Способы разрушения массива при проходке горных выработок

Способ разрушения горных пород при проходке горных выработок

Способ разрушения горных пород используют для проведения горных выработок любого назначения, формы и поперечного сечения. Способ включает формирование врубовой полости (любым из известных способов), обуривание вспомогательных, отбойных шпуров, расстояния между которыми строго определены, обуривание оконтуривающих шпуров, расстояние между которыми принимается равным r_р (не более этой величины), и поочередную их отбойку с получением проектного контура проводимой выработки. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке горных выработок.

Известен способ проходки горных выработок с применением различных конструкций врубов и контурным взрыванием [1] .

К основным недостаткам способа относятся: необходимость дополнительных экспериментальных работ при использовании предлагаемой схемы для изменяющихся горно-геологических и горнотехнических условий; нестабильность работы предлагаемого варианта при изменяющихся горно-геологических и горнотехнических условиях; большой объем удельных буровых работ (при контурном взрывании).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ проходки горных выработок, включающий бурение различных конструкций прямых врубов и расположение вспомогательных и оконтуривающих шпуров через расчетную ЛНС [2] .

Недостатками способа являются: нет объяснения принципа построения схемы расположения вспомогательных и оконтуривающих шпуров по площади забоя (т. е. предлагаемый способ не оптимален); в расчет ЛНС принята эмпирическая зависимость, которая требует проверки для конкретных горно-геологических и горнотехнических условий.

Цель изобретения является повышение эффективности сооружения горной выработки за счет четкого (оптимального) распределения вспомогательных и оконтуривающих шпуров по площади забоя, четкого оконтуривания горной выработки, определения оптимального расхода принятого типа ВВ, определения оптимального расхода бурения для конкретных горно-геологических и горно-технических условий. С этой целью в известном способе проведения горных выработок, включающем формирование врубовой полости (любым из известных способов), бурение оконтуривающих шпуров по контуру проводимой выработки на расстоянии r_p друг от друга (не более этой величины) с учетом возможности размещения последних по периметру выработки, бурение вспомогательных шпуров рядами, расстояние между которыми должно быть не более w₁, а расстояние между шпурами в рядах должно быть не более r_p1, после чего осуществляют поочередную взрывную отбойку горного массива в пределах проектного контура проводимой горной выработки.

На чертеже показана схема расположена шпуров по площади забоя с применением клинового ступенчатого вруба (1 ряды отбойки вспомогательных шпуров; 1, 2, 3. . . — очередность отбойки шпуров; l_ц — уход забоя за цикл).

Способ осуществляют следующим образом.

В проектном контуре горной выработки в горном массиве бурят врубовые шпуры (любым из известных способов) с целью создания врубовой полости на необходимую глубину ухода забоя за цикл (например клиновой ступенчатый вруб).

По контуру проводимой выработки бурят оконтуривающие шпуры на расстоянии r_p друг от друга (не более этой величины; шпуры 8).

Величина r_p определяется следующим образом: r_р= 0,7d; (1) d_зд= d; (2) где d_зд — диаметр образующей при взрыве зоны смятия, см; d — диаметр шпуров (скважин), см; q — плотность ВВ в заряжаемом шпуре, кг/м 3 ; v — скорость детонации применяемого ВВ (нижний предел), м/с; f — коэффициент крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова; _ср — предел прочности пород на срез, Па.

Бурят вспомогательные шпуры исходя из условия — каждый шпур отбивает массив толщиной, равной w₁ ( не более этой величины, шпуры 4, 5). Величина w₁ определяется из соотношения: w₁ = r_p.1cos30 о ; (3) r_р.1= 0,7d ; (4) где K_с — коэффициент структурного ослабления (учитывающий трещиноватость) массива, остальные обозначения те же.

Бурят ряды отбойных шпуров (1 — ряды отбойки). Расстояние между рядами принимается равным w₁ (не более этой величины). Расстояние между шпурами в рядах отбойки принимается равным r_p.1 (не более этой величины, шпуры 6, 7). Производится поочередная взрывная отбойка обуренных шпуров (см. фиг. 1, 1, 2, 3 . . . — очередность отбойки) с получением проектного контура проводимой выработки.

Таким образом предлагаемый способ имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом: позволяет получить стабильный при любых горно-геологических и горнотехнических условиях КИШ (не ниже 0,9); позволяет получить оптимальное количество шпуров на проводимый забой для конкретных горно-геологических и горнотехнических условий; позволяет улучшить безопасность за счет получения стабильности КИШ и четкого оконтуривания проводимой выработки. (56) 1. А. З. Гребеньков и Ю. С. Кузнецов. Рациональные паспорта БВР при проведении горных выработок в Норильском шахтопроходческом тресте. Г. Ж. — 1985, N 1, с. 34-36.

2. В. Я. Шапиро, А. В. Боев и Н. В. Литвинович. Совершенствование параметров буровзрывных работ при проведении горных выработок. Г. Ж. — 1985, N 2, с. 34-37.

СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПРОХОДКЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, включающий бурение врубовых рядов отбойных и оконтуривающих шпуров, размещение в них зарядов ВВ и последовательное взрывание сначала врубовых, затем отбойных и в последнюю очередь оконтуривающих шпуровых зарядов ВВ, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения горных пород, оконтуривающие шпуры бурят на расстоянии друг от друга, определяемом из выражения r_р= 0,7d где d_зд — диаметр зоны смятия, образующейся при взрыве, см; d_зд= d q — плотность ВВ в шпуре, кг/м 3 ;
d — диаметр шпуров, см;
v — скорость детонации применяемого ВВ, м/с;
f — коэффициент крепости по шкале М. М. Протодъяконова;
_сp — предел прочности разрушаемых пород на срез, Па,
расстояние между отбойными шпурами в рядах определяют из выражения:
r=
где K_с — коэффициент структурного ослабления, а расстояние W₁ между рядами отбойных шпуров определяют из выражения
W₁ = r_p1cos 30 o .

Источник

Способы разрушения горных пород

Донецкий горный техникум им Абакумова

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По дисциплине

“Разрушение горных пород”

Автор-составитель: Русаков О.Н..

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………. 1. Способы разрушения горных пород …………………………………… 2. Механическое бурение скважин и шпуров ……………………………… 3. Взрыв, характеристики взрывчатых веществ ………………………….. 4. Классификация промышленных взрывчатых веществ ………………… 5. Теория и практика разрушения горных пород взрывом ……………… 6. Параметры буро-взрывных работ ………………………………………. 7. Паспорт буро-взрывных работ. Опытное взрывание ………………….. 8. Средства инициирования зарядов взрывчатых веществ ………………. 9. Методы шпуровых, скважинных, котловых, камерных и накладных зарядов. Контурное взрывание ………………………………………………… 10. Организация взрывных работ в шахте ………………………………….. 11. Проветривание выработок после взрывных работ. Ликвидация отказов 12. Опасные взрывные работы во встречных и параллельных выработках, у склада взрывчатых материалов и в стволе ……………………………………… 13. Взрывные работы в шахтах, опасных по газу и пыли. Водораспылительные завесы …………………………………………………… 14. Сотрясательное взрывание на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа …………………………………………………. 15. Хранение и транспортировка взрывчатых материалов ……………….. 16. Участок буро-взрывных работ: персонал и документация …………… ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………….. Литература ……………………………………………………………………….. Контрольные вопросы по курсу …………………………………………………

Введение

В Украине имеются большие запасы угля. Уголь – один из видов энергетического сырья. Это настоящий хлеб промышленности. Возрастает значение угля для химической промышленности (получение серы, пластмасс, красителей, удобрений и др.).

Развитие техники, совершенствование технологии и организации горных работ приводят к коренным изменениям в горной промышленности.

Большие нагрузки на очистные забои требуют повышения скоростей проведения горных выработок до 400 – 500 м/мес. Прохождение горных выработок ведется с помощью комбайнов или буровзрывным способом.

Буровзрывные работы находят все более широкое применение в различных отраслях промышленности. Являясь основным средством отделения от массива и дробления горных пород при добыче полезного ископаемого, буровзрывные работы успешно применяются при строительстве плотин и вышек различного назначения, разведке полезных ископаемых, исследованиях строения земной коры, проходке нефтяных и газовых скважин, в машиностроении (для сварки металлов, упрочнения и штамповки деталей).

В общем технологическом комплексе производственных процессов горного предприятия буровзрывные работы предопределяют производительность добычи угля и в конечном итоге его себестоимость.

Способы разрушения горных пород

1. Разрушение горных пород

2. Понятие о взрыве и взрывчатых веществах

Литература: 1, 2, 3

Разрушение горной породы редставляет собой отделение от массива ее кусков и дробление их до кондиционной крупности. В настоящее время это основной процес технологии добычи твердых полезных ископаемых.

Различают следующие виды разрушения горных пород: механическое, взрывное, гидравлическое, термическое, электрическое, комбинированое и др.

Механическое разрушение – это отделение горных пород от массива или их измельчение путем воздействия породоразрушаещего инструмента (резца, коронки, фрезы, ударника и др.). При этом протекают физические процессы чисто механического разрушения породы рабочим органом: резание, разделывания, скалывание, дробление, сжатие и др. Механический способ разрушения пород широко используют для непосредственной добычи угля, бурения шпуров и скважин.

Взрывное разрушение представляет собой отделение горных пород от массива и перемещение их под действием энергии взрывчатых веществ, размещенных в массиве (в шпурах, скважинах). Взрывной способ разрушения горных пород применяют в породах различной крепости, но наиболее экономичен он в крепких породах, когда другие способы разрушения неэффективны или вовсе применять нельзя.

Гидравлическое разрушение связано с отделением горных пород от массива путем воздействия на него струи воды под високим давлением (>10 мПа). Этой же водой осуществляется и транспортировка горной массы. Гидравлический способ разрушения горных пород применяется при добыче угля и слабых пород.

Термическое разрушение происходит под действием физических полей за счет физико-химических процессов, протекающих под действием высокой температуры без использования породоразрушающих инструментов.

Электрическое разрушение основано на воздействии на горную породу электрической энергии в виде электрического разряда, электромагнитного поля и др.

Комбинированое разрушение основано на использовании комбинации двух видов разрушения (буровзрывное, механогидравлическое и др.).

Взрыв– это процесс быстрого физико-химического превращения вещества, при котором выделяется тепло и большое количество сжатых газов, способных

производить механическую работу по разрушению и перемещению разрушаемых объектов в окружающей среде.

Взрывание представляет собой процесс инициирования зарядов в заданной последовательности способами, обеспечивающими безопасность и эффективность работ.

Зарядсостоит из определенного количества взрывчатых веществ (ВВ), подготовленное к взрыву, с введенным в них инициатором взрывания. Величина (масса) заряда указывается в килограммах или тоннах.

Средство инициирования взрыва (СИ) – это небольшой заряд, инициирующий взрыв промышленных ВВ.

По своей природе взрывы делятся на:

При физическом взрывепроисходит только физическое преобразование вещества (беспламенное взрывание с помощью жидкой углекислоты и сжатого воздуха, взрывы паровых котлов, баллонов со сжиженным газом, электрические разряды и т. п.).

В случае химического взрыва идет чрезвычайно быстрая химическая реакция окисления водорода и углерода с выделением 3,2*10 3 -5,6*10 3 кДж/кг тепла и газов (взрыв метана, угольной или другой органической пыли).

В процессе ядерного взрыва происходит цепная реакция деления и синтеза ядер с образованием новых элементов. В настоящее время реализуется два способа выделения атомной энергии при взрыве. Это превращение тяжелых ядер в более легкие (радиоактивный распад и деление атомных ядер урана и плутония) и образование из легких ядер болеет тяжелых (синтез атомных ядер). Например, при термоядерном взрыве из тяжелого водорода образуется гелий.

Источник