Оценка эффективности камуфлетного взрыва

24.05.2018
Эффективность проведения камуфлетного взрывания зависит от принятых параметров: глубины скважины, расстояния между ними и величины заряда ВВ. Глубина скважины зависит от ширины защитной зоны и определяется в соответствии с требованиями «Инструкции по горным ударам». Коэффициент заполнения скважины BB принимается равным 0,5. Оптимальное расстояние между скважинами выбирается в каждом конкретном случае опытным путем, но, как правило, оно не должно превышать 1,5—2 м.

Работы по определению эффективности камуфлетного взрывания проводились сейсмоакустическим способом с помощью тракта геофон — усилитель — выходной прибор. В качестве геофона использовался сейсмоприемник СПЭД-56, в качестве выходного прибора — микроамперметр типа М-24, в качестве усилителя — стандартные приборы типа УШ и УШМ, позволяющие получать линейный коэффициент усиления до 10 тысяч раз в диапазоне частот 504-5000 гц. Регистрация упругих импульсов производилась по микроамперметру визуально. При этом подсчитывалось количество упругих импульсов и суммарная их амплитуда на 1 пог. м бурения скважины. Наблюдения за эффективностью камуфлетного взрывания проводились на шахтах им. Ленина, № 62-Капитальная, им. Урицкого, № 71.

На шахте им. Ленина камуфлетное взрывание производилось при приведении краевой части целиков ходка 2-го северного уклона в неудароопасное состояние.

Второй северный уклон пройден с IV на V горизонт по пласту № 13, опасному по горным ударам. Для его охраны были оставлены целики угля. В данном районе мощность пласта — 2,2—2,5 м, угол падения — 55—58°. Боковые породы — кварцевые песчаники. Приведение краевых частей целиков в неудароопасное состояние предусматривалось с помощью камуфлетного взрывания. Для исследований расстояние между скважинами изменяли последовательно от 3 до 1 м. Взрывание скважин производили по 6—7 штук за один прием. Глубина скважин — 6—7 м. Вес заряда на одну скважину выбирался из расчета заполнения BB 0,4—0,5 длины скважины, но не более 3 кг на одну скважину. Скважины располагались в основном в средней части пласта угля.

Сейсмоакустическим методом было прослушано бурение 53 скважин, в том числе 15 контрольных.

Наблюдения за бурением скважин подтвердили значительную напряженность охранных целиков. Бурение сопровождалось толчками различного энергетического уровня — от слабых до сильных. Толчки, как правило, появлялись с глубины 4—4,5 м. Очень часто бурение этих скважин сопровождалось зажатием штанг и усиленным выходом штыба.

Проведенные опыты показали, что наблюдается различный уровень сейсмоакустической активности по высоте этажа. Ввиду разницы сейсмоакустической активности контроль эффективности камуфлетного взрывания осуществлялся по каждой паре соседних скважин, т. с. между каждой парой рабочих скважин бурилась контрольная.

Результаты некоторых сейсмоакустических наблюдений при расстояниях между скважинами в 1,2 и 3 м представлены на рис. 128.

Результаты проведенных опытов свидетельствуют, что в данных условиях при расстоянии между скважинами от 1 до 2 м камуфлетное взрывание дает высокую эффективность. Однако камуфлетным взрыванием зарядов, расположенных на расстоянии 3 м друг от друга, достигнуть полного исчезновения сейсмоакустической активности не удалось, хотя снижение ее в 4—6 раз указывает в общем на удовлетворительные результаты.

Взрывание BB представляет процесс высвобождения значительных запасов энергии в весьма короткий промежуток времени. Эта энергия расходуется на разрушение. Часть энергии газов взрыва идет на пластические деформации в зоне, примыкающей к заряду, часть переходит в энергию упругих волн. Соотношение энергии, расходуемой на пластические деформации и образование упругих волн, зависит от крепости угольного пласта, от напряженного состояния его, назначения взрывания и пр. Чем выше крепость угля, тем большая доля энергии газообразных продуктов взрыва будет истрачена на образование упругих волн, которые произведут основную работу разрушения. В данных условиях для достижения большего эффекта взрыва шпуры располагают как можно ближе друг к другу.

Подобная связь имеется и с уровнем напряженного состояния угольного пласта. Ho картина здесь много сложнее. Дело в том, что на разных стадиях разрушения принимает участие опорное давление, которое первоначально препятствует, а впоследствии ускоряет процесс разрушения угольного пласта. Наглядным примерам могут служить холостые выстрелы, так называемые «пушки» камуфлетного заряда в длинных скважинах, в условиях шахт № 71, № 62-Капитальная, им. Ленина, № 33-Капитальная и др. Энергии взрыва заряда было недостаточно для преодоления реакции массива, складывающейся из опорных нагрузок в краевой части пласта и прочностных свойств угля.

Поэтому в различных горно-геологических условиях оптимальное расстояние между скважинами может изменяться. Наблюдения за эффективностью камуфлетного взрывания проводились и в условиях шахты № 62-Капитальная, где отрабатывается опасный по горным ударам пласт № 13 па глубине свыше 500 м. Мощность пласта здесь 4—4,5 м, угол падения — 25—30°, крепость угля — II категория.

Боковые породы — крепкие кварцевые песчаники. Система разработки — длинные столбы по простиранию с выемкой полосами по восстанию. Ширина полосы — 5—6 м. Выемка угля осуществляется с помощью буро-взрывных работ. При ведении очистных работ в лаве происходили толчки и микроудары, которые сопровождались осыпанием угля с забоя, а иногда и выбросом угля до нескольких тонн.

Для повышения безопасности очистных работ по пласту № 13 производилось предварительное рыхление угольного массива с помощью длинных скважин (табл. 26). Паспортом предусматривалось бурение скважин глубиной 16 м при расстоянии между ними 1,5 м по схеме, показанной на рис. 123, в. Скважины заряжаются из расчета заполнения BB половины их длины.

При проведении сейсмоакустических наблюдений камуфлетное взрывание проводилось по двум схемам: при расстоянии между скважинами по простиранию 1,5 и 0,8 м.

Всего для наблюдений было пробурено 330 м скважин диаметром 40 мм и 16 м скважин диаметром 80 мм. Бурение осуществлялось электросверлом ЭРП-20.

При расстоянии между скважинами 1,5 м снижение сейсмоакустической активности после проведения камуфлетного взрывания нашло отражение в уменьшении средней энергии сейсмоакустических импульсов при бурении контрольных скважин диаметром 40 мм, длиной до 17 м на 35% и уменьшении средней энергии сей-смоакустических импульсов при бурении контрольных скважин диаметром 80 мм, длиной 3—5 м на 82%.

Кроме того, после камуфлетного взрывания наблюдалось уменьшение машинного времени бурения 1 пог. м скважины диаметром 40 мм в среднем на 8,5% и диаметром 80 мм в среднем на 51 %.

Наблюдения, проведенные при расстоянии между скважинами 0,8 м, показали снижение средней энергии сейсмоакустических импульсов при бурении контрольных скважин диаметром 80 мм на 97,6% и уменьшение машинного времени бурения 1 пог. м скважин диаметром 40 мм в среднем на 10,5%, а скважин диаметром 80 мм в среднем на 68% по сравнению с данными, полученными при бурении по нетронутому угольному массиву.

На основании проведенных наблюдений был сделан вывод о том, что камуфлетное взрывание при применяемых параметрах является эффективным мероприятием, обеспечивающим снижение удароопасности угольного массива. Результаты сейсмоакустических исследований указывают на более высокую эффективность, снижения удароопасности угольного массива с уменьшением расстояния между скважинами до 0,8 м.