ГЛАВА XIX
МЕТОД СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ
Рис. 126. Пример применения метода скважинных зарядов в карьере
Скважиной называется выработка круглого сечения диаметром более 75 мм при глубине до 5 м или любого диаметра при глубине более 5 м. Наиболее часто в СССР применяются скважины диаметром 175—225 мм.
Сущность метода скважинных зарядов заключается в том, что разрыхление скальных пород осуществляется взрывом серии удлиненных зарядов взрывчатых веществ, размещенных в скважинах (рис. 126). Скважины могут быть вертикальными, наклонными и горизонтальными. Метод скважинных зарядов один из наиболее прогрессивных методов взрывных работ, который находит все большее развитие и распространение на открытых горных работах и железнодорожном строительстве. Метод скважинных зарядов в промышленных карьерах Советского Союза является основным.
§ 62. Вертикальные скважинные заряды
- Общие сведения. Метод вертикальных скважинных зарядов применяется для разрыхления больших объемов скальных пород в карьерах по добыче полезных ископаемых, при разработке железнодорожных выемок, въездных и разрезных траншей. В очень крепких скальных породах применение этого, метода нецелесообразно из-за малой производительности буровых станков.
В карьерах метод вертикальных скважин применяется при высоте уступа 8—20 м и более и угле откоса уступа больше 70—75°. Применение данного метода при меньшей высоте уступа нецелесообразно в связи с относительным увеличением удельного расхода бурения и ВВ на единицу разрыхленной породы и уменьшением производительности буровых станков за счет увеличения количества передвижек.
Применение метода вертикальных скважин при высоте уступа более 20 м чаще всего также нецелесообразно. При угле откоса уступа менее 70—75° применение метода вертикальных скважин становится невыгодным из-за возрастания сопротивления по подошве уступа, которое заряд взрывчатого вещества не может преодолеть. В этом случае образуются пороги, т. е. не разрыхленные взрывом участки по подошве уступа. Последующая ликвидация указанных порогов требует больших затрат труда и времени и приводит к простою экскаваторов. Внедрение производительного вращательного бурения расширяет область применения метода скважинных зарядов.
Скважины могут располагаться в один, два или несколько рядов. Если скважины размещаются в два ряда или более, то они располагаются в шахматном порядке. Двух- и многорядное расположение скважин чаще применяется при проходке траншей и выемок, а также в карьерах с малой высотой уступа (менее 10 м), когда однорядное расположение скважин не обеспечивает бесперебойную работу экскаваторов.
Применение однорядного взрывания скважин при достаточной высоте уступа (более 10 м) выгоднее в связи с уменьшением выхода негабарита, расхода ВВ, ширины развала породы и сейсмической опасности взрыва. Эффективность взрывных работ при однорядном и особенно при многорядном расположении скважин может быть значительно повышена за счет применения короткозамедленного взрывания. Нормальная высота развала при однорядном взрывании уступа составляет 0,5-0,55 высоты Н последнего, а ширина развала — (1,5-1,8) Н. Второй и последующие ряды скважин работают в зажиме и выход негабарита, особенно в нижней части уступа, увеличивается. Высота развала при многорядном взрывании может оказаться даже выше высоты уступа.
Таблица 31
Приближенные значения длины перебура скважин
Усиление действия взрыва заряда в нижней части уступа достигается в основном за счет перебура скважин ниже уровня подошвы уступа. Приближенные значения длины перебура для уступов разной высоты в породах различной крепости приведены в табл. 31. В отдельных случаях для облегчения работы взрыва и уменьшения выхода негабаритов применяют подошвенные и вертикальные шпуры, располагаемые между скважинами и взрываемые одновременно со взрывом скважинных зарядов. Важным условием для получения хорошего качества взрыва является полная подборка основания уступа.
Преимуществами метода вертикальных скважин являются:
- возможность одновременного разрыхления больших объемов скальных пород, что обеспечивает большую производительность карьера и возможность внедрения комплексной механизации скальных работ;
- относительно лучшее дробление скальных пород за счет более равномерного распределения взрывчатых веществ во взрываемом массиве, а также уменьшение трудоемкости и удельного расхода бурения.
К недостаткам этого метода следует отнести:
- невозможность применения его при угле откоса уступа менее 70—75°;
- значительный выход негабаритов при взрывании в породах, разделенных трещинами на отдельности большой величины.
- Расчет расположения скважин и веса зарядов при двух обнаженных плоскостях.
Расчет расположения скважин и веса зарядов производится в такой последовательности (рис. 127):
- определяется глубина скважин;
- определяется величина расчетной линии сопротивления по подошве уступа;
- определяется расстояние от бровки уступа до устья скважины;.
- определяется расстояние между скважинами в ряду;
- определяется вес скважинного заряда;
6) определяется расстояние между рядами скважин.
Глубина скважины определяется по формуле
(49) где l — полная глубина скважины в м;
Н — высота уступа в м;
h — величина перебура в м (определяется по табл. 31).
Рис. 127. Однорядное расположение скважин
Формула выведена с учетом длины забойки z=0,75
На ряде карьеров практикуется внедрение расширенной сетки скважин, для которой значение относительного расстояния между зарядами т принимают больше единицы и увеличивают до 1,5-1,6. Существует мнение, что именно при превышении расстояния между зарядами величины расчетной линии сопротивления достигается лучший отрыв горной породы от массива и лучшее ее дробление.
Рис. 129. Кинограмма взрыва серии скважин
Применение расширенной сетки расположения скважин на карьерах Союзасбеста и других карьерах Советского Союза дало значительное увеличение выхода разрыхленной горной массы с погонного метра скважины, уменьшило развал породы и снизило расход ВВ. При этом качество дробления горной массы не ухудшилось. Учитывая, что на многих карьерах в настоящее время относительное расстояние между скважинами принимают в пределах от т = 0,4 до т = 0,7, мгновенное взрывание имеет значительные неиспользованные резервы за счет раздвижки скважин. Применение короткозамедленного взрывания позволяет еще более расширить сетку скважин.
На рис. 129 показана кинограмма взрыва серии скважин, произведенного на одном из карьеров короткозамедленным взрыванием по схеме «гребенка».
Вопросы для повторения
- Сущность метода скважинных зарядов.
- Область применения метода вертикальных скважин.
- Преимущества и недостатки метода вертикальных скважин.
- Как определяется расчетная линия сопротивления для метода вертикальных скважин?
- Как определяется величина перебура и глубина вертикальных скважин?
- Как определяется расстояние между скважинами в ряду и между рядами вертикальных скважин?
- Как определяется величина заряда вертикальной скважины?
Задачи
- Рассчитать сетку вертикальных скважин и величину зарядов для однорядного взрывания уступа высотой 15 м в породах X категории по шкале Н и Р МПСМ 1955 г. Диаметр скважины — 200 мм; угол откоса уступа—75°; ВВ — аммонит № 6.
- Рассчитать сетку и величину зарядов для двухрядного взрывания вертикальных скважин. Высота уступа — 12 м. Грунты IX категории крепости по шкале Н и Р МПСМ 1955 г. Угол откоса уступа—70°; диаметр скважины— 175 мм; ВВ — аммонит № 9.