Технологические основы взрывных работ

Подробно технологические основы взрывных работ приводятся в книгах Б.Н. Кутузова «Разрушение горных пород взрывом», В.Н. Мосинца, А.Д. Пашкова, В.А. Латышева «Разрушение горных пород», П.Я. Таранова, А.Г. Гудзя «Разрушение горных пород взрывом», «Технические правила ведения взрывных работ на дневной поверхности» и многих других. Здесь же освещаются самые важные вопросы технологии взрывных работ и общие зависимости между параметрами, от которых зависит эффективность разрушения.
Технологические основы взрывных работ включают в себя вопросы, связанные:
- с выбором типа BB;
- с установлением необходимого удельного расхода BB, в соответствии со взрываемостью пород и целями производства взрывных работ;
- с определением параметров буровзрывных работ и выбором рациональных коммутационных схем взрывания;
- с учетом особых и требований к результатам взрывных работ по качеству дробления и параметрам развала взорванной горной массы.
Выбор типа ВВ. Технологические свойства BB определяются бризантностью, работоспособностью, плотностью, водоустойчивостью, возможностью механизированного заряжания и энергетическими характеристиками. Область применения различных BB зависит от прочностных свойств пород массива и его структурных особенностей. При выборе типа BB учитывают как технологические, энергетические так и экономические факторы, включающие и стоимость бурения. Замена одного типа BB другим целесообразна при существовании неравенства:

где Cвв1, Свв2 - стоимость 1 кг BB первого и второго типов;
Q1, Q2 - теплота взрыва BB первого и второго типов;
Cб - удельная стоимость бурения для размещения 1 кг BB в скважине.
В практике взрывных работ используются не только промышленные BB, но и простейшие взрывчатые смеси, изготавливаемые на механизированных пунктах или непосредственно на месте применения. Они в основном предназначены для взрывания в легко- и средневзрываемых породах.
На карьерах применяют в основном электрический и бескапсюльный способы взрывания и очень редко - огневой. Средствами взрывания являются детонирующий шнур, СИНВ или система Нонель в различных комбинациях, при этом необходим промежуточный детонатор в виде шашек или патронов промышленных ВВ. Для обеспечения короткозамедленного или замедленного взрывания, как правило, используют соответствующие электродетонаторы и детонаторы из системы Нонель.
Для решения специальных и штатных задач при взрывании используют различные схемы монтажа взрывных сетей.
Параметры взрывных работ. К основным параметрам взрывной скважины относят: глубину, диаметр, угол наклона. От этих параметров, при прочих равных условиях, зависят размеры сетки скважин, вместимость BB в 1 м скважины, порядок взрывания и взорванный объем породы.
Глубина скважины, включающая и перебур, связана с высотой уступа:

где Hu - высота уступа; lп - величина перебура; β - угол наклона скважины к горизонту.
Величина перебура зависит от крепости пород и диаметра скважины dc и обычно составляет:

Длина заряда желательна максимальная, чтобы была меньше нерегулируемая зона дробления, а незаряжаемая часть оставлена под забойку, длина которой должна составлять:

Диаметр скважины должен обеспечивать размещение требуемого количества BB при установленной длине заряда l=Lc-lз, при этом вместимость (кг/м) 1 м скважины составит:

где Δ - плотность заряжания, зависит от способа заряжания и самого ВВ.
По конструкции заряды могут быть сплошные или рассредоточенные забойкой или воздушным промежутком. Количество таких промежутков зависит от высоты уступа и может колебаться от 1 до 3, а их длина обычно равна 4-8 диаметрам скважины.
Расположение скважин на взрываемом участке в первую очередь зависит от их диаметра и плотности заряжания. Наиболее ответственной величиной, от которой зависит проработка подошвы уступа, является сопротивление по подошве, которая определяется по эмпирической формуле:

где Kb - коэффициент, учитывающий взрываемость пород в массиве и равный для легко- средне- и трудновзрываемых пород соответственно 1,2; 1,1; 1;
m - коэффициент сближения, как отношение расстояния между скважинами к величине сопротивления по подошве, который может колебаться в зависимости от степени взрываемости пород от 0,8 до 1,2.
В более общем виде величина сопротивления по подошве в функции диаметра скважин может составлять:
W=(40-45)dc - для легковзрываемых пород;
W=(35-40)dc - для пород средней взрываемости;
W=(25-35)dc - для трудновзрываемых пород.
Отсюда возможно определение расстояния между скважинами в ряду а и между рядами зарядов в при выбранном m.
Установленные основные параметры расположения зарядов в массиве и его взрываемость, позволяют определить массу зарядов по объемной формуле или ее модификациям:

где qn - проектный удельный расход BB;
р - вместимость BB в 1 м скважины;
l3ap - длина заряда, которая не должна быть меньше, чем 0,8W.
Lc - длина скважины;
lз - длина забойки.
Важнейшими результатами взрывных работ являются: размер среднего куска, параметры развала взорванной горной массы и качество проработки подошвы уступа.
Размеры среднего куска обычно связаны с диаметром заряда и удельным расходом BB:

где qф - фактический удельный расход BB; dk - заданный (кондиционный) кусок.
Ширина развала горной массы приближенно может быть установлена по формулам:
- при однорядном взрывании

где Kв - коэффициент, характеризующий взрываемость пород и соответственно равный для легко, средне- и трудовзрывамых пород 3-3,5; 2,5-3; 2-2,5; Kβ = 1+0,5 sin2(π/2—β) - коэффициент, учитывающий угол наклона скважин к горизонту.
- при многорядном короткозамедленном взрывании без буфера:

где Kз - коэффициент дальности отброса взорванной породы, зависящий от интервала замедления; b - расстояние между рядами скважин; n - число рядов скважин.
Высота развала при однорядном взрывании составляет:

где Kp - коэффициент разрыхления взорванной породы.
В практике взрывных работ имеет место способ взрывания на неподобранный забой, т.е. на подпорную стенку (буфер), целью которого является управление шириной развала, а также качеством дробления при регулировании коэффициента разрыхления взорванной горной массы.
Ширина буфера по М.М. Друкованому определяется как:

где Крв - коэффициент разрыхления породы в буфере;
Kв - коэффициент, учитывающий взрываемость пород и равный 0,2 и 0,1 соответственно для легко- и средневзрываемых пород;
E - модуль упругости породы;
Qв - теплота взрыва ВВ.

---