SU1751310A1 - Способ проходки горизонтальной горной выработки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и м б использовано при сооружении подземных горных выработок Цель - снижение трудозатрат на проходку горных выработок за счет использовани  напр женного состо ни  горных пород Перпендикул рно поверхности забо  бур т два V-образных симметричных р да щелевых шпуров (ЩШ) V-образные р ды ЩШ располагают со встречным расположением вершин углов Плоскость расположени  вершин углов V образных р дов ЩШ располагают перпендикул рно направлению действи  максимальных сжимающих напр жений Рассто ние между вершинами V-образных р дов ЩШ определ ют из выражени  в КК(101 - f)/48 - 0,63f + f/U, где Кк - коэффициент концентрации напр жений f - ко- эффициент крепости по шкале М М Протодь конова; Цц- ширина щели полученна  в результате взрывани  зар дов в ЩШ, м Между вершинами V-образных р дов перпендикул рно поверхности забо  бур т разрушающий шпур По контуру выработки бур т оконтуривающие шпуры Все шпуры зар жают ВВ В первую очередь взрывают зар ды в ЩШ Затем взрывают зар д ВВ в разрушающем шпуре В последнюю очередь взрывают зар ды ВВ в оконту ривающих шпурах 3 ил С

Description

Изобретение относитс  к горному делу, а именно к области проходки горизонтальных горных выработок буровзрывным способом .

Известен способ проходки горизонтальных выработок, включающий бурение врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров, их зар жание и взрывание с замедлением , начина  с врубовых В центральной части забо  выбуривают горизонтальный клиновой вруб, а часть отбойных шпуров располагают трем  р дами параллельно горизонтальной оси выработки Диаметр всех шпуров составл ет 36-40 мм но может быть увеличен в зависимости от горногеологических условий до 45 47 мм Максимальна  глубина шпуров достигает 6 м При проходке выработок данным способом примен ли два варианта метода контурного взрывани  Рассто ние между оконтуривающими шпурами равн лось 1 м Взрывание примен лось электрическое,электродетонаторами с 12 ступен ми замедлени .

Данный способ требует значительных трудозатрат на технологические операции св занные с бурением, зар жанием большого количества шпуров Кроме того, дл  получени  максимального эффекта при ведении взрывных работ с применением клиновых врубов требуетс  строгое соблюдение углов наклона врубовых шпуров , что при применении ручных буровых машин вызывает значительные сложности

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл е ге  способ проходки горизонтальных горных выработок, включающий бурение в направлении проходки контурных р дов щелевых шпуров и разрушающего шпура, зар жание их ВВ и взрывание с предварительным образованием щелей путем взрывани  зар дов ВВ в щелевых шпурах с последующим взрыванием зар дов в ра зрушающем и оконтуриваю- щих шпурах.

Этот способ неэффективен при большой плоа(ади поперечного сечени  выработки и в крепких, монолитных породах, так как в этих случа х требуетс  значительное увеличение числа шпуров, Увеличение числа шпуров влечет повышение трудозатрат на бурение и зар жание их, что в значительной степени вли ет на технико-экономические показатели всего комплекса проходческих работ. Кроме того, при ведении проходческих работ в крепких, монолитных породах дл  обеспечени  высоких показателей БВР необходимо увеличить удельный расход ВВ. что в значительной степени вли ет на состо ние законтурной части породного массива.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности буровзрывных работ при отбойке массива на всю глубину заход- ки за счет улучшени  КПД взрыва разруша- ющего зар да, путем использовани  напр женного состо ни  массива и снижени  трудозатрат на буровзрывные работы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе проходки горизонтальных горных выработок, включающем бурение в направлении проходки контурных, щелевых и разрушающего шпуров, зар жании их ВВ, взрывание с предварительным образованием щелей путем взрывани  зар дов ВВ в щелевых шпурах с последующим взрыванием зар дов в разрушающем и оконтуриваю- щих шпурах, бурение щелевых шпуров производ т по двум симметричным /-об- разным р дам с встречным расположением плосхих углов V-образных р дов, при этом плоскость расположени  вершины углов V- образных р дов располагают перпендикул рно направлению действи  максимальных сжимающих напр жений, а першины V-образных р дов располагают на рассто нии друг от друга, определ емом из выражени :

ib ..С °1:.

48 -0,63 f f rL-щ

где Кк - коэффициент концентрации напр Ч-Г-НИН ,

f - коэффициент крепости пород по шкале М.М.Протодь конова;

Цц - ширина щели, полученна  в результате взрывани  зар дов в щелевых шпу- pax.

Сущность предлагаемого способа заключаетс  в использовании искусственно созданного одноосного напр женного состо ни  и концентрации его в центральной 0 части забо  дл  повышени  КПД взрыва разрушающего шпура.

На фиг. 1 показана схема расположени  шпуров на забое выработки; на фиг. 2 - забой выработки с изображением образова- 5 ни  щелей, полученных в результате взрывани  щелевых шпуров; на фиг 3 - забой выработки после взрывани  разрушающего шпура на щели.

Способ осуществл ют следующим об- 0 разом.

Сначала производ т ориентировку р дов щелевых шпуров в направлении действи  максимальных сжимающих напр жений, действующих в породном мас- 5 сиве, и производ т разметку в забое точек их забуривани . Затем бур т V-образные р ды 1 щелевых шпуров 2. Рассто ние между вершинами V-образных р дов 1 располагают на рассто нии определ емом по 0 формуле:

.Кк( 101 -f)

IB ь-

48-0,63 f +

1-щ

(1)

где Кк -.коэффициент концентрации напр - жений;

f - коэффициент крепости по шкале проф. Протодь конова; - ширина щели.

Данна  формула получена эмпириче- ским путем, в результате математической обработки экспериментальных данных

Проведенные в шахтных услови х эксперименты показали, что наличие напр женного состо ни  в призабойной части массива вли ет на разрушающий эффект взрыва. Чем больше величина напр жений в центральной части массива, тем больше радиус действи  разрушени  шпурового зар да , расположенного в этом районе, и тем больше вынос взорванной горной массы из врубовой полости.

На основании этого в формулу расчета рассто ний между вершинами V-образных р дов 1 щелевых шпуров 2 был введен коэф фициент Кк, учитывающий уровень напр  женного состо ни  в центральной части забо .

Величина Кк зависит от многих факте ров, но основным из них  вл етс  гпубинл

ведени  горных работ и наличие вершин углов V-образных щелей, размеры которых очень незначительно вли ют на изменение уровн  напр женного состо ни .

Ниже представлены оптимальные значени  коэффициента Кк в зависимости от уН (величина угла щелей принимаетс  посто нной ).

Таким образом, абсолютное значение Кк возрастает с увеличением глубины ведени  горных работ.

В случае игнорировани  данного фактора , учитывающего уровень напр женного состо ни , расчет рассто ний между вершинами углов шпуров по приведенной формуле приводит к занижению их численных значений. Данные производственных экспериментов показывают, что уменьшение рассто ний между вершинами р дов щелевых шпуров на 20% от оптимальных приводит к запрессовке 30-40% взорванной горной массы во врубовой полости, что в дальнейшем в значительной степени снижает технико-экономические показатели взрыва Точно такой же отрицательный эффект может быть получен при уменьшении остальных расчетных коэффициентов.

Увеличение абсолютного значени  коэффициентов свыше оптимального в расчетных параметрах БВР по приведенной формуле при реализации их результатов на практике приводит к прострелам шпуровых зар дов, неполному разрушению породного массива в центральной части забо .

Увеличение рассто ни  между вершинами углов V-образных р дов щелевых шпуров на 25% свыше оптимальных приводит к прострелу разрушающего шпура и соответственно к резкому снижению КИШ до 0,4- 0,5.

Щелевые шпуры 2 о самих V-образных р дах 1 шпуров 2 располагают на рассто нии , равном 3-5 их диаметров, что обеспечивает при взрывании зар дов полное разрушение породных перемычек между шпурами 2 р дов 1 (фиг. 1). Далее производили разметку точек забуривани  оконтури- вающих шпуров 3, вход щих в р ды 1 шпуров 2.

Рассто ние между оконтуривающими шпурами определ ют по формуле

к 19doK-0,0735f + 0,43,(2)

где doK - диаметр оконтуривающих шпуров, м;

f - коэффициент крепости по шкале проф. Протодь конова

Данна  эмпирическа  формула получена на основании проведенных экспериментов в результате математической обработки их результатов

При проведении экспериментальных работ по определению рассто ний между оконтуривающими шпурами 3 диаметр шпуров принималс  45-65 мм, а в качестве ВВ использовали натренированный аммонит N° б ЖВ. В св зи с этим из параметров зар да в эмпирическом выражении (2) учитываетс 

лишь диаметр зар да и коэффициент крепости пород.

Разрушающий шпур 4 располагают по средине между вершинами V-образных р дов 1 щелевых шпуров 2 (фиг. 2) После

окончани  буровых работ приступают к зар дке и взрыванию шпуров. Щелевые шпуры 2 зар жают через один с таким расчетом, чтобы оконтуривающие шпуры 3 были с зар дом ВВ, а угловые шпуры V-образных р дов 2 - незар жены. Это делают с целью уменьшени  зоны наведенной трещинова- тости от взрывов в породном массиве, так как наличие большого количества трещин может снизить уровень напр женного состо ни  в центре выработки Сцелыоуменьшени  воронкообразова и  и увеличени  импульса взрыва во всех зар женных шпу pax делают забойку не менее 0,2 длины зар да .

Взрывание зар дов во всех шпурах производ т в один прием электроогневым способом с замедлением.

На первой стадии образовани  выработки при взрывании V-образных р дов 1

щелевых шпуров 2 получают щели 5, отсекающие центральную часть забо  от породного массива (фиг 2). Наличие щелей 5 способствует формированию одноосного напр женного состо ни  в центральной части породного массива и концентрации напр жений , возникающих под воздействием сжимающих напр жений, действующих в направлении расположени  щелей 5.

На второй стадии образовани  выработки взрывают разрушающий шпур 4. При этом происходит суперпозици  динамических и статистических полей напр жений в центральной части забо , способствующа  повышению КПД взрыва разрушающего

шпура 4 до такой степени, что его воздействие на породный массив равноценно взрыванию нескольких шпуров в обычных услови х. В момент взрывани  разрушающего шпура 4 получают компенсационную

полость 6 (фиг 3) достаточного объема

На третьей стадии взрывают с одной степенью замедлени  оконтуривающие шпуры 3, при этом отбойка производитс  н  компенсационную полость 6

Таким образом применение предлагаемого способа проходки горизонтальных горных выработок позвол ет создать услови  дл  суперпозиции динамических и статистических полей напр жений в центральной ча сти забо , облегчающей разрушение горного массива и способствующей увеличению КПД взрыва разрушающего (центрального ) шпура. Все .это позвол ет уменьшить объем бурени  повысить скорость проходки.

Пример Проходку по предлагаемому способу вели в полевом штреке гор 1025 м щ Родина в амфиболитах с коэффициентом крепости пород 18-20 Площадь поперечного сечени  выработки 12 м2 Шпуры бурили диаметром 65 мм В качестве ВВ примен ли аммонит № 6 ЖВ в патронах

Рассто ние между вершинами V-образ- ных р дов шпуров и между оконтуривающи- ми шпурами определ ли согласно приведенных формул

1.2 ( 101 -20) 20

,4 м

48- 0,63 20 +

0,1

|к 1,14- 1,4 + 0,43 1 17м

Работы выполнили в следующей последовательности

В центре забо  на уровне углов р дов шпуров выбуривали разрушающий шпур Затем бурили V-образные р ды шпуров рассто ние между шпурами не превышало 0,3 м в направлении вертикальной оси выработки Шпуры по контуру выработки бурили в последнюю очередь Удельный расход ВВ составил 3,4 кг/м Взрывание шпуров - электроогневое, в качестве ВВ примен ли аммонит № 6 ЖВ в патронах Коммутаци  сети велась с разбежкой огнепроводного шпура, обеспечивающего замедление 2 с между взрывами шпуровых зар дов В сравнении с примен емым на руднике способом ведени  буровзрывных работ в данных услови х есть возможность сократить количество шпуров в 1,5 раза, снизить расход ВВ на проходку 1 м выработки в 1 7 раза и повысить скорость проходки в 3 раза

Использование предлагаемого способа проходки горных выработок по сравнению с прототипом позвол ет значительно повысить КПД взрыва при разрушении централь

ной части забо , уменьшить количество шпуров и ВВ дл  образовани  выработки снизить содержание вредных газов при взрыве; снизить трудозатраты на БВР и по высить скорость проходки, уменьшить объ

Claims (1)

1. ем проходческих работ по буровзрывному комплексу; снизить количество контактов горнорабочих с ВВ, что повышает безопасность горнопроходческих работ снизить запыленность и улучшить санитарно-гигиенические услови  труда проходчиков Формула изобретени  Способ проходки горизонтальной горной выработки, включающий бурение в направлении проходки кгттурных р дов

   щелевых шпуров и разрушающего шпура зар жание их ВВ и взрывание с предварительным образованием щелей путем взрывани  зар дов ВВ в щелевых шпурах с последующим взрыванием зар дов в разру

   шающем и оконтуривающих шпурах отличающийс  тем, что, с целью снижени  трудозатрат на проходку горных выработок путем использовани  напр женного состо ни  горных-пород, щелевые шпуры бур т

   по двум симметричным V-образным р дам с встречным расположением вершин углов V образных р дов, при этом плоскость распо ложени  вершиньТ углов у-образных р дов располагают перпендикул рно к напрзвлению действи  максимальных сжимающих напр жений, а вершины V-образных р дов располагают на рассто нии IB одна от дру- гой;определ емом из выражени  . Кк(101 - f)

   в 7

   48 -0,63 f +г1-щ

   где К -- коэффициент концентрации напр жений

   f - коэффициент крепости по шкале М М Протодь конова,

   - ширина щели, полученна  в результате взрывани  зар дов в щелевых шпурах м

   К

   150 1 1

   1751310

   « W4f ,;-,„