Метод скважинных зарядов

§ 36. Метод скважинных зарядов

Метод скважинных зарядов является основным при рыхлении скальных пород взрывом в карьерах, при устройстве профильных выемок, дорожных полок, котлованов, врезок плотин и т. п. Этот метод позволяет широко применять механизацию при бурении и заряжении скважин, регулировать интенсивность дробления породы, хорошо прорабатывать подошвы взрываемого уступа.

Скальные породы дробят взрывом серии удлиненных зарядов ВВ, помещенных в вертикальных, наклонных или горизонтальных скважинах, пробуренных в массиве в один или несколько рядов.

Вертикальные скважинные заряды предпочтительнее при разработке котлованов и траншей, имеющих одну свободную поверхность. Их можно использовать на уступах с весьма крутым откосом, при котором обеспечивается значение ЛНС по подошве уступа, преодолеваемое зарядами данного диаметра. Высота уступа для этого типа скважин колеблется в пределах 10-12 м. Схема расположения вертикальных скважин показана на рис. 4.7, а.

В гидротехническом строительстве наибольшее распространение получили наклонные скважинные заряды, которые являются универсальными при взрывной отбойке (рис. 4.7, б). Заряды этого типа применяют для рыхления скальных пород при различных углах наклона уступа, при оформлении стенок выемки, для получения равномерного дробления породы, уменьшения заколов на откосах выемок и на уступах карьеров.

Горизонтальные скважинные заряды и заряды с углом наклона менее 30° играют вспомогательную роль. Их используют для ликвидации недоборов (порогов) на подошве уступа и подсечки уступа по подошве.

Рассмотрим порядок расчета наклонных скважинных зарядов как наиболее распространенных в строительстве применительно к сооружению профильных выемок с заданной постоянной высотой уступа (см. рис. 4.7,6).

Рис 4.7. Схемы расположения взрывных скважин на уступках

Рекомендуемые материалы

а- вертикальные скважины;

б - наклонные скважины,

в - комбинация из вертикальных и наклонных скважин;

г - комбинация из горизонтальных наклонных скважин;

1. Определяют глубину скважин

, где ( 4.4)

α - угол наклона скважины к горизонту, град;

l_пер - длина перебура, принимаемая в зависимости от взрываемости среды в пределах (10 15) d_скв, при уменьшении по тем или иным причинам длины перебура значение ЛНС корректируется с использованием следующего коэффициента:

2.      В соответствии с требованиями к ширине развала взорванной породы определяют длину, м, забойки в скважине:

при нелимитированной ширине развала

 (4.5)

при лимитированной ширине развала

 (4.6)

3.      Определяют величину ЛНС по подошве уступа

 ,где (4.7)

Кт -коэффициент трещиноватости породы;

d_зар - диаметр заряда, м;

∆ - плотность В В в заряде, кг/дм³;

е - энергетический коэффициент, принимаемый по табл. 4.5;

р - плотность породы, т/м³.

4.      Определяют наивыгоднейший диаметр заряда, м,

 ,где (4.8)

l_заб - длина забойки, выраженная в диаметрах заряда, м;

l_пер- длина перебура, выраженная в диаметрах скважины, м.

5. Принимают расстояние между скважинами в ряду α равным ЛНС, т. е α = W. При добыче крупнокускового материала применяют расширенную сетку, тогда α=(1,3... 1,4) W.

6. Принимают расстояние между рядами скважин при многорядном взрывании α. Таким образом, при разработке профильных выемок с использованием скважинных зарядов рыхления b=α= W.

7. Рассчитывают величину (массу) заряда в скважине, кг,

Q = 40d_зapρ, где (4.9)

Ρ-масса ВВ в 1 м скважины, кг.

8. Определяют время замедления , мс, при короткозамедленном взрывании:

t=AW,где

А -коэффициент, зависящий от акустической жесткости породного массива (табл. 4.6).

Таблица 4.6

Регулирование степени дробления массива при взрыве может быть достигнуто:

1) изменением сетки расположения зарядов при постоянном удельном расходе ВВ;

2) изменением удельного расхода и распределением ВВ во взрываемом породном массиве;

3) увеличением времени воздействия энергии взрыва на массив породы путем использования рассредоточенных зарядов;

4) изменением угла наклона скважин к вертикали;

5) применением специальных схем короткозамедленного взрывания, обеспечивающих соударение кусков взорванной породы.

Первые два способа являются наиболее изученными и широко применяются в практике гидротехнического строительства. При получении задания на регулирование кусковатости уточняют эталонный расход ВВ q₀, кг/м³, путем проведения серии опытных взрывов с определением выхода заданной фракции ( + 500 мм) при использовании аммонита № 6 ЖВ. Расчетный эталонный расход аммонита № 6 ЖВ может быть найден по формуле:

 где, (4.11)

q_ф - фактический удельный расход ВВ при взрыве, кг/м³, приведенный к аммониту № 6 ЖВ;

V_e⁺⁵⁰⁰ - содержание в массиве отдельностей фракции +500 мм, %.

V_н⁺⁵⁰⁰ -выход фракции +500 мм, после взрыва; %

Удельный расход ВВ при переходе к другим размерам кусков и другим ВВ определяют по формуле:

 ,где (4.12)

e— энергетический коэффициент, принимаемый по табл. 4.5;

М — поправка на размер куска:

При определении параметров зарядов для снижения выхода негабарита расчет ведут в такой последовательности.

1. По формуле (4.12) определяют значение q_др

2. Вносят поправки в значение ЛНС и производных от нее параметров а и b:

 (4.13)

3. Уточняют массу заряда, кг, по формуле:

 (4.14)

Практикой установлено, что получение крупногабаритных кусков возможно только в породах III-V категорий трещиноватости при высоте уступа более 100d_зар. Увеличение выхода крупных кусков достигается увеличением длины забойки до 60d_зар при соответствующем сгущении сетки взрывных скважин.

4. Рассчитывают величину ЛНС, расстояние между скважинами и расстояние между рядами скважин

(4.15)

После окончания обуривания предназначенного к взрыву блока или полигона производят контрольную съемку сетки забуренных скважин с целью проверки величины ЛНС, расстояния между скважинами в ряду и между рядами, а также угла наклона скважин к горизонту. Допустимые отклонения в положении скважин составляют для величины ЛНС ±5d_скв, а для расстояния между скважинами и их рядами ±3b_скв. При этом во избежание переборов или трудоемких доработок скважины в крайних закоординированных рядах могут иметь отклонения только в плоскости, параллельной борту выемки. Скважины, пробуренные с отступлением от проекта, бракуют и перебуривают. Перед началом заряжения проверяют фактическую глубину всех скважин. Зашла-мованные и засыпанные скважины очищают и продувают сжатым воздухом. Случайный перебур ниже проектных отметок засыпают песком или сухой породной мелочью.

Для рыхления скальных пород используют, как правило, сплошные колонковые заряды (рис. 4.8, а). На дно заряда помещают патрон-боевик из более мощного ВВ, обвязанный двумя нитками ДШ, выведенного к устью скважины. Эту операцию выполняют вручную с соблюдением всех правил обращения с ВВ и средствами взрывания. Далее в скважину помещают заряд из рассыпного ВВ. Оставшуюся незаряженной часть скважины заполняют песчаной забойкой, длина которой определяет ширину развала и крупность кусков взорванной породы. Использование в скважинных зарядах рассыпного ВВ позволяет получить заряд максимальной плотности и снизить удельный расход бурения, механизировать процесс заряжения скважин, а это повышает производительность труда и снижает стоимость работ. Ручное заряжение скважин порошкообразным или гранулированным ВВ используется только при малых объемах (до 200- 300 кг) заряда.

Рис. 4.8. Конструкции зарядов

а – скважинный заряд рыхления;

б - шпуровый заряд рыхления;

в- рассредоточенный скважинный заряд для контурного взрывания;

1 - к магистрали ДШ;

2- забойка;

3- ДШ;

4 — заряд рассыпного ВВ;

5 - патрон-боевик;

6 — соединительные провода;

7 — патроны аммонита № 6ЖВ

Подачу сыпучих взрывчатых смесей в скважины или камеры производят пневмозарядчиками камерного типа, работающими от стационарной сети сжатого воздуха или передвижных компрессорных станций. Этот пневмозарядчик (рис. 4.9) представляет собой герметичный бункер, в который периодически загружается ВВ и подается сжатый воздух, обеспечивающий перемещение смеси по зарядному шлангу на расстояние до 250 м. В конструкции бункера предусмотрено дополнительное рыхление ВВ сжатым воздухом и установлены дозирующие устройства. Наиболее распространенными зарядчиками этого типа являются УЗ С-1500 и УЗС-6000, техническая характеристика которых приведена в табл. 4.7.

Зарядные шланги для подачи рассыпных ВВ выполняют из полиэтиленового полупроводникового материала, обеспечивающего отвод статического электричества, возникающего в процессе перемещения ВВ по шлангу.

Детонация зарядов при взрывных работах на дневной поверхности осуществляется в основном с помощью ДШ, соединяющего все заряды в единую взрывную сеть, инициирование которой производится капсюль-детонатором или электродетонатором. Заряды в скважинах могут взрываться одновременно или с определенной очередностью. В последнем случае во взрывную сеть перед каждым зарядом или их группой устанавливают пиротехнические реле КЗДШ с замедлением 10, 20, 35 и 50 мс.

Контроль производства взрывных работ осуществляют осмотром поверхности откосов выемки развала взорванной породы и особенно мест, подозрительных по отказам зарядов. При разработке развалов устанавливают содержание негабаритных кусков (в % по объему), требующих дополнительного рыхления. После завершения этой работы осматривают поверхности подошвы и откосов выемки. Порядок ведения взрывных работ и меры безопасности при их производстве регламентируются «Едиными правилами безопасности при ведении взрывных работ».

Скважинные заряды выброса составляют особую группу удлиненных зарядов. Их применяют при сооружении канав, каналов, качественных насыпей, при вскрышных работах и т. п. Для скважинных зарядов выброса используют вертикальные (для проходки узких канав и каналов глубиной до 3 м) и наклонные (для получения более широких выработок с выбросом породы на одну сторону) скважины (рис. 4.10). При разработке широких каналов используют комбинированные схемы из вертикальных и наклонных скважинных зарядов или применяют траншейные линейно-протяженные заряды выброса.

Рис. 4.10. Элементы воронки скважинного заряда выброса

а- вертикальная скважина;

б- наклонная скважина;

При использовании скважинных зарядов выброса расчет параметров взрывных работ ведут в такой последовательности.

1.      Задают минимальный диаметр заряда из условий
взрываемости грунтов:

2.      Вычисляют глубину скважины, м,

 , где (4.16)

а _пер - коэффициент перебура, принимаемый равным 1,2 для легких грунтов, супеси, 0,95 для тяжелых грунтов, вязких глин,

Н - проектная глубина выемки, м;

α - угол наклона скважин, град, принимаемый равным 90° при вертикальных и 45-55° при наклонных скважинах.

3.      Вычисляют длину заряда, м,

l_зар = 0>751_скв.(4.17)

4.      Определяют массу заряда, кг,

Q = l_зарρ, где (4.18)

ρ -вместимость скважины, кг/м.

5. Определяют расстояние между зарядами, м,

Вместе с этой лекцией читают "Былое и думы".

α=d _зар *С_п, где (4.19)

d_зар - диаметр заряда, м;

С_п - коэффициент, зависящий от простреливаемости грунта:

,где (4.20)

П_пр -коэффициент простреливаемости, принимаемый для тяжелых грунтов в пределах 9-10, для легких- 14-16.

6. Определяют расстояние от оси проектируемой выработки до оси наклонных скважин A = Wctga.