СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ВРУБОВОЙ ПОЛОСТИ Российский патент 1997 года по МПК F42D3/04 

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

Известны способы образования врубовой полости с применением прямых врубов (Ч.А. Абдыкапаров, А.И. Имарамиев, Ш.А. Мамбетов, И.К. Чунуев. Эффективность отбойки пород в проходческом забое. -"Горный журнал", 1990, N 6, с. 28 30).

Недостатком способа является необходимость соблюдения строгой параллельности обуриваемых шпуров (скважин), что трудно технически осуществить, большой удельный объем буровых работ (данный способ может быть эффективен при больших уходах за цикл, т.е. при большой глубине обуриваемых шпуров, что в свою очередь еще больше затрудняет возможность соблюдения параллельности между шпурами), сложность монтажа взрывной сети.

Наиболее близким по технической сущности является способ проходки горных выработок, включающий бурение различных конструкций клиновых врубов (А.З. Гребеньков, Ю. С. Кузнецов. Рациональные паспорта БВР при проведении горных выработок в Норильском шахтопроходческом тресте. -"Горный журнал", 1985, N 1 с. 34 36).

Недостатками способа являются нестабильная работа врубовых шпуров и вследствие этого нестабильный КИШ (т.к. не учитываются конкретные горно-геологические и горнотехнические условия); ограниченность ухода за цикл при работе в забоях небольшого сечения (ввиду сложности обуривания клинового вруба).

Целью изобретения является повышение надежности работы врубовых шпуров независимо от сечения проводимой выработки с обеспечением гарантированного и стабильного КИШ (не менее 0,9) применительно к конкретным горно-геологическим и горнотехническим условиям, снижение удельного объема буровых работ, снижение удельного расхода ВВ на цикл.

С этой целью в известном способе проведения горных выработок, включающих бурение ступенчатых клиновых врубовых шпуров, поочередное их взрывание и отбойку горного массива на образованную врубовую полость с обеспечением необходимого за цикл ухода (КИШ не менее 0,9 0,95).

В основу определения параметров клинового ступенчатого вруба принимается ряд условий:
минимальный угол образующейся при взрыве воронки равен 60^o;
каждый врубовой шпур отбивает массив мощностью не более расчетного радиуса образующейся взрывной воронки. Радиус образующейся при взрыве воронки определяется из выражения:


где r_р. радиус, образующийся при взрыве раствора воронки, см; d диаметр шпуров (скважин), см; g плотность ВВ в заряжаемом шпуре, кг/м³; V скорость детонации применяемого ВВ (нижний предел), м/сек; f коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова; σ_экв.=τ_ср. предел прочности пород на срез (в монолитных породах); σ_экв.=σ_р. предел прочности пород на разрыв (в трещиноватом и слоистом массиве).

На чертеже показан клиновой ступенчатый вруб (1, 2, 3 очередность взрывания шпуров во врубе, I, II, III ступени отбойки (углубления) врубовых шпуров; l_ц. величина ухода забоя за цикл, l_б. габариты бурового оборудования).

Врубовые шпуры первой ступени бурят под углом 60^o к плоскости забоя глубиной r_р. с учетом возможности размещения бурового оборудования (l_б.) в пределах контура проводимой выработки (см. чертеж).

Расположение врубовых шпуров второй ступени определяется из условия:
угол образующейся взрывной воронки (по отношению к оси пробуренного шпура) равен 60^o (см. чертеж);
расстояние до забоя врубового шпура второй ступени принимается равным r_р. (см. чертеж) по отношению к образующейся взрывной воронке предыдущей ступени;
возможность размещения бурового оборудования (l_б.) в пределах контура проводимой выработки (см. чертеж).

В той же последовательности определяются расположения шпуров последующих ступеней клинового вруба до достижения величины необходимого ухода за цикл (l_ц.). Расстояние между рядами врубовых шпуров по вертикали принимается равным r_р.. Для забоев любого сечения достаточно два ряда (по вертикали) врубовых шпуров.

Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом.

1. Повышается надежность работы врубовых шпуров (при любом сечении горной выработки) за счет учета конкретных горно-геологических и горнотехнических условий и вследствие этого обеспечивается гарантированный КИШ работы всего забоя (не менее 0,9 0,95).

2. Снижение удельного объема буровых работ.

3. Снижение удельного расхода ВВ на цикл.

4. Простота обуривания необходимого для конкретных горно-геологических и горнотехнических условий комплекта врубовых шпуров.

5. Повышение безопасности ведения работ за счет увеличения КИШ (отсутствие "стаканов" после взрывной отбойки комплекта шпуров по всему забою).

Использование: способ используют при проведении горных выработок любого назначения, формы и поперечного сечения. Сущность изобретения: способ включает бурение клинового ступенчатого вруба, заряжание, поочередное взрывание образованных ступеней клинового вруба с образованием врубовой полости необходимой глубины. Шпуры клинового ступенчатого вруба бурят исходя из условия оптимальной работы каждого из взрываемых шпуров на имеющуюся или формируемую каждым из поочередно взрываемых шпуров обнаженную плоскость. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ образования врубовой полости, включающий бурение шпуров клинового ступенчатого вруба и поочередное их взрывание, отличающийся тем, что первый врубовой шпур в первой ступени бурят под углом 60^o к плоскости забоя независимо от крепости отбиваемых пород глубиной, не превышающей радиус воронки взрыва, а последующие шпуры клинового ступенчатого вруба бурят таким образом, чтобы угол, образованный между осью обуриваемого последующего и предыдущего врубовых шпуров, составлял 60^o, при этом расстояние между забоями шпуров предыдущей и последующей ступени равно радиусу образующейся при взрыве воронки, а бурение всех ступеней ступенчатого вруба осуществляют с учетом возможности размещения бурового оборудования в пределах контура проводимой выработки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что радиус, образующийся при взрыве воронки, определяют из выражения

при этом

где d_зд диаметр, образующийся при взрыве зоны смятия, м;
r_p радиус образующейся при взрыве воронки, м;
d диаметр заряжаемых шурупов (скважин), м;
q плотность ВВ в заряжаемом шпуре, кг/м³;
v скорость детонации применяемого ВВ, м/с;
f крепость пород по шкале М.М. Протодъяконова;
τ_ср предел прочности пород на срез, Па.