецелесо­

образен уже по одному тому, что в таком случае пришлось бы для каждого шпура устанавливать «свой» удельный расход ВВ

или «свою» величину f(n). Поэтому практически задачу следует решать путем установления приближенных общих зависимостей между основными факторами и соответствующими параметрами взрывных работ.

Основными параметрами взрывных работ при проходке гор­ ных выработок являются: а) удельный расход ВВ (см. приложе­ ние 1); б) количество шпуров на забой и в) глубина шпуров. Рассмотрим способы определения первых двух параметров.

Об определении же глубины шпуров, устанавливаемой, исходя

из продолжительности цикла, см. главу XIII.

1. Определение удельного расхода ВВ

На основе обобщения данных производственного опыта проф.

М. М. Протодьяконовым [44] была предложена следующая фор­ мула для определения удельного расхода ВВ при проходке гор-

где q—удельный расход ВВ на 1 ж3 отбитой породы (в масси­ ве), кг-,

b — коэффициент, учитывающий свойства ВВ (мощность и

плотность в заряде);

f — коэффициент крепости пород по шкале проф. М. М. Прстодьяконова;

S— площадь поперечного сечения забоя, м2.

Величина коэффициента b для 62%-ного динамита равна

приблизительно 0,8, для аммонита № 6 — 0,65.

Несмотря на то, что формула (97) в настоящее время устаре­ ла, установленная в ней зависимость между удельным расходом

ВВ и коэффициентом крепости горных пород (пропорциональная Vf), полностью сохранила свое значение. Однако в отношении влияния сечения выработки, как показал анализ, проведенный недавно доц. Ш. И. Ибраевым, данные М. М Протодьяконова

нуждаются в пересмотре. Эмпирическая формула, предложенная доц. Ш. И. Ибраевым [23], имеет следующий вид:

для 62%-ного динамита—1,2—1,4; для аммонитов № б и 7— 0,9—1,0; для аммонита АП-2 — 0,8—0,85.

Довольно широкое распространение в отечественной учебной

литературе имеет формула, рекомендуемая проф. Н. М. Покров­

где 71 — удельный расход ВВ для зарядов нормального выбро­ са, кг/м3-,

h —коэффициент структуры пород, равный 1,3—2,0;

b — коэффициент работоспособности ВВ: для 62%-ного ди­ намита Ь =1, для аммонитов № 6 и 7 b = 1,1—1,2, для

аммонита АП-2 6=1,3;

v—коэффициент, зависящий от сечения выработки и рав-

Основным недостатком этой формулы следует считать введе­

ние в нее значения удельного расхода ВВ для заряда нормального выброса, которое в условиях проходки выработок является вели­ чиной непостоянной и неопределенной. Кроме того, в практике трудно определить коэффициент структуры пород fi, значение которого изменяется в широких пределах.

шпуров от крепости пород при проходке горизонтальных выработок; в — то же, при про­ ходке стволов шахт

Как показывает сопоставление с данными современной прак­ тики, формула (99) дает в основном завышенные, иногда до 2— 3 раз результаты.

На рис. 75, а показаны графики зависимостей удельного рас­ хода ВВ от крепости пород при проходке горизонтальной выра­ ботки сечением 10 м2, при применении в качестве ВВ аммонита № 6. Графики построены по разным формулам: проф. М. М. Про­ тодьяконова (кривая 1), доц. Ш. И. Ибраева (кривая 2), проф. Н. М. Покровского (кривая 3) и по данным практики (кривая 4).

Как видно из рис. 75, а, результаты, наиболее удовлетвори­ тельно согласующиеся с данными практики, дает формула (98).

Общий расход ВВ на забой можно определить по формуле

где I — средняя глубина шпуров, м;

т] — средний коэффициент использования шпуров (к.и.ш).

Для определения числа шпуров для забоя было предложено довольно много формул. Наиболее известной является формула

где N—общее число шпуров в комплекте.

Остальные обозначения — те же, что и в формуле (97). Фор­ мула (101) дает удовлетворительные результаты только для условий проходки горизонтальных выработок сечением пример­

но до 10 м2; с дальнейшим увеличением сечения она дает зани­ женные результаты. Применительно к стволам шахт даваемые результаты становятся резко заниженными (иногда в 2—3 раза).

Проф. Н. М. Покровским предложены [43] формулы для опре­

Существенными недостатками формул (102) и (103) являют­ ся определение числа шпуров через значения удельного расхода ВВ, а также весьма неточный учет влияния диаметров шпуров на их количество.

По формулам (102) и (103) число шпуров обратно пропорци­

онально квадрату диаметра. В действительности такой зависи­ мости не наблюдается. Вот характерные примеры из практики.

Бурильщик И. М. Макаренко (Кривбасс) [37] при проходке гори­

зонтальной выработки сечением 8,64 м2 в породах с коэффициен­ том крепости 8 по шкале Протодьяконова при обычном диамет­ ре шпуров (под патроны ВВ диаметром 31 мм) применял

комплект из 24 шпуров. Затем, увеличив диаметр шпуров до 84 мм (под патроны ВВ диаметром 70 мм), он в том же забое сократил число шпуров до 11, т. е.уменьшил в 2,2 раза. Согласно же формуле (102) число шпуров в этом случае должно было со­ кратиться примерно в пять раз. Другой пример: при проходке ствола [49] сечением 17,2 л* 2 в породах с коэффициентом крепости

обычного диаметра; когда же диаметр был увеличен до 82 мм,

ходческом забое изменяется примерно обратно пропорциональ­

но их диаметру (по обратной линейной зависимости). В част­ ности. в приведенных выше примерах соотношения между диа­ метрами патронов ВВ составляли 2,2—2,4, что почти точно сов­ падает с соотношением числа шпуров при нормальном и при увеличенном диаметрах. Тот же анализ показал, что формулы (102) и (103) дают недостаточно точные результаты и при шпу­ рах стандартного диаметра (см. рис. 75, бив).

На основании анализа и обработки фактических материалов

практики доц. Ш. И. Ибраевым была предложена уточненная

эмпирическая формула [24] для определения числа шпуров в

проходческих забоях:

bd

где N — число шпуров в комплекте;

S — площадь поперечного сечения выработки, ж2;

/— коэффициент крепости пород по шкале Протодьяконова;

d — диаметр заряда в шпуре, мм;

-а и b — коэффициенты, значения которых принимаются такими же, как при пользовании формулой (98)

В формулу (104) можно было ввести еще два коэффициента: один — учитывающий структуру пород, и другой — учитывающий глубину шпуров. Однако в большинстве случаев эти факторы влияют на число шпуров незначительно. Введение поправок

может потребоваться для условий проходки выработок в вязких или в сильно трещиноватых породах, а также при глубине шпу­ ров более 3 м.

На рис. 75, б даны графики изменения числа шпуров в зави­

симости от крепости по формулам проф. М. М. Протодьяконова (кривая 1), доц. Ш. И. Ибраева (кривая 2), проф. Н. М. Покров­ ского (кривая 5) и по данным практики (кривая 4). Графики составлены применительно к проходке горизонтальной выработ­

симости от крепости пород при проходке стволов шахты сечени­