СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ВРУБОВОЙ ПОЛОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ Российский патент 1995 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проведении горных выработок буровзрывным способом.

Известен способ образования врубовой полости, при котором один шпур бурят на глубину, превышающую в два раза глубину заходки [1] Но при таком способе врубовая полость получается недостаточной величины для нормальной работы отбойных шпуров.

Известен способ образования врубовой полости, при котором перпендикулярно плоскости забоя бурят группу шпуров переменной глубины, возрастающей от первого шпура к последнему, причем шпуры в плоскости забоя располагают по спирали Архимеда [2] Недостатком известного способа является низкая эффективность взрыва в крепких породах и малая глубина заходки за взрыв.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ образования врубовой полости при взрывных работах, включающий бурение шпуров перпендикулярно плоскости забоя в несколько горизонтальных параллельных рядов. Шпуры в каждом ряду по горизонтали имеют одинаковую глубину, а по вертикали переменную, возрастающую от первого ряда к последнему. Бурение вспомогательных шпуров вруба. Заряжание шпуров. Взрывание зарядов последовательно от первого ряда к последнему [3] Известный способ имеет ряд преимуществ при бурении шпуров бурильными установками с применением программ. Недостатком известного способа является низкая эффективность взрыва врубовых шпуров, так как каждый заряд работает в условиях зажима в его донной части, а углубление врубовой полости производят за счет формирования воронок выброса, что отрицательно сказывается на глубине заходки. Одновременно в процессе взрыва формируется полость, имеющая форму четырехугольной призмы, разрезанной вдоль по диагонали. Чтобы осуществить углубление этой полости до проектных размеров, бурят вспомогательные шпуры вруба, которые располагают на расстоянии сбоку по обе стороны полости, сформировавшейся после взрыва.

При таком расположении вспомогательных шпуров вруба заряды их работают в тяжелых условиях, так как отсутствует дополнительная свободная поверхность по всей длине шпура. Энергия взрыва шпуров используется недостаточно эффективно. Вместе с тем, поскольку углубление врубовой полости дополнительными шпурами происходит отбойкой породы в направлении кровли, то возникает опасность повреждения крепи, что снижает безопасность работ.

Обобщая изложенное выше можно сказать, что основными недостатками известного способа образования врубовой полости являются малая глубина заходки, низкая эффективность взрыва, низкий уровень безопасности работ.

Задачей изобретения является увеличение глубины заходки, повышение эффективности взрыва и повышение безопасности работ.

Достигается это тем, что в известном способе образования врубовой полости при взрывных работах, включающем бурение шпуров переменной глубины перпендикулярно плоскости забоя в несколько горизонтальных параллельных рядов, бурение вспомогательных шпуров вруба, заряжание и порядное последовательное взрывание, шпуры первого (нижнего) ряда бурят сближенными переменной глубины, причем короткие шпуры торцевой частью зарядов располагают на плоскости, проходящей через торцы зарядов вышележащих рядов шпуров, включая торцы зарядов последнего ряда, вместе с тем в плоскости расположения третьего от первого (нижнего) ряда шпуров по обе стороны от этого ряда бурят вспомогательные шпуры на расстоянии от крайних шпуров ряда равном 0,9-1,1 расстояния между основными шпурами вруба в ряду, а выше последнего ряда шпуров бурят дополнительный ряд шпуров, глубина которых составляет 0,85-0,95 глубины шпуров последнего ряда, при этом заряды в коротких шпурах первого ряда взрывают первыми, а заряды во вспомогательных шпурах взрывают непосредственно перед взрыванием зарядов в глубоких шпурах первого ряда, которые взрывают одновременно с зарядами шпуров дополнительного ряда. Бурение шпуров первого ряда по горизонтали сближенными на расстоянии 150-250 мм друг от друга позволяет при диаметре шпуров 42-55 мм существенно увеличить по сравнению с известным способом глубину коротких шпуров первого ряда, так как при сближении шпуров образуется не воронка выброса, а щель.

Так, если в известном способе глубина воронки выброса, формируемая при взрыве коротких шпуров первого ряда, составляет, например, 80-90 см, то предлагаемым способом в тех же условиях взрывом сближенных шпуров первого ряда можно сформировать щель глубиной 130-150 см. Этому способствует также то обстоятельство, что после зарядки и забойки глубоких шпуров первого ряда коэффициент заполнения их составляет 0,30-0,35. Следовательно, напротив коротких шпуров первого ряда глубокие шпуры являются пустыми и выполняют роль дополнительной свободной поверхности.

Сближение шпуров в первом горизонтальном ряду позволяет увеличить глубину заходки на 40-60 см в сравнении с известным способом.

Новым в заявляемом способе является также то, что в плоскости третьего от первого ряда шпуров по обе стороны от этого ряда бурят вспомогательные шпуры на расстоянии от крайних шпуров ряда, равном 0,9-1,1 расстояния между основными шпурами вруба, в ряду заряжают их ВВ и взрывают непосредственно перед взрыванием зарядов глубоких шпуров первого ряда.

Бурение вспомогательных шпуров на уровне третьего ряда на оптимальном расстоянии от крайних шпуров заряжание и взрывание их непосредственно перед взрыванием зарядов в глубоких шпурах позволяет создать благоприятные условия для работы зарядов в глубоких шпурах первого ряда за счет уменьшения линии наименьшего сопротивления для указанных зарядов с одновременным увеличением ширины свободной поверхности, на которую они взрываются. Все это обеспечивает повышение эффективности образования врубовой полости на участке донной части зарядов глубоких шпуров первого ряда (фиг. 3).

Условия для работы зарядов следующие. Породы крепкие песчаники, f 13,9-14,2, Ш-та им. Чеснокова ПО "Стахановуголь", экспериментальный забой; ВВ детонит М, диаметр патронов 36 мм, а 300 мм.

Анализ результатов показывает, что оптимальным следует считать расположение вспомогательных шпуров вруба на расстоянии (0,9-1,1)а, где а расстояние между основными шпурами вруба в горизонтальном ряду.

Предлагаемый способ образования врубовой полости позволяет повысить безопасность работ. Последнее достигается тем, что выше последнего ряда шпуров бурят дополнительный ряд шпуров, глубина которых составляет 0,85-0,95 глубины шпуров последнего ряда, причем взрывание зарядов дополнительного ряда шпуров производят одновременно с зарядами глубоких шпуров первого ряда.

Несмотря на те благоприятные условия, которые создаются для зарядов глубоких шпуров первого ряда, утверждающим взрывом зарядов вспомогательных шпуров, взрыв глубоких шпуров первого ряда может быть причиной повреждения крепи выработки вследствие их возможного наклона в сторону почвы выработки. Такая практика встречается часто. По этой причине заряды глубоких шпуров первого ряда работают в большом зажиме и при взрыве в большей степени формируют воронки выброса, чем работают на отбой. При этом выброс породы происходит под небольшим углом к продольной оси выработки, что может приводить к нарушению целостности крепи.

Введение дополнительного ряда шпуров, глубина которых составляет 0,85-0,95 глубины последнего ряда шпуров, и взрывание их одновременно с зарядами глубоких шпуров первого ряда позволяет, с одной стороны, обеспечить КИШ дополнительного ряда шпуров близким к 1, с другой (благодаря тому, что дополнительный ряд шпуров работает при КИШ ≈1) обеспечить направленный вниз, усиленный отброс породы, отбитой ими. Поскольку же взрывание зарядов глубоких шпуров первого ряда производится одновременно, отбиваемая дополнительным рядом шпуров порода будет гасить породу, отбиваемую зарядами глубоких шпуров первого ряда, полностью исключая повреждение крепи выработки, чего нельзя сказать об известном способе.

На фиг.1 показан способ образования врубовой полости в плоскости забоя; на фиг.2 то же, в вертикальной плоскости; на фиг.3 зависимость КИШ вспомогательного шпура от расстояния Х до вруба.

Заряды 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 18, 19 заряды основных шпуров вруба.

Заряды 1, 2, 3 заряды, в коротких шпурах первого ряда основных шпуров вруба; заряды 4, 5, 6 заряды второго ряда основных шпуров вруба; заряды 7, 8, 9 заряды третьего ряда основных шпуров вруба; 10, 11, 12 заряды четвертого (последнего) ряда основных шпуров вруба; заряды 18, 19 заряды в глубоких шпурах первого ряда основных шпуров вруба; 13, 14 заряды вспомогательных шпуров вруба; 15, 16, 17 заряды в дополнительных шпурах вруба.

При осуществлении способа образования врубовой полости параметры его выбираются в зависимости от коэффициента крепости пород по шкале проф. Протодьяконова М. М. Так при коэффициенте крепости пород от 3 до 20 соответственно изменяются расстояния между шпурами в рядах по вертикали и горизонтали: от 60 до 30 см; сближенных шпуров первого ряда: 15-25 см; глубина коротких шпуров первого ряда основного вруба от 100 до 150 см; глубина шпуров дополнительного ряда в крепких породах 0,95l_п; в породах слабых 0,95 l_п, где l_п глубина шпуров последнего ряда основных шпуров вруба. Угол наклона ступеней основных шпуров вруба α изменяется от 30 до 55^о; интервал замедления между группами шпуров, взрываемых равномерно, составляет 15-45 мс.

П р и м е р 1. В забое перпендикулярно его поверхности бурим горизонтальные ряды шпуров, из которых нижний ряд состоит из пяти сближенных шпуров, три шпура короткие и два длинные.

Длинные шпуры первого ряда и последнего ряда бурим на одинаковую (максимальную) глубину шпуров, а выше последнего ряда бурим дополнительный горизонтальный ряд шпуров, глубина которых составляла 0,85-0,95 длины последнего ряда основных шпуров. Донные части промежуточных шпуров и коротких шпуров первого ряда располагаем на одной плоскости с донными частями шпуров последнего ряда. Глубину шпуров вышестоящего ряда увеличиваем.

В створе с предпоследним рядом шпуров, с внешней стороны вруба бурим два вспомогательных шпура на ту же глубину, что и основные шпуры. Располагали вспомогательные шпуры симметрично относительно вертикальной оси вруба. Расстояние от вспомогательных шпуров до шпуров последнего ряда составляло 0,9-1,1 расстояния между вертикальными рядами шпуров вруба.

Все шпуры заряжали одиночными зарядами ВВ. Донные части зарядов коротких шпуров первого и всех последующих зарядов основных шпуров вруба располагали на одной плоскости. Сначала одновременно взрывали заряды в коротких шпурах первого ряда, а затем последовательно, порядно до зарядов последнего ряда, с одновременным взрыванием зарядов в каждом ряду. Затем взрывали заряды вспомогательных шпуров и в последнюю очередь одновременно взрывали заряды дополнительных шпуров и заряды в глубоких шпурах первого ряда.

П р и м е р 2. Все шпуры заряжали зарядами ВВ 1-19. Торцевые части зарядов 1-12 располагали на плоскости с постепенным заглублением зарядов вышестоящих рядов шпуров до полной глубины шпуров последнего ряда. Короткие шпуры первого ряда заряжали зарядами 1, 2, 3. Торцы зарядов 1, 2, 3 располагали в одной плоскости с торцами зарядов 4-12.

Вспомогательные шпуры заряжали зарядами 13, 14. Дополнительные шпуры зарядами 15, 16, 17. Глубокие шпуры первого ряда, пробуренные на глубину шпуров последнего ряда, располагали между короткими шпурами первого ряда и заряжали зарядами 18, 19.

Последовательность взрывания зарядов следующая:
1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9; 10, 11, 12; 13, 14; 15, 16, 17, 18, 19.

Технический результат от применения предлагаемого способа состоит в увеличении КИШ на 7-10% увеличении глубины шпуров на 40-60 см при том же числе рядов, а также в исключении повреждения крепи и в повышении безопасности работ.

Назначение: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проведении горных выработок буровзрывным способом. Сущность изобретения: способ включает бурение шпуров переменной глубины перпендикулярно плоскости забоя в несколько горизонтальных параллельных рядов. Шпуры первого /нижнего/ ряда бурят сближенными, переменной глубины. Короткие шпуры торцевой частью зарядов располагают на плоскости, проходящей через торцы зарядов вышележащих рядов шпуров, включая торцы зарядов последнего ряда шпуров. Длинные шпуры бурят на глубину шпуров последнего ряда, вместе с тем в плоскости расположения третьего от первого /нижнего/ ряда шпуров по обе стороны от этого ряда бурят вспомогательные шпуры на расстоянии от крайних шпуров ряда, равном 0,9 1,1 расстояния между основными шпурами вруба в ряду. Выше последнего ряда шпуров бурят дополнительный ряд шпуров, глубина которых составляет 0,85 0,95 глубины шпуров последнего ряда. Заряды в коротких шпурах первого ряда взрывают первыми. Заряды во вспомогательных шпурах взрывают непосредственно перед взрыванием зарядов в глубоких шпурах первого ряда, которые взрывают одновременно с зарядами шпуров дополнительного ряда. 3 ил.

СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ВРУБОВОЙ ПОЛОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ, включающий бурение шпуров переменной глубины перпендикулярно плоскости забоя в несколько горизонтальных параллельных рядов, глубина шпуров в которых возрастает постепенно от первого (нижнего) ряда к последнему (верхнему) ряду, глубина которого является максимальной, бурение вспомогательных шпуров вруба на максимальную глубину, заряжение и порядное последовательное взрывание, отличающийся тем, что вспомогательные шпуры вруба бурят между шпурами первого (нижнего) ряда и на уровне третьего, считая от первого (нижнего) ряда шпуров, по обе стороны от него на расстоянии от крайних шпуров ряда, равном 0,9 1,1 расстояния между основными шпурами вруба в ряду, а выше последнего (верхнего ряда шпуров) бурят дополнительный ряд шпуров, глубина которых составляет 0,85 0,95 глубины шпуров последнего (верхнего) ряда, при этом заряды в коротких шпурах первого (нижнего) ряда взрывают первыми, а заряды во вспомогательных шпурах, расположенных на уровне третьего ряда, взрывают непосредственно перед взрыванием зарядов во вспомогательных шпурах первого ряда, которые взрывают одновременно с зарядами шпуров дополнительного ряда.